铝合金材料涂层防护性能的试验研究

郝美丽,曹学军

（1.包头职业技术学院,内蒙古 包头 014030；2.中国兵器科学研究院 宁波分院，浙江 宁波 315103）

铝合金材料涂层防护性能的试验研究

郝美丽1,曹学军2

（1.包头职业技术学院,内蒙古 包头 014030；2.中国兵器科学研究院 宁波分院，浙江 宁波 315103）

根据影响涂层老化的环境显著性因子，制定涂层实验室加速老化试验方案，进行2024铝合金防护涂层的实验室加速老化试验，对其试验结果进行粉化、失光、色差分析。结果表明，该加速老化试验方案对所采用防护涂层体系具有很好的加速性。

铝合金；涂层防护；涂层老化；加速腐蚀试验

铝合金材料由于其高的强度和低密度已广泛应用于民用和航空航天领域。作为一种高质量的结构材料，它的使用寿命越来越受到人们的重视[1]。为了延长铝合金材料的使用寿命，提高产品的使用可靠性，降低产品的维护成本，现已研究出来了许多的方法措施，其中涂层防护作为一种最常见、最有效的方法，已得到了人们越来越多的关注[2]。

涂层老化是影响涂层防护性能的主要因素，它直接影响材料的使用寿命，因此也是该领域的主要研究课题。户外暴露试验能够对对涂层的抗老化性能给出理想的评价，但存在试验周期太长的问题，因此，有必要采用人工加速的实验室加速试验研究[3]。

根据影响涂层老化的环境显著性因子分析结果来制定涂层实验室加速老化试验方案，对有涂层保护的铝合金试样进行QUV紫外光老化试验，通过涂层表观的颜色变化、粉化、失光、色差进行分析，计算失光率，并对涂层的耐老化性能进行评级[4]。

1 试验方法

1.1 实验条件

1.1.1 试样要求

试样材料为2024铝合金材料，试样尺寸为150mm×75mm×5mm，涂层体系为环氧底漆配套聚氨酯面漆，漆膜制备按GB1765-79《 测定耐湿热、耐盐雾、耐候性（人工加速）的漆膜制备法》规定方法进行。试验每次取样数量为1个，标准试样为三个。

1.1.2 试验设备

试验设备为QUV紫外光老化试验箱。试验喷淋用水为去离子水。

1.1.3 试验周期

QUV老化试验：UV光照（55℃，4.5h），冷凝（35℃，4.5h）→UV光照（55℃，4.5h），冷凝（35℃，4.5h）→喷淋（5min）→盐雾（30℃，5%NaCl）→浸渍（室温）上述重复。

浸渍溶液为：第一组NaHSO3；第二组（NH4）2SO4+NaHSO3。从试样出现失光现象开始取样，每次一块，隔几个周期再取一次，依次类推，直到停止试验。

1.2 试验结果评价

取样后，保护好试样，进行各项目的检测。试验结果按照GB1766-95 《色漆和清漆 涂层老化的评级方法》规定方法进行评级。

2 结果与讨论

2.1 涂层老化加速实验结果

涂层实验室加速老化试验（仅UV）粉化评级结果如表1 所示。

表1 涂层加速试验粉化评级结果

由实验室加速试验结果绘制涂层失光率（%）与试验时间（h）的曲线图如图1所示。

试验时间按取样周期分为4个点，分别为720h、1440h、2160h、2880h。其中系列1为UV，系列2为UV+盐雾，系列3为UV+盐雾（浸渍溶液1），系列4为UV+盐雾（浸渍溶液2）。

由实验室加速试验结果绘制涂层色差与试验时间（h）的曲线图如图2所示。

图1 实验室加速试验失光率结果图

图2 实验室加速试验色差结果图

其中系列1为UV，系列2为UV+盐雾，系列3为UV+盐雾（浸渍溶液1），系列4为UV+盐雾（浸渍溶液2）。

2.2 实验室加速老化试验结果分析

由粉化结果分析表2可看出，涂层粉化程度与试验周期密切相关，随着试验时间的增加呈递增的趋势，上升趋势较缓慢，直到2000小时左右才出现轻微粉化现象。

由失光率结果分析图1可看出，试验室失光曲线趋势非常混乱，与试验项目过程密切相关。部分试验过程中出现了光泽度增加的情况。

由色差结果分析图2可看出，对于颜色变化的环境严酷性规律为UV＜UV+盐雾＜ UV+盐雾（浸泡）。颜色变化的程度与涂层受到光照的总量没有一一对应关系，而与光照强度，老化温度，盐浓度，pH值等条件密切相关。浸泡过程可以加速老化过程。

3 结论

（1）根据影响涂层老化的环境显著性因子制定的涂层实验室加速老化试验方案对2024铝合金材料的防护涂层老化具有很好的加速性；

（2）涂层保护的铝合金紫外光老化试验结果表明，涂层粉化程度随试验时间呈缓慢增加的趋势；失光率变化较为无规律，根据分析，可能与使用亚光涂层有关；色差变化与与光照强度，老化温度，盐浓度，pH值等有关，并随试验周期的延长加剧。

[1]刘明，张晓云，陆峰.LC4CS铝合金大气腐蚀模拟加速实验方法的研究[J].腐蚀科学与防护技术，2005（04）：271-274.

[2]程学群等.评价有机涂层耐蚀性能的两种方法初探[J].腐蚀与防护，2004（01）：9-12

[3]徐永祥，严传伟，丁杰等.紫外光对涂层的老化作用[J].中国腐蚀与防护学报，2004（03）：168-173.

[4]陈乃洪，姚敬华等.船舶涂料海洋大气与室内家属试验模拟性研究[J].环境装备工程，2006（03）：83-85.

郝美丽（1972—）女，内蒙古包头人，现主要从事金属材料防腐与无损检测方面的研究。