Cât de mult mai bună este rezistența la rugină a benzii de aluminiu acoperite cu culoarea 3003 decât cea a 1060?

Abstract

Benzile de aluminiu 1060 și 3003 sunt cele mai utilizate substraturi pentru prelucrarea aluminiului acoperit cu culoare în industria de decorațiuni arhitecturale, HVAC și impermeabilizare exterioară. În timp ce ambele adoptă sisteme identice de acoperire organică, inclusiv filmul de conversie pretratament, grund epoxidic și stratul superior de poliester/PVDF, diferențele lor metalurgice ale substratului duc la goluri evidente în rezistența pe termen lung la rugina și la coroziune sub peliculă. Acest articol cuantifică decalajul de rezistență la rugină prin analiza compoziției materialului, datele standardizate de testare cu pulverizare de sare și verificarea mediului pe teren și clarifică scenariile aplicabile pentru cele două benzi acoperite.

1. Diferențele fundamentale de compoziție a substratului

1.1 Parametrii componentelor chimice

1060 aparține seriei 1000 de aluminiu pur cu o puritate a aluminiului de nu mai puțin de 99,6%, care conține doar urme de fier și impurități de siliciu fără elemente de aliere intenționate. Structura sa interioară a granulelor este o soluție solidă de aluminiu monofazată, care formează peliculă de pasivare naturală de alumină liberă și poroasă atunci când este expusă la aer. În contrast, 3003 este un aliaj Al-Mn forjat cu 1,0% până la 1,5% mangan adăugat ca element de aliere de miez. Manganul reacționează cu impuritățile interne de fier din interiorul substratului pentru a forma particule intermetalice stabile de Al6(Mn,Fe).

Aceste particule elimină celulele galvanice locale cauzate de segregarea fierului în aluminiu pur. Pentru substraturile goale fără acoperire colorată, testele standardizate arată că aluminiul 3003 nu are o rezistență la coroziune atmosferică cu 35% mai mare decât aluminiul 1060. Pentru produsele acoperite cu culoare, acest avantaj al substratului inhibă direct difuzia coroziunii substratului odată ce apar micro-defecte de acoperire.

1.2 Compatibilitatea cu pasivarea suprafeței substratului

În timpul procesului de pre-acoperire fără cromat, structura de granulație uniformă a 3003 promovează depunerea continuă a filmului de conversie de 200-300 nm. Rezistența de aderență a filmului de conversie de 3003 este cu 12% mai mare decât cea de 1060. Aluminiul pur 1060 este predispus la grosimea neuniformă a filmului de oxid în timpul depozitării la rulare, ceea ce provoacă o aderență parțială slabă între grund și substrat. Aderența slabă este cauza principală de barbotare pe margine și rugina sub peliculă pentru benzile de aluminiu acoperite.

2. Decalaj cuantificat de rezistență la rugină prin teste cu pulverizare cu sare

Toate probele de testare au adoptat specificații unificate de acoperire industrială: grund epoxidic de 5 μm + strat superior de poliester de 20 μm, pretratare identică fără crom, temperatură laminată la rece H14 și grosime de bandă de 0,8 mm. Testele au urmat standardele de pulverizare cu sare neutră ASTM B117 și standardele de coroziune alternativă umedă ISO 16701.

2.1 Rezultatele testului cu pulverizare cu sare neutră (mediu interior blând)

După 4200 de ore de testare continuă cu pulverizare cu sare neutră: Banda de aluminiu acoperită cu culoarea 1060 a apărut rugină punct împrăștiată în 2900 de ore, cu raza de răspândire a ruginii extinzându-se la 0,6 mm în jurul zgârieturilor de acoperire. Omologul 3003 a generat doar o albire ușoară a stratului de acoperire fără rugină a substratului chiar și după 4200 de ore. În mediile cu atmosferă blândă, cum ar fi zonele urbane interioare, durata de viață efectivă antirugină a 3003 benzi acoperite este prelungită cu 48% comparativ cu 1060.

