Алуминиевите сплави се използват широко в строителството, автомобилите, аерокосмическото пространство, електрониката и опаковките поради тяхната лека, корозионна устойчивост и отлични характеристики на обработка. Покритието е основният процес за подобряване на повърхностните свойства на алуминиевите сплави (като устойчивост на корозия, устойчивост на износване и декоративност). Разликите в състава на различни сплави влияят пряко върху тяхното покритие. Тази статия се фокусира върху три често използвани сплави Alloy 1100, 3003 и 5005 за систематичен сравнителен анализ, от свойствата на материала до характеристиката на покритието на характеристиките на покритието, покриване на техните свойства на материала, изисквания за предварително обработка на повърхността, прилепване на покритие, устойчивост на корозия, сценарии на приложение и предложения за оптимизация.
1. Сравнение на основните свойства на сплав и пригодността на покритието
1) сплав 1100 (чиста алуминиева серия)
Състав и характеристики: Чистота над 99%(съдържание на алуминий, по -голямо или равно на 99. 0%), съдържащ желязо с микроелементи (0. 95%) и силиций (0. 95%). Това е укрепената сплав без топлина с якост на опън от около 90 MPa, висока пластичност, ниска якост, отлична електрическа/термична проводимост и отражателна способност.
- Характеристики: Алуминий с висока чист, отлична електрическа и топлинна проводимост, ниска якост (якост на опън от около 90 MPa), отлична устойчивост на корозия, лесна обработка (дълбоко рисуване, огъване).
- Типични приложения: опаковка за храна, химически контейнери, декоративни части, строителни завеси стени.
• Пригодност на покритие:
o Предимства: равномерно оксид на повърхността, лесна химическа предварителна обработка (като фосфиране, хромизиране), подходяща за анодиране и пръскане на процеси. Високата му чистота намалява смущения на примесите върху прилепването на покритието.
o Недостатъци: Ниска механична якост (якостта на опън е около 90 MPa), лесна деформация по време на обработката, което може да причини напукване на покритието; Високата отражателна способност изисква специална матова обработка, за да се подобри равномерността на покритието.
2) сплав 3003 (алуминиево-манганска серия)
Състав и характеристики: Алуминиево-манганова сплав, съдържаща 1. 0-1. 5% манган, 0. 7% желязо и 0. 6% силиций. След добавяне на манган, силата се увеличава с около 20% в сравнение със 1100 (якост на опън 110-130 MPa), устойчивостта на корозия е значително подобрена, а работата на заваряването е отлична.
- Характеристики: средна якост (якост на опън от около 110-130 MPa), устойчивостта на корозия е по -добра от чистата алуминий (особено устойчива на влажна среда), а заваряемостта е добра.
- Типични приложения: Панели на покрива, резервоари за автомобилно гориво, кухненски прибори, строителни стени за завеси.
• Пригодност на покритие:
o Предимства: Фазовите частици AL-MN, образувани от мангански елементи, повишават твърдостта на повърхността и намаляват нуждата от механично смилане преди рисуване; Подходящ за външна среда (като строителни стени на завеси), покритието има отлична устойчивост на времето.
o Недостатъци: Манганът може да причини анодизиране на разликата в цвета, а параметрите на електролитите трябва да бъдат контролирани; Заваръчните зони изискват допълнителен ремонт на покритие, за да се избегне корозия.
3) сплав 5005 (алуминиев магнезиев серия)
Състав и характеристики: Алуминиева магнезиева сплав, съдържаща 0. 5-1. 1% магнезий, 0. 2% манган и 0. 3% силиций. След съдържането на магнезий, якостта се подобрява допълнително (якост на опън 140-180 MPa), както с устойчивост на корозия, така и с обработваемост и често се използва в кораби и превозни средства.
- Характеристики: Висока якост (якост на опън от около 140-180 MPA), отлична устойчивост на корозия (особено устойчивост на среда за спрей на сол) и добра анодизиране на характеристиките.
- Типични приложения: Компоненти на кораба, изграждане на екстериори, електронни корпуси.
• Адаптивност на покритието:
o Предимства: Магнезият насърчава образуването на филм на плътния оксид, има изключителна устойчивост на корозия на солен спрей и е подходящ за покритие от морска среда; Високата формабилност е подходяща за сложен извит процес на пръскане на повърхността.
o Недостатъци: Твърде високото съдържание на магнезий (като 5052) може да причини междугрануларна корозия, което изисква строга повърхностна пасивация; Високи коефициент на термично разширяване, покритието трябва да бъде еластично, за да се справи с деформацията на разликата в температурата.
2. Сравнение на основните показатели за ефективността на покритието
Ефективността на покритието зависи от следните основни фактори:
1) Характеристики на повърхностния оксид: равномерност и плътност на естествения алуминиев оксиден слой (al₂o₃).
