铝型材氧化膜性能分析及质量评价(1)

    众所周知,铝合金阳极氧化膜可以明显提高铝合金的表面性能,尤其是表面硬度、耐腐蚀性、耐磨损性等关系到使用寿命的重要性能,因此人们将阳极氧化膜形容为铝合金“万能的”表面强化处理手段。
　　从20年前进口年产3000吨简单的小型卧式阳极氧化生产线,到目前多条年产3万吨以上的大型立式阳极氧化线的投产,其发展之迅速可见一斑。经过不断淘汰、选择、融合和提高,目前,我国铝合金建筑型材形成了3大系列的表面处理技术,即阳极氧化,阳极氧化电泳涂装及有机聚合物静电喷涂技术,其发展方向和水平是与国际发展同步的,装备水平、工艺特点和产品质量都达到了国际先进水平。早在20世纪80年代中期,我国的铝型材工业处于萌芽时期。
　　1986年当时的中国有色金属总公司科技局,根据一些专家的意见及时草拟了“关于建筑铝型材阳极氧化膜性能测试方法和指标”的文件,在当时起到了规范产品质量和推动生产发展的极好作用。该文件建议检测6项性能:1)外观色差;(2)氧化膜厚度;(3)封孔质量;(4)耐盐雾腐蚀性;(5)耐磨性和(6)耐光性(色牢度)。由于当时技术水平和设备的限制,只对于前3项测试提出了具体要求。耐腐蚀性、耐磨性、耐光性只是提出一个概念,具体的性能检测方法与测试参数,以及性能验收指标等都没有做出规定。目前看来,这个文件的内容可能还不够完善,但是在20年之前就已经明确提出阳极氧化膜的厚度和封孔质量是具有本质意义的基本性能,也就是目前所谓的属于阳极氧化膜性能的必测项目。
　　20年来我国的铝型材工业迅速发展,相应的阳极氧化膜的性能要求、验收指标及检测方法等技术内容比较明确,相应的国家标准已经得到完善和提高,与各先进工业国家的标准基本接轨。因此现在的性能检测项目及检测方法应该具有更新和更多的内容,才可能跟上我国生产的发展步伐,并且可以与国际先进技术水平和国际标准内容的更全面和更系统地接轨。
　　中国有色金属标准化委员会在2004年组织和安排了一系列性能检测试验,国家和华南有色金属质量监督检验中心,以及坚美、南平、兴发、闽发等6家公司,对于工厂正规生产而不是特意安排的产品,参与了这项性能检测的全面试验并取得大量的接近2万个数据。实验结果已经由全国有色金属标准化委员会汇集成册。尽管我国的产品质量就全国而言还高低不一,但总体上有了很大的提高。试验数据表明上述工厂产品与国际先进水平比较毫不逊色,因此可以自豪地说,我国的铝建筑型材工业已经不仅是一个大国,而且成为一个名副其实的强国。膜厚均匀性及封孔质量阳极氧化膜的厚度是最重要的性能指标之一,可能就是使用寿命的一个标志性数据,封孔质量则是反映氧化膜耐腐蚀性的重要指标。检测表明,磷铬酸失重试验的数据变化,都在6%~15%范围之间,或者说磷铬酸腐蚀失重数据偏差保持在15%以内,可视为可以接受的测量误差。即将颁布的新标准8013.1规定,铝合金建筑型材阳极氧化膜封孔质量,硝酸预浸磷铬酸试验是仲裁试验,这是欧洲标准EN12373.6:1999规定。
　　实验数据表明,封孔质量愈差的样品,硝酸预浸的“失重增加”作用越大,因此硝酸预浸对于磷铬酸失重标志的封孔质量合格与否的鉴别与筛选更加灵敏。冷封孔后处理可以明显提高封孔质量和加快封孔时间。试验表明,如果进行冷封孔后处理(即在60~80℃纯水浸渍10min),可以缩短陈化时间迅速达到封孔质量合格水平。其他国内外试验还证明,冷封孔后处理可以明显改善冷封孔阳极氧化膜的塑性,以适合随后的机械变形不致开裂。耐腐蚀性和耐候性阳极氧化膜的CASS试验是耐盐雾腐蚀的常规试验方法。试验表明,阳极氧化膜的CASS试验与封孔质量的结果并不是完全可以对应的,因为封孔质量表示平均腐蚀速度,而CASS试验反映局部腐蚀的结果。尤其对于机械喷砂表面的阳极氧化膜,即使封孔质量合格,不能通过CASS试验的情况时有发生,相同试样的CASS试验与碱洗的评级比较,腐蚀级别也会低1到2个级别。喷砂样品的微观形貌可能由于喷砂的部分凹坑处阳极氧化膜并不完整,引起局部腐蚀的敏感性增加。