2.2 Rezultate alternante ale pulverizării cu sare umedă (mediu de coastă/industrial)

În testele industriale de simulare a atmosferei cu salinitate ridicată și care conțin sulf, decalajul de performanță s-a extins semnificativ. După 1800 de ore de cicluri de coroziune alternante, 1060 de benzi acoperite au suferit coroziune continuă sub peliculă de-a lungul marginilor de tăiere, însoțită de decojirea stratului de acoperire la 3 mm de margini. 3003 benzi acoperite au avut doar decolorare prin oxidarea marginilor, fără decojire sau rugină a substratului. În mediile corozive de coastă și industriale ușoare, rezistența la rugină 3003 este aproape dublă față de benzile de aluminiu acoperite cu culoarea 1060.

3. Diferențele de mecanism de eșec ale benzilor acoperite

3.1 Propagarea coroziunii sub peliculă

Când zgârieturile sparg întregul strat de acoperire, vaporii de apă și ionii de clorură pătrund pe suprafața substratului. Pe aluminiul pur 1060, coroziunea micro-galvanică are loc rapid între punctele de separare a impurităților de fier și matricea de aluminiu, ducând la răspândirea laterală a ruginii de-a lungul interfeței acoperire-substrat. Rata de împrăștiere ajunge la 0,21 mm pe lună în condiții umede. Pentru 3003, alierea cu mangan omogenizează potențialul electrodului pe suprafața substratului, eliminând coroziunea micro-galvanică. Rata de răspândire laterală a ruginii scade la 0,07 mm pe lună, suprimând eficient coroziunea târâtoare.

3.2 Performanță anti-rugină după îndoire

Benzile de aluminiu acoperite cu culoare sunt adesea îndoite pentru instalare la fața locului. Deformarea la îndoire provoacă micro-fisuri în interiorul acoperirii. 1060 are limită de curgere scăzută, iar tensiunea de încovoiere duce la micro-fisuri neregulate ale acoperirii. Mediile corozive pătrund ușor prin fisuri dense. 3003 are o limită de curgere cu 30% mai mare decât 1060 la aceeași temperatură, ceea ce limitează expansiunea fisurilor de acoperire în timpul îndoirii. Urmărirea pe teren arată că benzile acoperite cu 1060 îndoite dezvoltă rugină la suprafață cu 2,2 ani mai devreme decât benzile îndoite 3003 sub expunere la exterior.

4. Ghid de selecție pe bază de scenarii

4.1 Prioritate pentru benzi de aluminiu acoperite cu culoare 1060

1060 păstrează avantajele de cost numai în mediile interioare uscate, cu umiditate scăzută și fără gaze corozive. Ductilitatea sa este cu 8% mai mare decât 3003, făcându-l potrivit pentru benzi decorative de aluminiu și panouri de tavan de interior fără cerințe de expunere la exterior. Rezistența sa la rugină îndeplinește pe deplin cerințele de service în interior de 15 ani cu costuri mai mici ale materiilor prime.

4.2 Prioritate pentru banda de aluminiu acoperită cu culoare 3003

3003 este obligatoriu pentru toate scenariile de aplicare exterioare, inclusiv acoperișul clădirii, împachetarea marginilor pereților exteriori, benzi de aluminiu pentru publicitate în aer liber și ambalarea conductelor exterioare HVAC. Se adaptează la eroziunea apei de ploaie, la ceața sărată și la coroziunea gazelor de ardere industriale ușoare. Cu acoperirea PVDF rezistentă la intemperii, benzile acoperite 3003 pot menține performanța fără rugină mai mult de 30 de ani, în timp ce 1060 poate garanta doar 18 ani sub același strat.

5. Concluzie

Din punct de vedere cantitativ, avantajul de rezistență la rugină al benzii de aluminiu acoperite cu culoarea 3003 variază în funcție de mediul de utilizare: durată de viață cu 48% mai mare în medii uscate atmosferice interioare și îmbunătățire de aproape 100% în mediile corozive de coastă și industriale ușoare. Motivul principal constă în omogenizarea cu mangan a potențialului electrodului substratului și aderența optimizată a filmului de conversie. Trebuie remarcat faptul că avantajul derivă din metalurgia substratului, mai degrabă decât din diferențele de acoperire. Acoperirea uniformă nu poate acoperi decalajul anticoroziv inerent dintre aluminiul pur 1060 și aliajul aluminiu-mangan 3003. Utilizatorii ar trebui să echilibreze costul materialului și riscurile de coroziune din mediu pentru selectarea țintită a substratului.