O ile lepsza jest odporność na rdzę taśmy aluminiowej powlekanej kolorowo 3003 niż 1060?

Abstrakcyjny

Taśmy aluminiowe 1060 i 3003 to dwa najczęściej stosowane podłoża do obróbki aluminium powlekanego kolorowo w branży dekoracji architektonicznych, HVAC i hydroizolacji zewnętrznej. Chociaż w obu przypadkach zastosowano identyczne systemy powłok organicznych, w tym folię konwersyjną do obróbki wstępnej, podkład epoksydowy i powłokę nawierzchniową z poliestru/PVDF, różnice w metalurgii podłoża prowadzą do oczywistych luk w długoterminowej odporności na rdzę i korozję podpowłokową. W tym artykule określono ilościowo lukę w odporności na rdzę na podstawie analizy składu materiału, standardowych danych z testów mgły solnej i terenowej weryfikacji środowiskowej, a także wyjaśniono mające zastosowanie scenariusze dla dwóch powlekanych pasków.

1. Podstawowe różnice w składzie podłoża

1.1 Parametry składników chemicznych

1060 należy do czystego aluminium serii 1000 o czystości aluminium nie mniejszej niż 99,6%, zawierającego jedynie śladowe zanieczyszczenia żelazem i krzemem, bez celowych dodatków stopowych. Jego wewnętrzna struktura ziaren to jednofazowy stały roztwór aluminium, który pod wpływem powietrza tworzy luźną i porowatą warstwę pasywacyjną z naturalnego tlenku glinu. Natomiast 3003 jest stopem Al-Mn do obróbki plastycznej z dodatkiem 1,0% do 1,5% manganu jako pierwiastka stopowego rdzenia. Mangan reaguje z wewnętrznymi zanieczyszczeniami żelaza wewnątrz podłoża, tworząc stabilne cząstki międzymetaliczne Al6(Mn,Fe).

Cząsteczki te eliminują lokalne ogniwa galwaniczne powstałe w wyniku segregacji żelaza w czystym aluminium. W przypadku gołych podłoży bez powłoki barwnej standardowe testy pokazują, że gołe aluminium 3003 ma o 35% wyższą odporność na korozję atmosferyczną niż gołe aluminium 1060. W przypadku produktów powlekanych kolorowo ta zaleta podłoża bezpośrednio hamuje dyfuzję korozji podłoża po wystąpieniu mikrodefektów powłoki.

1.2 Zgodność pasywacji powierzchni podłoża

Podczas wstępnego procesu obróbki konwersyjnej bez chromianów, jednolita struktura ziaren 3003 sprzyja ciągłemu osadzaniu folii konwersyjnej o długości fali 200-300 nm. Siła wiązania folii konwersyjnej 3003 jest o 12% większa niż 1060. Czyste aluminium 1060 jest podatne na nierówną grubość warstwy tlenkowej podczas walcowania, co powoduje częściową słabą przyczepność pomiędzy podkładem a podłożem. Słaba przyczepność jest główną przyczyną pęcherzyków na krawędziach i rdzy pod powłoką w przypadku powlekanych taśm aluminiowych.

2. Ilościowa różnica w odporności na rdzę za pomocą testów w komorze solnej

Wszystkie próbki testowe przyjęły ujednolicone specyfikacje powłok przemysłowych: podkład epoksydowy o grubości 5 μm + poliestrowa powłoka nawierzchniowa o grubości 20 μm, identyczna obróbka wstępna bez chromu, stan walcowania na zimno H14 i grubość taśmy 0,8 mm. Testy przeprowadzono zgodnie z normami ASTM B117 dotyczącymi neutralnej mgły solnej i normami ISO 16701 dotyczącymi wilgotnej naprzemiennej korozji.

2.1 Wyniki testu neutralnej mgły solnej (łagodne środowisko wewnętrzne)

Po 4200 godzinach ciągłego testowania w neutralnej mgle solnej: Na pasku aluminiowym powlekanym kolorem 1060 w ciągu 2900 godzin pojawiła się rozproszona rdza punktowa, a promień rozprzestrzeniania się rdzy wzrósł do 0,6 mm wokół zarysowań powłoki. Odpowiednik 3003 powodował jedynie lekkie wybielenie powłoki nawierzchniowej bez rdzy podłoża nawet po 4200 godzinach. W łagodnych środowiskach atmosferycznych, takich jak śródlądowe obszary miejskie, efektywna żywotność antykorozyjna taśm powlekanych 3003 jest wydłużona o 48% w porównaniu z 1060.

