隨著建築鋁合金型材表面處理工藝技陽極處理術的不斷完善和提高,對于産品質量的要求也應相應的提高,爲此,新頒布的2000版國家標准GB/T 5237。1-5237。5《鋁合金建築型硬陽處理材》 在1993版GB/T5237的基礎上進行了大篇幅的修改,將原冶標YS/T 100-1997《電泳塗漆鋁合金建築型材》和YS/T 407-1997《粉末靜電噴塗鋁合金建築型材》共同統一到標准中來,同時增加了氟碳漆噴塗型材的內容。在修訂過程中,大量參考采用了國外先進的標准,其 中GB/T 5237。2-2000《鋁合金建築型材 第2部分 陽極氧化、著色型材》中滴堿試驗的性能指標就與日本工業標准JIS H8601《鋁及鋁合金陽極氧化膜》中所規定耐堿性的性能指標相一致。但二者在試驗方法上還是有些差異,我國標准GB/T 5237。2中規定的滴堿試驗方法爲目視觀察法或儀器測量法,而日本工業標准JIS H 8601中的耐堿性試驗方法僅規定了儀器測量法
1 試驗原理探討
我國鋁合金建築型材國家標准和日本工業標准對滴堿試驗的方法原理都未進行描述,而爲了更好的掌握滴堿試驗的操作方法,了解滴堿試驗的鋁表面處理方 法原理是有必要的。滴堿試驗主要用于考察陽極氧化膜的耐堿腐蝕性能。對于陽極氧化膜來說,其耐堿腐蝕性能相對比較差,當一定濃度的氫氧化鈉溶液滴在陽極氧 化膜表面之後,將很快對陽極氧化膜進行侵蝕,如果封孔不良或氧化膜疏松等原因而導致陽極氧化膜耐堿腐蝕性差時,其侵蝕速度將會更快,因此通過計算陽極氧化 膜被穿透時間可用于評價陽極氧化膜的耐堿腐蝕性能。但由于氫氧化鈉溶液對氧化膜的侵蝕速度快,給氧化膜耐堿腐蝕性能的評價帶來一定的難度。目前,滴堿試驗 主要存在著兩種試驗方法,一種是目視觀察法,一種是儀器測量法。目視觀察法是基于當氫氧化鈉溶液滴在氧化膜表面之後,氧化膜將會慢慢溶解,其化學反應方程 式如下:
Al2O3•χH2O+2NaOH=2NaAlO2+(χ+1)H2O
氧化膜在溶解過程中,氫氧化鈉溶液不斷向氧化膜內部侵蝕,當氫氧化鈉溶液侵蝕到基體金屬表面之後,金屬鋁與氫氧化鈉溶液發生置換反應,在反應過程中將會有氫氣析出而産生腐蝕冒泡。其化學反應方程式如下:
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
而儀器測量法是基于陽極氧化膜的電絕緣性而提出的,鋁基體是電的良導體,鋁陽極氧化膜則是高電阻的絕緣膜,其絕緣性與氧化膜的厚度有關,在氧化膜被氫氧 化鈉溶液溶解過程中,隨著氧化膜厚度的降低其電阻也將會慢慢降低,當電阻降低到一定數值的時候可認爲導電,即認爲氧化膜被溶解。
2 目視觀察法的注意事項及主要影響因素探討
對于滴堿試驗考慮的關鍵是,試驗溫度的控制以及如何准確地判斷氧化膜剛好被穿透的時間。我國GB/T 5237。2-2000中對滴堿試驗方法規定爲:“在35℃±1℃下,將大約10mg、100g/LNaOH溶液滴至型材試樣的表面,目視觀察液滴處直至 産生腐蝕冒泡,計算其氧化膜被穿透的時間。也可用儀器測量氧化膜穿透的時間。”也就是說,國標認可了兩種滴堿試驗方法,即目視觀察法和儀器測量法。對于目 試驗觀察法,國標描述的比較簡單,試驗操作中的一些注意事項及其影響因素未作描述。而爲了保證測試結果的准確性,在操作過程中對于影響因素應加以注意,以 便盡可能減少或避免這些因素的影響,本方法應注意的事項主要有以下幾點:(1)試樣的控制,試樣受檢面必須保持完整,不允許有擦花或劃傷等破壞,而且受檢 面必須清潔,不允許有汙漬、油汙等髒物覆蓋在受檢面上,因此測試前一般要用不破壞氧化膜的有機溶劑輕輕擦拭試樣表面;(2)試驗溶液濃度的控制,氫氧化鈉 溶液的濃度必須嚴格控制到100g/L,濃度偏低或偏高將直接導致測試結果偏大或偏小;(3)試驗溫度的控制,試驗時不僅要保證試驗環境溫度控制在 35℃±1℃,而且試驗溶液和試樣也必須控制在35℃±1℃,爲此在測試前應先將試液和試樣放置于恒溫儀器中保持一段時電鍍間,只有當試液和試樣恒定在35℃±1℃之後才可以進行測試;其四是恒溫儀器的選用,恒溫儀器的選用在本方法中是一個非常重要發色處理的 環節,因爲所選用的恒溫儀器不僅應起到恒溫的作用,還必須考慮要便于觀察儀器內試樣的變化情況,如果所選用的恒溫儀器沒有一個能夠清晰地觀察儀器內試樣變 化情況的觀察口,那麽要想准確地判斷出試樣何時開始腐蝕冒泡是不大可能的。另外,目視觀察法還受試驗人員經驗的影響,在實際檢驗工作中發現,從陽極氧化膜 開始溶解到氧化膜被穿透(試樣開始腐蝕冒泡)這一過程中並沒有一個很明顯的變化,給氧化膜穿透時間的判斷帶來很大難度,這就對試驗人員提出了很高的要求, 試驗人員必須要有非常豐富的實踐經驗,能夠准確地判斷出氧化膜何時被穿透而開始腐蝕冒泡。
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