表面处理工艺对铝合金防腐涂层性能影响研究_黄从树

伤处腐 蚀 产 物 的 形 成 以 及 腐 蚀 是 否 会 发 生 扩 展 等
１������ ２ 防腐防污涂层制备
铝合金基材
１������ ４������ ３ 电化学阻抗试验
表 １ 铝合金基材防腐防污涂层体系 Ｔａｂｌｅ １ Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ｕｓｅｄ
理基材表面防腐层的附着力则分别下降至 ６������ ６ ＭＰａ （ 降低幅度 ２９％） 和 ５������ ３ ＭＰａ（ 降低幅度 １８％） ，容易 发生脱落。
２������ ２ 防腐涂层的腐蚀扩散行为
样板表面划伤后置于常温天然海水中，定期取出 观察划伤处的腐蚀情况，海水浸泡 ５ 个月后的试验结 果如图 ６ 所示。
ｏｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ
利用 Ａｔｕｏ Ｌａｂ Ｍ２７３Ａ 型电化学阻抗谱仪测试涂 装和未涂装防腐防污涂层体系铝合金样板在海水中 浸泡前后的电化学阻抗，通过电路图的拟合分析，研
序 号
涂层
道数 ／ 干膜厚 道 度 ／ μｍ
究样板耐蚀性能的变化。
１ ７２５－Ｈ０６－１９ 环氧锌黄防腐漆 １ ５０
（１． Ｘｉａｍｅｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｌｕｏｙａｎｇ ｓｈｉｐ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉａｍｅｎ，Ｆｕｊｉａｎ ３６１１０１，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｍａｒｉｎｅ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｘｉａｍｅｎ，Ｆｕｊｉａｎ ３６１１０１，Ｃｈｉｎａ）
图 ２ 铝合金表面氧化膜结构示意图 Ｆｉｇ．２ Ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ
图 ３ 铝合金表面钝化处理 Ｆｉｇ．３ Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ
将试验样板浸泡在恒温 ２５ ℃ 的天然海水中，测 试了不同浸泡时间防腐涂层的附着力，结果如图 ５ 所示。
６１ 防腐漆。 防腐涂层实干后，将样板的其中一面划伤，按照
开 发
ＥＦ１ 自抛光无铜防污漆。
ＧＢ ／ Ｔ １０８３４—２００８《 船舶漆 耐盐水性的测定 盐水和
Ｐｏｓｉｔｅｓｔ ＡＴ － Ａ 型 液 压 附 着 力 测 试 仪； Ａｔｕｏ Ｌａｂ 热盐水浸泡法》 ，将样板浸泡在天然海水中，观察划
Ｍ２７３Ａ 型电化学阻抗谱仪。
第 ４４ 卷第 ９ 期 ２０１４ 年 ９ 月
涂料工业 ＰＡＩＮＴ ＆ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ． ２０１４
表面处理工艺对铝合金防腐涂层性能影响研究
黄从树１，２ ，叶章基１，２ ，邓 玉１ ，王晶晶１，２ ，谢志鹏１，２ ，任润桃１，２ （１．中国船舶重工集团公司第七二五研究所厦门分部，福建厦门 ３６１１０１；
一道 ７２５－Ｄ０１ － ５２ 钝化剂，待基材表面形成钝化膜
在大气条件下，铝合金表面会生成一层致密的自 后，涂装表 １ 防腐防污涂层体系。
然氧化膜，使其免遭环境的侵蚀。 但这种自然氧化膜 很薄，易破损，在酸碱性条件下会发生溶解。 同时，铝 合金材料硬 度 低， 耐 磨 性 较 差， 容 易 发 生 磨 蚀 破 损。 因此，应用于船舶水线以下的铝合金必须涂装防腐防 污涂料，以保证基材不受腐蚀和污损［２］ 。
２． 海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室，福建厦门 ３６１１０１）
摘 要：通过拉开法附着力测试、耐海水浸泡试验及电化学阻抗试验等方法，研究了铝合金不同
表面处理工艺对防腐涂层耐蚀性能的影响。 研究结果表明：打磨和钝化处理能大幅提高防腐涂层的