2.2 Wyniki naprzemiennej wilgotnej mgły solnej (środowisko przybrzeżne/przemysłowe)

W testach symulacyjnych atmosfery przemysłowej o wysokim zasoleniu i zawartości siarki różnica w wydajności znacznie się zwiększyła. Po 1800 godzinach naprzemiennych cykli korozji, 1060 powlekanych pasków uległo ciągłej korozji podpowłokowej wzdłuż krawędzi tnących, której towarzyszyło złuszczanie się powłoki w promieniu 3 mm od krawędzi. Powlekane paski 3003 miały jedynie odbarwienia spowodowane utlenianiem na krawędziach, bez łuszczenia się lub rdzy podłoża. W przybrzeżnych i lekko przemysłowych środowiskach korozyjnych odporność na rdzę 3003 jest prawie dwukrotnie większa niż w przypadku taśm aluminiowych powlekanych kolorowo 1060.

3. Różnice w mechanizmach uszkodzeń taśm powlekanych

3.1 Propagacja korozji podpowłokowej

Kiedy zarysowania rozrywają całą warstwę powłoki, para wodna i jony chlorkowe przedostają się do powierzchni podłoża. W przypadku czystego aluminium 1060 korozja mikrogalwaniczna zachodzi szybko pomiędzy punktami segregacji zanieczyszczeń żelaznych a osnową aluminiową, co prowadzi do bocznego rozprzestrzeniania się rdzy wzdłuż granicy powłoka-podłoże. Szybkość rozprzestrzeniania się osiąga 0,21 mm na miesiąc w wilgotnych warunkach. W przypadku 3003 dodatek manganu ujednolica potencjał elektrody na powierzchni podłoża, eliminując korozję mikrogalwaniczną. Szybkość bocznego rozprzestrzeniania się rdzy spada do 0,07 mm na miesiąc, skutecznie tłumiąc korozję pełzającą.

3.2 Właściwości antykorozyjne po zginaniu

Taśmy aluminiowe powlekane kolorowo są często wyginane w celu montażu na miejscu. Odkształcenia zginające powodują mikropęknięcia wewnątrz powłoki. 1060 ma niską granicę plastyczności, a naprężenia zginające prowadzą do nieregularnych mikropęknięć powłoki. Media korozyjne łatwo przenikają przez gęste pęknięcia. 3003 ma o 30% wyższą granicę plastyczności niż 1060 w tym samym temperamencie, co ogranicza rozszerzanie się pęknięć powłoki podczas zginania. Śledzenie w terenie pokazuje, że na wygiętych paskach powlekanych 1060 rdza powierzchniowa pojawia się 2,2 roku wcześniej niż na wygiętych paskach 3003 pod wpływem ekspozycji na zewnątrz.

4. Wytyczne dotyczące wyboru opartego na scenariuszu

4.1 Priorytet dla taśm aluminiowych powlekanych kolorowo 1060

1060 zachowuje korzyści kosztowe jedynie w suchych, śródlądowych środowiskach wewnętrznych o niskiej wilgotności i bez gazów korozyjnych. Jego ciągliwość jest o 8% wyższa niż 3003, dzięki czemu nadaje się do głębokiego tłoczenia dekoracyjnych pasków aluminiowych i wewnętrznych paneli sufitowych bez wymagań dotyczących ekspozycji na zewnątrz. Jego odporność na rdzę w pełni spełnia wymagania 15-letniego użytkowania w pomieszczeniach zamkniętych przy niższych kosztach surowców.

4.2 Priorytet dla taśmy aluminiowej powlekanej kolorowo 3003

3003 jest obowiązkowy we wszystkich scenariuszach zastosowań zewnętrznych, w tym w pokryciach dachowych budynków, oklejaniu krawędzi ścian zewnętrznych, aluminiowych taśmach reklamowych zewnętrznych i owijaniu zewnętrznych kanałów HVAC. Przystosowuje się do erozji powodowanej przez wodę deszczową, mgłę solną i lekką korozję gazów przemysłowych. Dzięki dopasowanej powłoce PVDF o wysokiej odporności na warunki atmosferyczne, paski powlekane 3003 mogą zachować działanie wolne od rdzy przez ponad 30 lat, podczas gdy 1060 może zagwarantować tylko 18 lat pod tą samą powłoką.

5. Wniosek

Ilościowo, odporność na rdzę taśm aluminiowych powlekanych kolorowo 3003 różni się w zależności od środowiska pracy: 48% dłuższa żywotność w suchych śródlądowych środowiskach atmosferycznych i prawie 100% poprawa w korozyjnych środowiskach przybrzeżnych i lekkim przemyśle. Głównym powodem jest homogenizacja manganu potencjału elektrody podłoża i zoptymalizowana adhezja filmu konwersyjnego. Należy zauważyć, że zaleta wynika raczej z metalurgii podłoża, a nie z różnic w powłokach. Jednolita powłoka nie jest w stanie wypełnić nieodłącznej luki antykorozyjnej pomiędzy czystym aluminium 1060 a stopem aluminiowo-manganowym 3003. Użytkownicy powinni zrównoważyć koszty materiałów i ryzyko korozji środowiskowej, aby wybrać ukierunkowany wybór podłoża.