Koliko boljša je odpornost proti rji barvno prevlečenega aluminijastega traku 3003 kot pri 1060?

Povzetek

Aluminijasta trakova 1060 in 3003 sta najpogosteje uporabljena substrata za obdelavo barvno prevlečenega aluminija v industriji arhitekturne dekoracije, HVAC in hidroizolacije na prostem. Medtem ko oba uporabljata identične sisteme organskih premazov, vključno s pretvorbenim filmom za predhodno obdelavo, epoksi temeljnim premazom in poliestrskim/PVDF zaključnim premazom, njune metalurške razlike v substratu vodijo do očitnih vrzeli v dolgoročni odpornosti proti rji in koroziji pod slojem. Ta članek količinsko opredeljuje vrzel v odpornosti proti rji z analizo sestave materiala, standardiziranimi podatki o preskusih s solnim pršenjem in preverjanjem okolja na terenu ter pojasnjuje uporabne scenarije za dva premazana trakova.

1. Temeljne razlike v sestavi substrata

1.1 Parametri kemijske komponente

1060 spada v čisti aluminij serije 1000 s čistostjo aluminija najmanj 99,6 %, ki vsebuje samo sledi železa in silicija nečistoč brez namernih legirnih elementov. Njegova notranja zrnata struktura je enofazna trdna raztopina aluminija, ki tvori ohlapen in porozen naravni pasivacijski film iz aluminijevega oksida, ko je izpostavljen zraku. V nasprotju s tem je 3003 obdelana zlitina Al-Mn z dodanim 1,0 % do 1,5 % mangana kot jedrnega legirnega elementa. Mangan reagira z notranjimi nečistočami železa v substratu in tvori stabilne intermetalne delce Al6(Mn,Fe).

Ti delci odstranijo lokalne galvanske celice, ki jih povzroča segregacija železa v čistem aluminiju. Za gole podlage brez barvnega premaza standardizirani testi kažejo, da ima goli aluminij 3003 35 % višjo odpornost proti atmosferski koroziji kot goli aluminij 1060. Pri izdelkih z barvnim premazom ta prednost substrata neposredno zavira difuzijo korozije substrata, ko se pojavijo mikronapake na premazu.

1.2 Združljivost pasivne površine substrata

Med postopkom pretvorbene predobdelave brez kromatov pred nanosom enotna zrnata struktura 3003 spodbuja neprekinjeno nanašanje 200-300nm pretvorbenega filma. Trdnost lepljenja pretvorbenega filma 3003 je 12 % višja kot pri 1060. Čisti aluminij 1060 je nagnjen k neenakomerni debelini oksidnega filma med skladiščenjem v valjanju, kar povzroča delno slab oprijem med osnovnim premazom in podlago. Slaba oprijemljivost je glavni vzrok za nastanek mehurčkov na robovih in rje pod filmom za prevlečene aluminijaste trakove.

2. Kvantificirana vrzel v odpornosti proti rjavenju s preskusi solnega razpršila

Vsi testni vzorci so sprejeli enotne specifikacije za industrijske premaze: 5 μm epoksi temeljni premaz + 20 μm poliestrski zaključni premaz, enaka predobdelava brez kroma, H14 hladno valjano stanje in 0,8 mm debelina traku. Preizkusi so sledili standardom ASTM B117 za nevtralni slani sprej in standardom ISO 16701 za vlažno izmenično korozijo.

2.1 Rezultati preskusa nevtralnega solnega razpršila (notranje blago okolje)

Po 4200 urah neprekinjenega testiranja nevtralnega slanega razpršila: aluminijasti trak, prevlečen z barvami 1060, je v 2900 urah pokazal razpršeno točkovno rjo, s polmerom širjenja rje, ki se je razširil na 0,6 mm okoli prask na premazu. Primerek 3003 je ustvaril le rahlo beljenje končnega premaza brez rje na podlagi tudi po 4200 urah. V blagih atmosferskih okoljih, kot so mestna območja v notranjosti, se učinkovita življenjska doba proti rji prevlečenih trakov 3003 podaljša za 48 % v primerjavi z 1060.

