O koľko lepšia je odolnosť hliníkového pásu 3003 s farebným povlakom proti hrdzi ako odolnosť 1060?

Abstraktné

Hliníkové pásy 1060 a 3003 sú dva najpoužívanejšie substráty na spracovanie hliníka s farebným povlakom v architektonickej výzdobe, HVAC a vonkajšom hydroizolačnom priemysle. Zatiaľ čo obidva používajú identické organické náterové systémy vrátane predúpravnej konverznej fólie, epoxidového základného náteru a polyesterového/PVDF vrchného náteru, ich metalurgické rozdiely v substráte vedú k zjavným medzerám v dlhodobej odolnosti voči hrdzi a korózii pod filmom. Tento článok kvantifikuje medzeru v odolnosti voči hrdzi prostredníctvom analýzy zloženia materiálu, štandardizovaných údajov o teste soľným postrekom a overenia prostredia v teréne a objasňuje použiteľné scenáre pre dva potiahnuté pásy.

1. Základné rozdiely v zložení substrátu

1.1 Parametre chemickej zložky

1060 patrí k čistému hliníku série 1000 s čistotou hliníka nie menšou ako 99,6%, ktorý obsahuje iba stopové množstvo železa a kremíkových nečistôt bez zámerných legujúcich prvkov. Jeho vnútorná štruktúra zrna je jednofázový tuhý roztok hliníka, ktorý pri vystavení vzduchu vytvára voľný a porézny prírodný pasivačný film oxidu hlinitého. Naproti tomu 3003 je tvárnená zliatina Al-Mn s pridaným 1,0 % až 1,5 % mangánu ako legujúcim prvkom jadra. Mangán reaguje s vnútornými železnými nečistotami vo vnútri substrátu za vzniku stabilných intermetalických častíc Al6(Mn,Fe).

Tieto častice eliminujú lokálne galvanické články spôsobené segregáciou železa v čistom hliníku. Pre holé substráty bez farebného náteru štandardizované testy ukazujú, že holý hliník 3003 má o 35 % vyššiu odolnosť proti atmosférickej korózii ako holý hliník 1060. V prípade produktov s farebným povlakom táto výhoda substrátu priamo inhibuje difúziu korózie substrátu, keď sa vyskytnú mikrodefekty povlaku.

1.2 Kompatibilita s pasiváciou povrchu substrátu

Počas procesu predúpravy bez chrómu pred nanášaním podporuje jednotná štruktúra zŕn 3003 nepretržité nanášanie 200-300 nm konverzného filmu. Pevnosť spojenia konverzného filmu 3003 je o 12 % vyššia ako u 1060. Čistý hliník 1060 je náchylný na nerovnomernú hrúbku oxidového filmu počas skladovania pri valcovaní, čo spôsobuje čiastočnú slabú priľnavosť medzi základným náterom a substrátom. Slabá priľnavosť je primárnym podnetom pre bublinkovanie okrajov a hrdzavenie pod filmom pre potiahnuté hliníkové pásy.

2. Kvantifikovaná medzera v odolnosti proti hrdzi pomocou testov soľným sprejom

Všetky testované vzorky prijali jednotné špecifikácie priemyselného náteru: 5 μm epoxidový základný náter + 20 μm polyesterový vrchný náter, identická predbežná úprava bez chrómu, za studena valcovaná H14 a hrúbka pásu 0,8 mm. Testy sa riadili normami ASTM B117 pre neutrálny soľný sprej a normami ISO 16701 pre vlhkú striedavú koróziu.

2.1 Výsledky testu neutrálneho soľného spreja (mierne vnútorné prostredie)

Po 4 200 hodinách nepretržitého testovania v neutrálnom soľnom spreji: Hliníkový pásik potiahnutý 1060 farbami objavil rozptýlenú bodovú hrdzu v priebehu 2 900 hodín, pričom polomer šírenia hrdze sa rozšíril na 0,6 mm okolo škrabancov povlaku. Náprotivok 3003 generoval len mierne bielenie vrchného náteru bez korózie substrátu aj po 4200 hodinách. V miernych atmosférických prostrediach, ako sú vnútrozemské mestské oblasti, sa efektívna životnosť antikoróznych pásov 3003 predĺži o 48 % v porovnaní s 1060.