2) Процес на предварителна обработка: Ефект от обезмасляване и лечение с химическо преобразуване (като хромизация, фосфиране, лечение без хром).
3) Адхезия на покритие: Химическо свързване между покритие и субстрат.
4) Устойчивост на корозия на околната среда: устойчивост на солен спрей, влага и топлина и UV стареене след покритие.
1) Сложност на процеса на предварителна обработка
• 1100: Необходимо е обезмасляване + промиване на алкали + химическо преобразуване (като обработка на хромат). Процесът е прост, но дебелината на оксидния филм трябва да бъде контролирана, за да се предотврати прекомерната дебелина от причиняване на намалено покритие.
• 3003: Манганът може да намали времето за измиване на алкалите, но е необходимо измиване на киселина, за да се отстранят съединенията на AL-MN, разделени на повърхността, в противен случай лесно се генерират покривки.
• 5005: Наличието на магнезий изисква използването на пасивиращ агент без флуор, за да се избегне почерняване на повърхността. Цената на предварителната обработка е с около 15% по -висока от предходните две.
2) Покриване на адхезия и издръжливост
• 1100: Анодизираният филм има най -добрата сила на свързване (до 25 MPa или повече), но устойчивостта на надраскване след пръскане е лоша и е подходяща за интериорни декоративни панели.
• 3003: The adhesion of powder coating (cross-hatch test level 0) is better than that of liquid coating, and the light retention rate after 10 years of outdoor exposure is >80%.
• 5005: Покритието на епоксидната смола може да издържи на солен спрей за спрей до 2000 часа, без да пада, но покритото с UV-втвърдено покритие е предразположено към пожълтяване поради миграцията на магнезий.
3) Цвят стабилност и ефект на външен вид
• 1100: Основата с висока чистота има най-добрата цветова консистенция и е подходяща за метално текстурно покритие с висок блясък (като панели за домашно уреди).
• 3 0 03: След анодиране, сивкави бели тонове са склонни да се появят и да се добавят багрила, за да се компенсират; Разликата в цветовете на цветовите плочи трябва да се контролира в рамките на ± 0,5 nbs.
• 5005: Магнезиевият елемент причинява покрития с тъмен цвят (като тъмносиво и черно) да бъдат предразположени към неравномерен цветен дисплей, а покритията със светло цвят са по-стабилни.
4) Изисквания за повърхностна предварителна обработка
- сплав 1100:
- Предимства: Слоят на повърхностния оксид с алуминий с висока чистота е равномерен, обезмаслителната и ефективността на скупката е висока, а процесът на предварителна обработка е прост.
- Предизвикателства: Ниската здравина може да причини увреждане на повърхността по време на механично почистване (като пясъчно блокиране).
- Препоръчителна предварителна обработка: Алкално обезмасляване → Извличане на азотна киселина → Лечение с хромизация (засилена адхезия).
- сплав 3003:
- Предимства: Интерметалното съединение (Al₆mn), образувано от манган, увеличава повърхностната твърдост и издържа на силна предварителна обработка.
- Предизвикателства: Времето за пикап трябва да бъде контролирано, за да се избегне излагането на мангански елементи и да се причини последващи пори на покритие.
- Препоръчителна предварителна обработка: лечение с конверсия на фосфати (подобряване на адхезията на покритието).
- сплав 5005:
- Предимства: Магнезият насърчава образуването на слой на по -плътния оксид, който е подходящ за анодиране на предварителна обработка.
- Предизвикателства: Твърде високото съдържание на магнезий може да причини неравномерен филм за конверсия и рН стойността на лечебния разтвор трябва да бъде контролирана.
- Препоръчителна предварителна обработка: лечение с цирконизация без хром (тенденция на опазване на околната среда) + анодизиране (за подобряване на устойчивостта на корозия).
5) Покриваща адхезия
- сплав 1100:
- Адхезионна оценка (ASTM D3359): 4B (максимум 5B), чистият алуминий има висока повърхностна активност и е лесен за образуване на химични връзки с покритието.
- Ограничения: Повърхността е твърде мека и е предразположена към пукнатини, ако е засегната след покритие.
- сплав 3003:
- Адхезионна оценка: 4B -5 B, манганов елемент засилва грапавостта на повърхността и има значителен механичен ефект на закрепване.
- Предимства: Подходящи за дебели покрития (като прахообразни покрития) с отлични характеристики на борба.
- сплав 5005:
- Адхезионна оценка: 5B, магнезият насърчава порестата структура на оксидния слой и засилва проникването на покритието.
- Най -добър мач: Епоксидна смола Primer + Polyurethane Topcoat System.
