Kāda veida alumīnija sloksnes ar krāsu pārklājumu ir izturīgas pret rūsu un izbalēšanu izmantošanai piekrastes vidē ar augstu sāļumu?

Abstrakts

Piekrastes vidē ar augstu sāļumu ir noturīga sāls izsmidzināšana, intensīvs ultravioletais (UV) starojums, augsts mitrums un mainīgi sausā-slapjā cikli, kas izraisa ātru substrāta rūsēšanu, pārklājuma lobīšanos un krāsas izbalēšanu parastajām krāsainām alumīnija sloksnēm. Šajā rakstā sistemātiski analizēti vides korozijas mehānismi, salīdzināti plaši izmantotie alumīnija sakausējuma substrāti un organisko pārklājumu sistēmas, kā arī identificēts optimālais salikto alumīnija sloksņu veids ar krāsu pārklājumu ar ilgstošu pretrūsas un izbalēšanas veiktspēju. Attiecīgie ASTM sāls izsmidzināšanas un laikapstākļu testu dati ir minēti, lai atbalstītu materiālu atlases vadlīnijas piekrastes arhitektūras, ostu un jūras palīgiekārtām.

1. Korozijas un izbalēšanas mehānismi augsta sāļuma piekrastes zonās

1.1. Sāls izraisīta elektroķīmiskā rūsa

Piekrastes sāls aerosols satur 3% līdz 5% nātrija hlorīda daļiņu, kas cieši pielīp pie alumīnija sloksnes virsmām. Šīs daļiņas absorbē mitrumu no gaisa, veidojot vadošu sālsūdens elektrolīta plēvi. Alumīnija substrāti šajā elektrolītā izšķīst anodā, izraisot lokālu punktveida koroziju, nevis vienmērīgu virsmas rūsu. Atšķirībā no oglekļa tērauda, ​​alumīnija sloksnes reti rada redzamu sarkanu rūsu, bet veido baltus pulverveida alumīnija hidroksīda korozijas produktus, kas bojā struktūras integritāti un pārtrauc pārklājuma saķeri. Saskaņā ar ASTM B117 sāls izsmidzināšanas testiem nepārklātām 1000. sērijas tīra alumīnija sloksnēm jau pēc 700 stundu nepārtrauktas sāls izsmidzināšanas rodas acīmredzamas bedrītes.

1.2. UV iedarbības pārklājuma izbalēšana un degradācija

Okeāna ūdens atspoguļo vairāk nekā 40% saules UV staru, dubultojot UV starojuma intensitāti piekrastes pakļautajiem materiāliem. Parastās poliestera pārklājuma molekulārās ķēdes satur nestabilas estera saites, kas ilgstošas ​​UV starojuma ietekmē pārtrūkst. Tas noved pie trīs secīgām kļūmēm: pārklājuma krīta veidošanās, pigmenta sadalīšanās un nevienmērīga krāsas izbalēšana. Tropu piekrastes zonās standarta poliestera pārklājuma alumīnija sloksnes 5 gadu laikā zaudē vairāk nekā 30% no sākotnējā krāsas piesātinājuma, ko papildina mikroskopiskas plaisas, kas ļauj sāls joniem iekļūt alumīnija substrātā.

2. Pretrūsas alumīnija substrāta izvēle izmantošanai piekrastē

Pārklājuma veiktspēja nevar kompensēt raksturīgos substrāta defektus, tāpēc jūras alumīnija sakausējuma pamatnes ir obligātas augsta sāļuma scenārijos. Tālāk ir salīdzinātas trīs galvenās sērijas:

2,1 5052 Al-Mg sakausējums (substrāts pēc pirmās izvēles)

5052 sakausējums satur 2,2%-2,8% magnija un mazāk nekā 0,1% vara. Zems vara saturs novērš galvaniskās korozijas risku sāļā vidē, savukārt magnijs veicina blīvu pasīvo oksīda kārtiņu veidošanos uz alumīnija virsmām. Tās H32 un H34 temperaments līdzsvaro konstrukcijas stingrību un lieces formējamību, piemērots velmētu alumīnija sloksņu apstrādei. Lauka dati liecina, ka 5052 alumīnija substrāti bez pārklājuma ir izturīgi pret koroziju ar sāls izsmidzināšanu vairāk nekā 2000 stundas, trīskāršot parasto 3003 alumīnija sloksņu izturību.

2.2. Nekvalificēti substrāti, no kuriem jāizvairās

1060 tīram alumīnijam ir vāja pasīvās plēves stabilitāte, un cikliskā sāls izsmidzināšana cieš no straujas bedrītes veidošanās. 6061 alumīnijs satur daudz vara piedevas, kas paātrina elektroķīmisko koroziju, pakļaujoties piekrastes hlorīda joniem. Abi ir aizliegti pastāvīgi atklātām piekrastes krāsas pārklājuma alumīnija sloksnēm un ir piemērojami tikai pilnībā aizsargātām iekštelpu piekrastes scenārijiem.

