1、鋁的基本物理及化學特性

鋁是在地殼中含量最豐富的金屬元素，為銀白色輕金屬，相對密度2.70。熔點660℃，沸點2327℃，有很強的延展性，對光有很高的反射率。

鋁是兩性金屬，極易溶于強堿，也能溶于稀酸。鋁是金屬性比較強的金屬，易氧化，當鋁片置于潮濕的空氣中時，易在表面形成一層約厚5納米的氧化膜（鋁銀粉的厚度一般在500納米左右），由于它非常薄，又可稱為“鋁毛”，形成氧化膜后，鋁片會失去原有的金屬光澤。

常溫下鋁表面可形成多孔的氧化膜，有一定耐蝕性，能防止鋁片進一步氧化，但這個反應(yīng)過程在常溫下幾乎觀察不到。

鋁和水的反應(yīng)是 2Al+6H2O=2Al(OH)2+3H2↑。

常溫下自發(fā)鈍化的鋁件在腐蝕環(huán)境較苛刻的條件下，因為氧化膜容易被穿透而容易發(fā)生小孔腐蝕，絲狀腐蝕，縫隙腐蝕等。建筑用鋁型材一般要通過陽極氧化或鈍化處理來加強其耐蝕性能，使鋁表面能生成從幾個微米 到幾百個微米的蜂窩狀氧化膜，比起天然形成的氧化膜有更強的耐蝕性。

現(xiàn)代鋁顏料主要以球磨設(shè)備生產(chǎn)，產(chǎn)品由微細鋁鱗片、表面處理劑組成(鋁漿含溶劑)。其生產(chǎn)方式分為：干法生產(chǎn)鋁銀粉（Hametag工藝）、濕法生產(chǎn)鋁粉漿（Hall工藝）以及濕法生產(chǎn)鋁銀粉等。干法與濕法生產(chǎn)的區(qū)別在于前者以惰性氣體保護直接制取鋁銀粉，后者則以溶劑油等為保護介質(zhì)生產(chǎn)鋁漿料，再把鋁漿干燥脫去溶劑 即可得到鋁銀粉產(chǎn)品。受到安全問題等影響，Hametag工藝目前普遍用于生產(chǎn)銅金粉顏料而不再用于生產(chǎn)鋁銀粉，目前生產(chǎn)鋁銀粉最主要用的是Hall工藝。

用于鋁顏料生產(chǎn)的鋁錠一般純度要在99.5%以上，在惰性氣體保護下鋁錠霧化成不同粒徑等級的霧化鋁粉。將鋼球與霧化鋁粉和惰性石油溶劑，以及潤滑劑一起混合在球磨機內(nèi)進行球磨加工，惰性溶劑把研磨中新生的活性鋁片與氧氣隔離，潤滑劑吸附在新生的活性鋁片表面，有效地防止了鋁片表面的氧化及因過高的表面能而團聚。

在球磨過程中，為了防止鋁片被氧化而失去光的反射能力，一般要用油酸，硬脂酸吸附在鋁片表面來阻止氧化的進行。

隨著技術(shù)的發(fā)展和市場對鋁顏料產(chǎn)品耐腐蝕要求的提升，鋁顏料的表面處理技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，常見的有：鈍化處理技術(shù)，硅包覆處理技術(shù)(如族興ZPR，ZPS系列產(chǎn)品)，樹脂包覆處理技術(shù)(如族興ZPA，ZPC1XX 系列產(chǎn)品)，雙包處理技術(shù)，復合包覆處理技術(shù)(如族興ZPU系列產(chǎn)品)等。不同的表面處理技術(shù)生產(chǎn)出不同的鋁顏料系列產(chǎn)品，其耐腐蝕性能不盡相同，以滿足不同行業(yè)、不同場合的需求。