2.2 Striedavé výsledky postreku vlhkou soľou (pobrežné/priemyselné prostredie)

V priemyselných testoch simulácie atmosféry s vysokou slanosťou a obsahom síry sa výkonnostná medzera výrazne zväčšila. Po 1800 hodinách striedania koróznych cyklov 1060 potiahnutých pásov utrpelo súvislú koróziu pod filmom pozdĺž rezných hrán, sprevádzanú odlupovaním povlaku do 3 mm od hrán. Pásy s povlakom 3003 mali len okrajovú oxidačnú zmenu farby bez odlupovania alebo korózie substrátu. V pobrežných a ľahko priemyselných korozívnych prostrediach je odolnosť proti hrdzi 3003 takmer dvojnásobná v porovnaní s hliníkovými pásikmi s farebným povlakom 1060.

3. Rozdiely v mechanizme porúch potiahnutých pásov

3.1 Šírenie korózie pod filmom

Keď škrabance porušia celú vrstvu náteru, vodná para a chloridové ióny preniknú na povrch substrátu. Na čistom hliníku 1060 dochádza rýchlo k mikrogalvanickej korózii medzi segregačnými bodmi nečistôt železa a hliníkovou matricou, čo vedie k bočnému šíreniu hrdze pozdĺž rozhrania povlaku a substrátu. Výdatnosť dosahuje 0,21 mm za mesiac vo vlhkých podmienkach. Pre 3003 zliatina mangánu homogenizuje potenciál elektródy na povrchu substrátu, čím sa eliminuje mikrogalvanická korózia. Bočné šírenie hrdze klesá na 0,07 mm za mesiac, čím sa účinne potláča plazivá korózia.

3.2 Antikorózny výkon po ohnutí

Farebne potiahnuté hliníkové pásy sú často ohnuté pre inštaláciu na mieste. Deformácia ohybom spôsobuje mikrotrhliny vo vnútri povlaku. 1060 má nízku medzu klzu a napätie v ohybe vedie k nepravidelným mikrotrhlinám povlaku. Korozívne médiá ľahko prenikajú cez husté trhliny. 3003 má o 30 % vyššiu medzu klzu ako 1060 pri rovnakej teplote, čo obmedzuje expanziu trhlín povlaku počas ohýbania. Sledovanie v teréne ukazuje, že ohnuté pásy s povlakom 1060 sa na povrchu vyvíjajú o 2,2 roka skôr ako pri ohýbaných pásoch 3003 pri vonkajšom vystavení.

4. Pokyny pre výber podľa scenára

4.1 Priorita pre 1060 farebne potiahnutý hliníkový pás

1060 si zachováva cenové výhody len v suchom vnútrozemskom vnútornom prostredí s nízkou vlhkosťou a bez korozívnych plynov. Jeho ťažnosť je o 8% vyššia ako 3003, vďaka čomu je vhodný na hlboké ťahanie dekoratívnych hliníkových pásov a vnútorných stropných panelov bez požiadaviek na vonkajšie vystavenie. Jeho odolnosť proti hrdzi plne spĺňa požiadavky na 15-ročnú prevádzku v interiéri s nižšími nákladmi na suroviny.

4.2 Priorita pre farebne potiahnutý hliníkový pás 3003

3003 je povinný pre všetky scenáre použitia v exteriéri, vrátane zastrešenia budov, olepovania okrajov vonkajších stien, vonkajších reklamných hliníkových pásov a vonkajších obalov HVAC potrubí. Prispôsobuje sa erózii dažďovej vody, soľnej hmle a ľahkej priemyselnej korózii spalín. Vďaka prispôsobeniu povlaku PVDF vysokej odolnosti voči poveternostným vplyvom si pásy s povlakom 3003 môžu zachovať odolnosť proti hrdzi viac ako 30 rokov, zatiaľ čo pásy 1060 môžu zaručiť iba 18 rokov pod rovnakým povlakom.

5. Záver

Z kvantitatívneho hľadiska sa výhoda odolnosti hliníkového pásu 3003 s farebným povlakom líši v závislosti od prevádzkového prostredia: o 48 % vyššia životnosť v suchom vnútrozemskom atmosférickom prostredí a takmer o 100 % zlepšenie v pobrežných a ľahkých priemyselných korozívnych prostrediach. Hlavným dôvodom je mangánová homogenizácia potenciálu elektródy substrátu a optimalizovaná adhézia konverzného filmu. Je potrebné poznamenať, že výhoda vyplýva skôr z metalurgie substrátu než z rozdielov v povlakoch. Jednotná povrchová úprava nedokáže preklenúť inherentnú antikoróznu medzeru medzi čistým hliníkom 1060 a zliatinou hliníka a mangánu 3003. Používatelia by mali pri cielenom výbere substrátu vyvážiť náklady na materiál a riziká environmentálnej korózie.