3. Organisko pārklājumu sistēmu, kas novērš izbalēšanu, salīdzinājums

Pamatojoties uz AAMA 2603/2604/2605 arhitektūras pārklājumu standartiem, trīs galvenās spoļu pārklājumu sistēmas ir novērtētas attiecībā uz pretrūsas un pret izbalēšanu:

3.1 PVDF (polivinilidēna fluorīda) pārklājums: optimāls piekrastes pārklājums

Komerciālajai 70/30 PVDF formulai (70% fluorpolimēru sveķu + 30% akrila līmsveķu) ir īpaši stabilas oglekļa-fluora kovalentās saites ar saites enerģiju, kas ievērojami pārsniedz UV fotonu enerģiju, kas novērš molekulārās ķēdes pārrāvumu. Standarta divslāņu divslāņu PVDF pārklājumi ar kopējo biezumu 25-28 μm ietver konversijas grunti bez hromatiem un fluoroglekļa virskārtu. Sāls izsmidzināšanas tests pārbauda nulles substrāta rūsu un pārklājuma pūslīšu veidošanos pēc 5000 stundu nepārtrauktas iedarbības. Pēc 25 gadu ilgas āra piekrastes iedarbības tā krāsu atšķirība ΔE paliek zem 2,0, kas atbilst stingrām pretizbalēšanas prasībām. Tas ir sertificēts ar AAMA 2605, augstākā līmeņa piekrastes pārklājuma standartu.

3.2. SMP (Silicone Modified Polyester) pārklājums: vidēja līmeņa aizsargāta piekrastes iespēja

SMP pārklājumi parastajam poliesteram pievieno silikona monomērus, lai uzlabotu UV izturību. Tā kalpošanas laiks sasniedz 12-15 gadus aizsargātās piekrastes zonās ar netiešu sāls izsmidzināšanu. Tomēr tā izturība pret sāli ir ierobežota: pēc 2200 stundu ilgas sāls izsmidzināšanas pārbaudes tas attīsta lokālu pārklājuma lobīšanos, tāpēc to nevar izmantot piejūras pretvēja pakļautām virsmām.

3.3 PE (tīra poliestera) pārklājums: tikai iekšzemes vai pilnībā aizsargātai lietošanai

PE pārklājumiem ir zemas izmaksas un lieliska lieces veiktspēja, bet slikta laika apstākļu izturība. Vēja piekrastes vidē acīmredzama izbalēšana notiek 3–5 gadu laikā, un sāls joni iekļūst pārklājuma spraugās, radot substrāta bedrīšu veidošanos. Tas nav ieteicams nevienam augsta sāļuma iedarbības scenārijam.

4. Galīgais ieteicamais produkta veids

Vienīgā integrētā ar krāsu pārklātā alumīnija sloksne, kas atbilst gan ilgtermiņa pretrūsas, gan pret izbalēšanas prasībām pretvēja piekrastes vidē ar augstu sāļumu, ir 5052-H32 alumīnija substrāts ar divslāņu divslāņu PVDF pārklājumu . Detalizēti tehniskie parametri ir standartizēti šādi:

• Pamatne: AA5052-H32 alumīnija sloksne, biezums 0,4-2,0 mm, atbilst EN 485 standartam

• Virsmas pirmapstrāde: konversijas apstrāde bez hromatiem, lai uzlabotu pārklājuma adhēziju un malu izturību pret koroziju

• Pārklājuma struktūra: 5-8 μm epoksīda pretkorozijas grunts + 20 μm PVDF virskārta, divpusējs pārklājums

• Veiktspējas indikatori: 5000+ stundas neitrāla sāls izsmidzināšanas pretestība, ΔE≤1,8 krāsu atšķirība pēc 10 gadu paātrināta laikapstākļu testa

5. Papildu uzstādīšanas un apkopes vadlīnijas

Pat kvalificētas ar PVDF pārklātas 5052 alumīnija sloksnes saskaras ar korozijas risku griešanas malās un skrāpējumos. Lai bloķētu sāls jonu infiltrāciju, būvniecībā uz vietas ir jāizmanto malu blīvēšanas līme visiem griezuma šķērsgriezumiem. Saskaroties ar oglekļa tērauda stiprinājumiem, jāizmanto neilona izolācijas blīves, lai izvairītos no galvaniskās korozijas. Regulāra apkope prasa tikai ikgadēju saldūdens skalošanu, lai noņemtu sāls daļiņu nogulsnēšanos, un 20 gadu laikā nav nepieciešama atkārtota krāsošana.

6. Secinājums

Augsta sāļuma piekrastes vidē ar spēcīgu UV un sāls izsmidzināšanu parastās PE un SMP krāsas pārklājuma alumīnija sloksnes nevar apmierināt ilgtermiņa prasības pret rūsu un pret izbalēšanu. Atbilstošā jūras kvalitātes 5052-H32 alumīnija sakausējuma substrāta un AAMA 2605 sertificēta divu slāņu divu kārtu PVDF pārklājuma kombinācija nodrošina visaptverošu izturību. Aizsargātām piekrastes palīgkonstrukcijām ar zemu iedarbības intensitāti 5052 alumīnija sloksnes ar SMP pārklājumu ir rentabla alternatīva, savukārt tīri poliestera pārklājuma izstrādājumi ir pilnībā jāizslēdz no piekrastes materiālu sarakstiem.