鋁合金陽(yáng)極氧化膜滴堿試驗(yàn)方法
隨著建筑鋁合金型材表面處理工藝技術(shù)的不斷完善和提高，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的要求也應(yīng)相應(yīng)的提高，為此，新頒布的2000版國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5237.1-5237.5《鋁合金建筑型材》在1993版GB/T5237的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大篇幅的修改，將原冶標(biāo)YS/T 100-1997《電泳涂漆鋁合金建筑型材》和YS/T 407-1997《粉末靜電噴涂鋁合金建筑型材》共同統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)中來(lái)，同時(shí)增加了氟碳漆噴涂型材的內(nèi)容。在修訂過(guò)程中，大量參考采用了國(guó)外先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，其中GB/T 5237.2-2000《鋁合金建筑型材 第2部分 陽(yáng)極氧化、著色型材》中滴堿試驗(yàn)的性能指標(biāo)就與日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS H8601《鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜》中所規(guī)定耐堿性的性能指標(biāo)相一致。但二者在試驗(yàn)方法上還是有些差異，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5237.2中規(guī)定的滴堿試驗(yàn)方法為目視觀察法或儀器測(cè)量法，而日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS H 8601中的耐堿性試驗(yàn)方法僅規(guī)定了儀器測(cè)量法【注：日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS H 8601中耐堿性試驗(yàn)方法規(guī)定了兩種儀器測(cè)量法，一種是電壓試驗(yàn)法(alkali resistance test by electromotive force);另一種則是堿點(diǎn)滴試驗(yàn)法(alkali spot test)，即國(guó)內(nèi)一些檢驗(yàn)人員所采用滴堿試驗(yàn)方法中的儀器測(cè)量法。】。
1 試驗(yàn)原理探討
我國(guó)鋁合金建筑型材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)滴堿試驗(yàn)的方法原理都未進(jìn)行描述，而為了更好的掌握滴堿試驗(yàn)的操作方法，了解滴堿試驗(yàn)的方法原理是有必要的。滴堿試驗(yàn)主要用于考察陽(yáng)極氧化膜的耐堿腐蝕性能。對(duì)于陽(yáng)極氧化膜來(lái)說(shuō)，其耐堿腐蝕性能相對(duì)比較差，當(dāng)一定濃度的氫氧化鈉溶液滴在陽(yáng)極氧化膜表面之后，將很快對(duì)陽(yáng)極氧化膜進(jìn)行侵蝕，如果封孔不良或氧化膜疏松等原因而導(dǎo)致陽(yáng)極氧化膜耐堿腐蝕性差時(shí)，其侵蝕速度將會(huì)更快，因此通過(guò)計(jì)算陽(yáng)極氧化膜被穿透時(shí)間可用于評(píng)價(jià)陽(yáng)極氧化膜的耐堿腐蝕性能。但由于氫氧化鈉溶液對(duì)氧化膜的侵蝕速度快，給氧化膜耐堿腐蝕性能的評(píng)價(jià)帶來(lái)一定的難度。目前，滴堿試驗(yàn)主要存在著兩種試驗(yàn)方法，一種是目視觀察法，一種是儀器測(cè)量法。目視觀察法是基于當(dāng)氫氧化鈉溶液滴在氧化膜表面之后，氧化膜將會(huì)慢慢溶解，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
Al2O3·χH2O+2NaOH=2NaAlO2+(χ+1)H2O
氧化膜在溶解過(guò)程中，氫氧化鈉溶液不斷向氧化膜內(nèi)部侵蝕，當(dāng)氫氧化鈉溶液侵蝕到基體金屬表面之后，金屬鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生置換反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中將會(huì)有氫氣析出而產(chǎn)生腐蝕冒泡。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
而儀器測(cè)量法是基于陽(yáng)極氧化膜的電絕緣性而提出的，鋁基體是電的良導(dǎo)體，鋁陽(yáng)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(guān)，在氧化膜被氫氧化鈉溶液溶解過(guò)程中，隨著氧化膜厚度的降低其電阻也將會(huì)慢慢降低，當(dāng)電阻降低到一定數(shù)值的時(shí)候可認(rèn)為導(dǎo)電，即認(rèn)為氧化膜被溶解。
2 目視觀察法的注意事項(xiàng)及主要影響因素探討
對(duì)于滴堿試驗(yàn)考慮的關(guān)鍵是，試驗(yàn)溫度的控制以及如何準(zhǔn)確地判斷氧化膜剛好被穿透的時(shí)間。我國(guó)GB/T 5237.2-2000中對(duì)滴堿試驗(yàn)方法規(guī)定為：“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產(chǎn)生腐蝕冒泡，計(jì)算其氧化膜被穿透的時(shí)間。也可用儀器測(cè)量氧化膜穿透的時(shí)間。”也就是說(shuō)，國(guó)標(biāo)認(rèn)可了兩種滴堿試驗(yàn)方法，即目視觀察法和儀器測(cè)量法。對(duì)于目試驗(yàn)觀察法，國(guó)標(biāo)描述的比較簡(jiǎn)單，試驗(yàn)操作中的一些注意事項(xiàng)及其影響因素未作描述。而為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，在操作過(guò)程中對(duì)于影響因素應(yīng)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(yīng)注意的事項(xiàng)主要有以下幾點(diǎn)：(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，不允許有污漬、油污等臟物覆蓋在受檢面上，因此測(cè)試前一般要用不破壞氧化膜的有機(jī)溶劑輕輕擦拭試樣表面;(2)試驗(yàn)溶液濃度的控制，氫氧化鈉溶液的濃度必須嚴(yán)格控制到100g/L，濃度偏低或偏高將直接導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏大或偏小;(3)試驗(yàn)溫度的控制，試驗(yàn)時(shí)不僅要保證試驗(yàn)環(huán)境溫度控制在35℃±1℃，而且試驗(yàn)溶液和試樣也必須控制在35℃±1℃，為此在測(cè)試前應(yīng)先將試液和試樣放置于恒溫儀器中保持一段時(shí)間，只有當(dāng)試液和試樣恒定在35℃±1℃之后才可以進(jìn)行測(cè)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(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗x用的恒溫儀器不僅應(yīng)起到恒溫的作用，還必須考慮要便于觀察儀器內(nèi)試樣的變化情況，如果所選用的恒溫儀器沒(méi)有一個(gè)能夠清晰地觀察儀器內(nèi)試樣變化情況的觀察口，那么要想準(zhǔn)確地判斷出試樣何時(shí)開(kāi)始腐蝕冒泡是不大可能的。另外，目視觀察法還受試驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)的影響，在實(shí)際檢驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)，從陽(yáng)極氧化膜開(kāi)始溶解到氧化膜被穿透(試樣開(kāi)始腐蝕冒泡)這一過(guò)程中并沒(méi)有一個(gè)很明顯的變化，給氧化膜穿透時(shí)間的判斷帶來(lái)很大難度，這就對(duì)試驗(yàn)人員提出了很高的要求，試驗(yàn)人員必須要有非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確地判斷出氧化膜何時(shí)被穿透而開(kāi)始腐蝕冒泡。