附着力，附着力可达 １６ ～ ２０ ＭＰａ，但涂层的模拟电阻值较低，海水浸泡 ５ 个月后，仅为（０������ ８ ～ １������ ３） ×１０８
铝 合 金 自 从 １８９１ 年 在 船 舶 上 应 用 以 来， 经 过 １００ 多年的研究和发展， 在船舶 上 的 应 用 越 来 越 广
作者简介：黄从树（１９８２—） ，男，硕士，工程师，研究方向为船舶防腐防污涂料。
６
黄从树等：表面处理工艺对铝合金防腐涂层性能影响研究
泛，并成为造船工业最有发展前途的材料之一［１］ 。
金天然氧化膜相比，阳极氧化膜的耐蚀性和耐磨性均
开
有明显的提高，与防腐漆中铬酸根的反应几率降低。
发
因此，铝合金基材阳极氧化处理后，表面防腐层的附
图 １ 防腐涂层附着力测试结果 Ｆｉｇ．１ Ａｄｈｅｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ
着力降低幅度达 ４３％，若涂装间隔为 ５ ｄ，附着力的 降低幅度则高达 ６０％。
表面防腐涂 层 具 有 较 高 的 附 着 力， 附 着 力 分 别 达 到 １６������ ４ ＭＰａ 和 ２０������ ０ ＭＰａ，且界面断裂在 ７２５ －Ｈ４４ － ６１ 防腐涂层内部，未发生层间破坏。 而基材进行阳极氧 化处理后，防腐涂层的附着力大幅下降，４ ｈ 后涂装 和 ５ ｄ 后涂装样板的防腐涂层附着力分别有 ９������ ３ ＭＰａ 和 ６������ ５ ＭＰａ。
从测试结果可知，在海水中浸泡后，防腐涂层的 附着强度均有一定幅度的下降。 ６ 个月后，打磨和钝 化处理基材表面防腐层的 附 着 力 分 别 下 降 至 １２������ ３ ＭＰａ（ 降低幅度 ２５％） 和 １５������ １ ＭＰａ（ 降低幅度 ２５％） ， 仍保持较高附着强度，满足使用要求。 而阳极氧化处
１������ ３������ ３ 基材阳极氧化处理
铝合金样板表面除油抛光后进行阳极氧化，然后 分别于 ４ ｈ 后和 ５ ｄ 后，涂装表 １ 防腐防污涂层体系。
１������ ４ 性能测试
铝合金的表面处理方法有打磨、钝化、喷砂和阳 极氧化等［３－５］ ，本文研究了不同表面处理方法对防腐 涂层附着力和基材耐蚀性能的影响，为船舶用铝合金
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｖｉａ ｐｕｌｌ－ｏｆｆ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ａｄｈｅｓｉｏｎ， ｓｅａｗａｔｅｒ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏ⁃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ （ ａｐｐｒｏｘ． １６ ～ ２０ ＭＰａ） ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏ （ ０������ ８ ～ １������ ３） × １０８ Ω ａｆｔｅｒ ｆｉｖｅ－ｍｏｎｔｈｓ ｓｅａｗａｔｅｒ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｔｅｓｔ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ａｎｏｄｉｚｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｓ ｏｎｌｙ ９ ＭＰａ ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｃａｎ ｂｅ ｉｎ⁃ ｃｒｅａｓｅｄ ｕｐ ｔｏ （ １������ ０ ～ １������ ３） × １０９ Ω ａｆｔｅｒ ｆｉｖｅ － ｍｏｎｔｈｓ ｓｅａｗａｔｅｒ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ． Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｓｅｒｖｅ ａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ；ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ
