1、前言
由于六價鉻可能導致皮膚過敏,造成遺傳性基因的損害,吸入還可能致癌,目前已被公認是導致肺癌的誘因,因此在歐盟的ROHS指令中對于Cr6+的含量有嚴格的規(guī)定,要求電子電器設備中六價鉻(Cr6+)的最大允許含量為0.1%(1000ppm)。為此,全世界都在研究無鉻處理工藝,當前,無鉻鈍化處理主要包括無機物鈍化處理和有機物鈍化處理兩類。據說有些無鉻鈍化后獲得的膜層耐蝕性已經接近甚至在某些方面已經超過了鉻酸鹽鈍化處理,有很好的發(fā)展前途。
無鉻處理工藝在電子行業(yè)已有廣泛的應用,而且據說效果很好,但無鉻處理工藝在鋁合金建筑型材上應用的工程實例還比較少,而且在工程應用中也出現(xiàn)了一些問題,因此,我國鋁合金建筑型材生產企業(yè)對于無鉻處理工藝的應用還有些保留。近十幾年來我國對環(huán)保要求越來越嚴格,各地政府對于Cr6+的控制也都相繼出臺了一些強制性的規(guī)定,作為提供鋁合金建筑型材的生產企業(yè),面臨著產品無鉻化處理要求的巨大壓力。為響應政府節(jié)能減排,產業(yè)提升的號召,引導企業(yè)進行技術改造提升。南海鋁型材行業(yè)協(xié)會于今年8月和9月在南海連續(xù)舉辦了兩次“鋁型材無鉻處理技術研討會”,邀請表面處理專家到會作報告,會議期間,與會代表就無鉻處理相關問題進行了熱烈的討論,踴躍發(fā)言。在會議中我們可以看到,無鉻處理產品的性能是大家最為關心的一個問題。本文針對無鉻處理產品和鉻化處理產品進行對比試驗,以期了解無鉻前處理噴涂產品的性能,從而探討無鉻處理工藝的可行性。
2、試驗部分
2.1試樣制備
本專題試驗共進行了11次試驗。試樣的前處理工藝包括鉻化處理工藝、磷-鉻化處理工藝、鈦-鋯系無鉻處理(簡稱無鉻處理)工藝和硅烷無鉻處理(簡稱硅烷處理)工藝四種,其中鉻化處理樣品和磷-鉻化處理樣品是根據正常的生產工藝進行處理,鈦-鋯系無鉻處理樣品是按照鈦-鋯系無鉻處理劑供應商的工藝要求進行處理,而硅烷處理樣品是根據硅烷處理工藝開發(fā)單位提供的工藝要求進行處理。對于鈦-鋯系無鉻處理樣品和硅烷處理樣品這兩種樣品的處理方式,我們模擬了臥式線的浸泡處理方式和立式線的噴淋處理方式,而對于鉻化處理樣品和磷-鉻化處理樣品由于生產實踐證明浸泡和噴淋處理兩種處理方式都可以達到預期的效果,因此本專題試驗只采用了浸泡處理方式進行制樣。
試樣的噴涂處理工藝包括粉末噴涂處理工藝和氟碳漆噴涂處理工藝兩種,其中粉末涂料包括平光粉粉末涂料和砂紋粉粉末涂料兩種。所有樣品的噴涂處理都是隨著正常的產品生產進行噴涂處理,其噴涂處理工藝是按照涂料供應商的要求進行控制。
2.2試驗操作
2.2.1涂層附著性
2.2.1.1干附著性和濕附著性:參照GB5237.5-2008附著性試驗方法的規(guī)定,對粉末噴涂層和氟碳漆噴涂層進行干附著性和濕附著性試驗,然后進行評級。
2.2.1.2沸水附著性:按GB/T9286的規(guī)定進行劃格,劃格間距為1mm,將樣品置于燒杯中煮沸1h,燒杯底部放有清潔的瓷片。試驗后采用粘膠帶測試樣品是否有涂層脫落現(xiàn)象,并按GB/T9286的規(guī)定進行評級,要求達到0級為合格。
2.2.2耐鹽霧腐蝕性
2.2.2.1AASS試驗
AASS試驗參照GB/T10125中乙酸鹽霧試驗的規(guī)定進行試驗,然后按GB5237.4的有關規(guī)定進行檢查。其試驗溶液配制如下:將氯化鈉溶于蒸餾水中,其濃度為50g/L±5g/L,并加入適量的冰乙酸,使溶液初配制時的pH值為3.0~3.1。試驗前先在試樣受檢面上劃兩條深至金屬基體的交叉線,線段不貫穿對角。試驗采用上海奇珊檢測設備有限公司的鹽霧箱進行測試,試驗溫度為35℃±2℃,試驗時間設定為1000h。
2.2.2.2NSS試驗
NSS試驗參照GB/T10125中的中性鹽霧試驗的規(guī)定進行試驗,然后按GB5237.5的有關規(guī)定進行檢查。其試驗溶液配制如下:將氯化鈉溶于蒸餾水中,其濃度為50g/L±5g/L,配制后確保溶液的pH值為6.5~7.2之間。試驗前先在試樣受檢面上劃兩條深至金屬基體的交叉線,線段不貫穿對角。試驗采用東莞全壹檢測設備有限公司的鹽霧箱進行測試,試驗溫度為35℃±2℃,試驗時間設定為4000h(由于本次報告時,中性鹽霧試驗還未結束,因此本次試驗中將列出各樣品的實際試驗時間)。
2.2.3耐濕熱性
耐濕熱性試驗是參照GB/T1740和GB5237.5的規(guī)定進行,試驗時間設定為4000h(由于本次報告時,耐濕熱性試驗還未結束,因此本次試驗中將列出各樣品的實際試驗時間)。其具體操作方法是:將試樣懸掛于東莞全壹檢測設備有限公司的濕熱試驗箱中,將試驗溫度設定為47℃,相對濕度設定為96%,然后進行連續(xù)試驗。
2.2.4馬丘試驗
本試驗參照Qualicoat進行試驗。采用刀具在試樣上劃兩條寬約1mm的切割線,然后將試驗置于馬丘溶液中(馬丘溶液:氯化鈉50g/L,冰乙酸10mL/L,過氧化氫5mL/L,pH值為3.0~3.3),試驗溫度保持在37℃±1℃,當浸泡24h后,加入過氧化氫5mL/L,再浸泡24h后將試樣拿出,清洗后進行評價。