2.2 Izmenični rezultati razprševanja vlažne soli (obalno/industrijsko okolje)

Pri industrijskih atmosferskih simulacijskih testih z visoko slanostjo in žveplom se je vrzel v zmogljivosti močno povečala. Po 1800 urah izmeničnih korozijskih ciklov je 1060 prevlečenih trakov utrpelo neprekinjeno korozijo pod filmom vzdolž rezalnih robov, ki jo je spremljalo luščenje prevleke znotraj 3 mm od robov. 3003 prevlečeni trakovi so imeli samo razbarvanje robov zaradi oksidacije brez luščenja ali rje podlage. V obalnih in lahkih industrijskih korozivnih okoljih je odpornost proti rji 3003 skoraj dvakrat večja kot pri 1060 barvno prevlečenih aluminijastih trakovih.

3. Razlike v mehanizmu odpovedi prevlečenih trakov

3.1 Širjenje korozije pod filmom

Ko praske zlomijo celotno plast premaza, vodna para in kloridni ioni prodrejo na površino substrata. Na čistem aluminiju 1060 se hitro pojavi mikrogalvanska korozija med točkami ločevanja nečistoč železa in aluminijasto matrico, kar vodi do bočnega širjenja rje vzdolž vmesnika premaz-podlaga. Stopnja širjenja doseže 0,21 mm na mesec v vlažnih razmerah. Za 3003 legiranje mangana homogenizira potencial elektrode po površini substrata in tako odpravi mikrogalvansko korozijo. Stopnja bočnega širjenja rje pade na 0,07 mm na mesec, kar učinkovito zavira plazečo korozijo.

3.2 Zaščita proti rji po upogibanju

Barvno prevlečeni aluminijasti trakovi so pogosto upognjeni za namestitev na kraju samem. Upogibna deformacija povzroči mikrorazpoke znotraj prevleke. 1060 ima nizko mejo tečenja, upogibna napetost pa povzroči nepravilne mikrorazpoke na prevleki. Korozivni mediji zlahka prodrejo skozi goste razpoke. 3003 ima 30 % višjo mejo tečenja kot 1060 pri enakem stanju, kar omejuje širjenje razpok na prevleki med upogibanjem. Sledenje na terenu kaže, da upognjeni trakovi s premazom 1060 razvijejo površinsko rjo 2,2 leti prej kot upognjeni trakovi 3003 pod izpostavljenostjo na prostem.

4. Smernice za izbiro na podlagi scenarija

4.1 Prednost za 1060 barvno prevlečen aluminijast trak

1060 ohranja samo stroškovne prednosti v suhih notranjih okoljih z nizko vlažnostjo in brez jedkih plinov. Njegova duktilnost je za 8 % višja od 3003, zaradi česar je primeren za globoko vleko okrasnih aluminijastih trakov in stropnih plošč za notranje prostore brez izpostavljenosti na prostem. Njegova odpornost proti rji v celoti izpolnjuje zahteve za 15-letno uporabo v zaprtih prostorih z nižjimi stroški surovin.

4.2 Prednost za barvno prevlečen aluminijast trak 3003

3003 je obvezen za vse scenarije uporabe na prostem, vključno s strešnimi kritinami stavb, ovijanjem zunanjih sten, aluminijastimi trakovi za oglaševanje na prostem in ovijanjem zunanjih kanalov HVAC. Prilagodi se eroziji zaradi deževnice, solni megli in koroziji lahkih industrijskih dimnih plinov. Z ujemajočim se premazom PVDF, ki je visoko odporen na vremenske vplive, lahko trakovi s premazom 3003 ohranijo delovanje brez rje več kot 30 let, medtem ko lahko 1060 jamči samo 18 let pod istim premazom.

5. Zaključek

Kvantitativno se prednost odpornosti proti rji barvno prevlečenega aluminijastega traku 3003 razlikuje glede na delovno okolje: 48 % daljša življenjska doba v suhem notranjem atmosferskem okolju in skoraj 100 % izboljšanje v obalnem in lahkem industrijskem korozivnem okolju. Glavni razlog je v homogenizaciji potenciala substratne elektrode z manganom in optimiziranem oprijemu pretvorbenega filma. Opozoriti je treba, da prednost izhaja iz metalurgije substrata in ne iz razlik v prevleki. Enoten premaz ne more premostiti inherentne protikorozijske vrzeli med čistim aluminijem 1060 in zlitino aluminija in mangana 3003. Uporabniki morajo pri ciljni izbiri substrata uravnotežiti stroške materiala in tveganja okoljske korozije.