6) Корозионна устойчивост (след покритие)
- Тест за солен спрей (ASTM B117):
| Сплав|Време за външен вид на бяла ръжда (часове)|Време за външен вид на червената ръжда (часове) |
| 1100 | 800-1000 | 1200+ |
| 3003 | 1000-1200 | 1500+ |
| 5005 | 1500+ | 2000+ |
- Тест за мокра топлина (ASTM D4585):
- 5005 се представя най -добре, тъй като магнезият инхибира катодната реакция на корозия.
7) Адаптивност на процеса на покритие
- Течно покритие:
- 1100 и 3003 са подходящи за пръскане и потапяне; 5005 трябва да регулира изравняването на покритието поради високата си твърдост на повърхността.
- прахово покритие:
- 3003 и 5005 са по -добри, защото имат по -малка деформация при втвърдяване при висока температура (200 градуса).
- Анодизиране + електрофоретично покритие:
- Дебелината на 5005 анодизиран филм може да достигне 15-20 μm, а електрофоретичното покритие има най -добрата равномерност.
3. Сценарии на кандидатстване и типични случаи
1) Строително поле
• 1100: Използва се за тавани на закрито (матово покритие), разчитайки на високата си отразяваща способност за подобряване на ефективността на осветлението.
• 3003: покриви, стени на завеси (изисква покрития с високо ниво на устойчивост, като флуоровъглеродно пръскане). Панелният дял на панелите с цветно покритие на стената надвишава 60%. Типичен пример са външните декоративни панели на Бурдж Халифа в Дубай, за които е доказано, че са устойчиви на корозия на пясък и прах.
• 5005: Външна украса на крайбрежните сгради (изисква устойчивост на солен спрей). Първият избор за покривни покрития на крайбрежните сгради, като покрива на хотел Marina Bay Sands в Сингапур, системата за покритие включва грунд + флуорокарбонен топ -лак.
2) Транспорт
• 3003: Вътрешните панели на високоскоростните релси са прахообразни, за да отговарят на стандарта за забавяне на пламъка en 45545-2.
• 5005: Панели на тялото (висока якост + електрофоретично покритие). Анти-приплъзване на покритие (епоксиден + кварцов пясък) за корабни палуби, с коефициент на устойчивост на износване от клас А в стандарта ASTM D968.
3) Опаковка и електроника
• 1100: Корпус на радиатор (термично покритие + ниска цена). Алуминиевото фолио за опаковане на храни често е покрито с PE филм, който е нетоксично и преминава сертифициране на FDA.
• 3003: Корпусът на литиевата батерия използва проводимо покритие, което отчита електромагнитното екраниране и повърхностната изолация.
4. Тенденции на разходите и пазара
• Разходи за материал: 1100 ＜ 3003 ＜ 5005 (разликата в цената е около 10-20%), но 5005 има по -ниска цена на жизнения цикъл.
• Разходи за процеса: 5005 има най -високи разходи за предварителна обработка (поради изискванията за третиране на магнезий), а 3003 има най -добрите общи характеристики на разходите за покритие.
• Тенденция: Наредбите за околната среда насърчават популяризирането на технологията за предварително обработка без хром, а технологията за филмов филм на манган 3003 е масово произведена; 5005 има значително увеличение на търсенето на покритие на батерията в новите енергийни превозни средства.
5. Предложения за оптимизация
1. Сплав 1100: Добавете лечение с повърхностна пасивация (като обработка на силан), за да компенсирате недостатъчната якост.
2. Alloy 3003: Използвайте технологията за окисляване на микро дъга, за да подобрите адхезията на покритието.
3. Alloy 5005: Разработете процеса на предварително третиране без хром, за да се съобразят с екологичните разпоредби.
6. Заключение
• Alloy 1100: Отлични характеристики при нискотарифни, висококорозионни сценарии, но недостатъчна механична якост след покритие. Подходящ за сценарии на закрито с ниска цена и изисквания за външен вид, но механичната защита на покритието трябва да бъде засилена.
• Alloy 3003: Балансира производителността и цената, здравината и обработваемостта и е подходяща за средна среда със средно натоварване. Това е "универсален вариант" за архитектурни и общи индустриални покрития.
• Alloy 5005: С укрепващия ефект на магнезий, той се превърна в първи избор за висококорозионна резистентност и сценарии с висока адхезия. Той е незаменим в полето за устойчивост на корозия от висок клас, но трябва да бъде оборудван с високоточни процеси на покритие, за да упражнява своите предимства на производителността.
В бъдеще технологията за екологично обработка и композитни системи за покритие ще подобри допълнително работата на тези три сплави. Действителният избор трябва да се комбинира със специфичната съвпадение на среда, бюджет и покритие. Препоръчва се да се провери ключови индикатори (като адхезия и устойчивост на спрей на сол) чрез малки проби. За повече технически подробности, моля, вижте други източници. Този анализ комбинира кръстосаните проспекти на материалознанието и технологията за покритие и осигурява систематична справка за избор на сплави и оптимизация на покритието в практически приложения.