Ω；阳极氧化处理基材表面防腐涂层的附着力较低，仅为 ９ ＭＰａ，但基材的耐蚀性能有大幅提高，海水
浸泡 ５ 个月后，涂层模拟电阻值仍可达（１������ ０ ～ １������ ３） ×１０９ Ω。 以上研究结果可为铝合金基材表面处理
探
工艺的选择提供参考依据。
索
关键词：铝合金；防腐涂层；表面处理
中图分类号：ＴＱ ６３９������ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３－４３１２（２０１４）０９－０００６－０５
１������ ４������ １ 防腐涂层附着力测试
该测试成样板仅涂装 ７２５－Ｈ０６－１９ 和 ７２５－Ｈ４４－ ６１ 防腐漆。
基材表面处理工艺提供参考。
防腐 涂 层 干 燥 ７ ｄ 后， 按 照 ＧＢ ／ Ｔ ５２１０—２００６
１ 实验部分
《色漆和清漆 拉开法附着力试验》测试防腐涂层的附
着力，研究基材表面处理工艺对涂层附着力的影响。
铝合金样板表面除油，用 １������ ５＃ 砂纸打磨至表面
铝合金基材表面打磨处理后，表面会生成一层结
粗糙度不低于 ２０ μｍ，经无水乙醇清洗后，表面喷涂 构疏松、厚度很薄的氧化膜，膜内部存在一些孔穴（如
７
黄从树等：表面处理工艺对铝合金防腐涂层性能影响研究
图 ２ 所示），可促使防腐漆在基材表面充分润湿渗透。
部，充分填充孔穴。 同时，有机 ／ 无机钝化膜与防腐层
相容性很好，可大幅提高防腐层的附着力。 因此，铝
合金基材钝化处理后，表面防腐层的附着力提高幅度
高达 ２２％，具有明显的增强作用。
铝合金基材阳极氧化处理后，表面能生成几微米
探
至几百微米厚的氧化膜。 该膜分为两层，下层为微孔
索
致密层，上层为多孔蜂窝状（ 如图 ４ 所示）。 和铝合
２ 结果与分析
２ ７２５－Ｈ４４－６１ 环氧厚浆防腐漆 １ ５０ ３ ７２５－ＨＢ５３－１ 环氧丙烯酸连接漆 １ ５０
２������ １ 基材表面处理工艺对涂层附着力的影响
４ ７２５－Ｂ４０－ＥＦ１ 自抛光无铜防污漆 １ ８０
不同工艺处理铝合金基材表面后，防腐涂层的附 着力测试结果如图 １ 所示。
同时，７２５－Ｈ０６－１９ 环氧锌黄防腐漆中的铬酸根能与
氧化膜反应，起进一步锚固作用，可增强防腐层的附
着强度。 因此，铝合金基材打磨后，表面防腐层具有
较高的附着力。
对打磨后的基材进行钝化处理，可在氧化膜表面
生成一层结构致密的有机 ／ 无机钝化膜（ 如图 ３ 所
示）。 钝化液的黏度很低，能更好地渗透至氧化膜内
１������ ３ 基材表面处理
从测试结果可知，基材进行打磨和钝化处理后，
１������ ３������ １ 基材打磨处理
铝合金样板表面除油，用 １������ ５＃ 砂纸打磨至表面 粗糙度不低于 ２０ μｍ，经无水乙醇清洗后，涂装表 １ 防腐防污涂层体系。
１������ ３������ ２ 基材钝化处理
探
１������ １ 原材料及仪器
１������ ４������ ２ 耐海水浸泡试验
索
５０８３ 铝合 金； ７２５ － Ｄ０１ － ５２ 表 面 钝 化 剂； ７２５ －
该测试成样板仅涂装 ７２５－Ｈ０６－１９ 和 ７２５－Ｈ４４－
Ｈ０６－１９ 环氧锌黄防腐漆；７２５ －Ｈ４４ － ６１ 环氧厚浆防 腐底漆；７２５－ＨＢ５３－１ 环氧丙烯酸连接漆；７２５ －Ｂ４０ －
开
发
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｏｆ Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ
Ｈｕａｎｇ Ｃｏｎｇｓｈｕ１，２， Ｙｅ Ｚｈａｎｇｊｉ１，２， Ｄｅｎｇ Ｙｕ１， Ｗａｎｇ Ｊｉｎｇｊｉｎｇ１，２， Ｘｉｅ Ｚｈｉｐｅｎｇ１，２， Ｒｅｎ Ｒｕｎｔａｏ１，２