2.3試驗結果
本次試驗樣品進行的試驗有:干附著性、濕附著性、沸水附著性、AASS試驗、NSS試驗、濕熱試驗和馬丘試驗,其試驗結果如下表1所示。
3、試驗結果分析
?。?)鉻化處理或磷鉻化處理樣品的干附著性、濕附著性和沸水附著性分別檢測了11個樣品,所有樣品都為0級;AASS試驗共檢測了13個樣品,所有樣品的檢測結果都達到GB5237.4-2008和Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定;NSS試驗共檢測了11個樣品,該批試樣還在進行試驗,目前所有樣品都試驗了1000h以上的時間,樣品表面的腐蝕都很少,有的樣品還未出現(xiàn)明顯腐蝕;耐濕熱性共檢測了11個樣品,該批試樣還在進行試驗,目前所有樣品都試驗了1000h以上的時間,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕;馬丘試驗共檢測了4個樣品,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕,達到Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定。
(2)硅烷處理樣品的干附著性、濕附著性和沸水附著性分別檢測了12個樣品,所有樣品都為0級;AASS試驗共檢測了12個樣品,該批樣品已進行了768h試驗,目前有2個樣品腐蝕比較嚴重,其余樣品的檢測結果都達到GB5237.4-2008和Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定;NSS試驗共檢測了12個樣品,該批試樣還在進行試驗,目前所有樣品表面的腐蝕都很少,有的樣品還未出現(xiàn)明顯腐蝕;耐濕熱性共檢測了12個樣品,該批試樣還在進行試驗,目前所有樣品都試驗了1000h以上的時間,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕;馬丘試驗共檢測了12個樣品,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕,達到了Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定。
?。?)鈦-鋯系無鉻化處理樣品的干附著性檢測了36個樣品,所有樣品都為0級;濕附著性檢測了33個樣品,所有樣品都為0級;沸水附著性分別檢測了36個樣品,其中有5個樣品有脫膜現(xiàn)象,其余樣品為0級,合格率為86.1%;AASS試驗共檢測了39個樣品,其中有22個已完成1000h試驗,所有樣品的檢測結果都達到GB5237.4-2008和Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定,有17個樣品還未完成1000h試驗,按GB5237.4-2008進行評價,目前已有4個不合格;NSS試驗共檢測了32個樣品,該批試樣還在進行試驗,目前只有1個樣品表面出現(xiàn)兩個較大的氣泡,其余樣品表面的腐蝕都很少,有的樣品還未出現(xiàn)明顯腐蝕;耐濕熱性共檢測了32個樣品,該批試樣還在進行試驗,目前所有樣品都試驗了1000h以上的時間,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕;馬丘試驗共檢測了24個樣品,其中有3個樣品按Qualicoat規(guī)范判斷為不合格,其余樣品都合格,合格率為87.5%。
?。?)針對第10次試驗中采用噴淋方式進行的無鉻處理樣品出現(xiàn)異常結果的情況,我們懷疑是由于槽液配制后長時間未使用以及操作時的人為因素所造成,因此我們采用同樣的噴淋工藝進行了第11次試驗,結果發(fā)現(xiàn)第11次試驗的樣品比第10次試驗的噴淋無鉻處理的樣品有很大的改善,目前所有試驗結果都未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。
(5)對于氟碳漆噴涂產品,如果前處理工藝采用鈦-鋯系無鉻處理工藝,底漆采用無鉻底漆,結果發(fā)現(xiàn)兩次沸水附著性試驗都不合格。
4、結論
通過以上試驗結果,我們可以得出以下結論:
?。?)在科學的生產管理情況下,大部分鈦-鋯系無鉻處理產品應該可以達到或接近于傳統(tǒng)的鉻化處理、磷-鉻化處理產品的性能。
?。?)對于氟碳漆噴涂產品,如果前處理工藝采用鈦-鋯系無鉻處理工藝,底漆采用無鉻底漆時應加以注意,避免不合格的產生。
?。?)對于硅烷處理工藝,目前有關單位還在試驗中,由于本試驗中所采用的硅烷處理工藝可能不是最
理想的工藝,因此本文中所列數據僅為參考。據美國有家化學品供應商介紹硅烷處理產品具有良好的性能,因此硅烷處理工藝或許是值得我們期待的另一個發(fā)展方向。
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