3、影響鋁銀粉在粉末涂料涂膜中的耐酸堿性能的因素

在粉末涂料涂膜中鋁片腐蝕的過程是水，氧和離子穿透涂膜，氧化鋁片基體，使金屬顏料失去原有光澤的過程。

3.1 鋁銀粉在涂膜中的排列定向

鋁片在涂膜中的排列定向不同，從而影響到腐蝕介質(zhì)對鋁片的滲透的方式。常見的浮型鋁銀粉的遠比非浮型鋁銀粉的耐腐蝕性能差。

浮型鋁銀粉因其有硬脂酸處理而具有漂浮的特性，使鋁片集中地聚集在涂膜表面，較易受腐蝕性介質(zhì)或耐刮擦性能降低。目前市場上的浮型鋁銀粉都有耐手汗差的缺陷，原因是浮型鋁銀粉鋁片趨向于涂膜表面排列從而失去了涂層的保護。針對浮型鋁銀粉普遍耐鹽霧性能差的特點，有報道稱用內(nèi)加抗氧化劑或緩蝕劑如Eumate440能提高耐中性鹽霧性能至200小時，有較強的耐濕熱和耐水性能。

非浮型鋁銀粉則不同，常見用于粉末涂料是非浮型鋁銀粉有二氧化硅包膜，丙烯酸樹脂包膜，還有部份油酸殘留的不包膜產(chǎn)品。這類鋁銀粉在固化時，鋁片被熔融的粉末涂料基料所浸潤，因此非浮銀是埋在涂層中的，鋁片受到涂膜的保護。

3.2 涂層的質(zhì)量

涂層是一層高分子聚合物形成的連續(xù)薄膜。涂層中的鋁片在涂層固化過程中得到熔融基料不同程度地潤濕。涂層是阻擋腐蝕介質(zhì)氧化鋁片的第一道屏障。涂層交聯(lián)密度的提高，合適的PVC(顏料體積濃度)能有效地降低腐蝕介質(zhì)穿透涂層的速率。

實踐證明，邦定工藝后的金屬粉末涂料能將鋁片裹起來，固化后的涂層對鋁片能形成一定程度的保護，如邦定后的浮銀有更好光澤及耐手汗性能。

鋁銀粉的表面處理是影響鋁銀粉耐酸堿性能的決定性因素。

最開始應(yīng)用粉末涂料用鋁銀粉是經(jīng)過二氧化硅處理的鋁粉，如PCR 系列產(chǎn)品，長沙族興ZPR系列產(chǎn)品，因其具有一定的電氣絕緣性及溫和耐酸堿性能(5%NaOH約15分鐘無腐蝕痕跡)，施工穩(wěn)定，得到很好的普及。隨著粉末涂料市場競爭的加劇，部份廠家為了迎合低端市場的需求，推出了不包膜或鈍化處理的鋁銀粉，但這類鋁銀粉不具備起碼的耐酸堿性，貯存穩(wěn)定性差，容易掉粉，施工穩(wěn)定性差，難以推廣。

隨著建筑鋁型材粉末，健身器材及高端家電廚衛(wèi)等涂裝市場的興起，對金屬效果粉末涂料的性能要求提高，性能測試的方法也越來越多。如耐灰漿測試，耐沸水性能，耐鹽霧，耐洗滌劑等等。目前解決鋁銀粉耐腐蝕性能不足的辦法有：使鋁片上的二氧化硅包膜更加致密及均勻，或者采用復合膜(二氧化硅+丙烯酸樹脂)，雙層二氧化硅處理等，以使鋁片的耐腐蝕性能提高。

目前市場上二氧化硅包膜產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，在選擇鋁銀粉時，應(yīng)針對不同的要求，遵照相關(guān)的標準進行測試。比較市面上鋁銀粉，可以對鋁銀粉耐腐蝕性能作簡單的排序：浮型銀粉<不包膜非浮型鋁銀粉<樹脂包膜產(chǎn)品<二氧化硅包膜產(chǎn)品<致密二氧化硅包膜產(chǎn)品<復合包膜產(chǎn)品。

4、常見用于粉末涂料涂層的耐腐蝕測試方法4.1耐灰漿測試

鋁型材粉末涂裝國家標準(GB 5237.4)中規(guī)定的試驗方法：取JC/T480(我國建筑生石灰標準)規(guī)定合格的生石灰75g和規(guī)定的標準砂(對SiO2，燒失量，含泥量等標有規(guī)定)225g，再加入約100g GB/T 6682 (分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法)規(guī)定的三級水混合成糊狀砂漿。

將糊狀砂漿置于試樣表面，堆成直徑為15mm，厚度為6mm的圓柱形，在38℃±3℃，相對濕度為95%±5%的環(huán)境下放置24h。

去掉砂漿，用濕布擦掉殘渣，晾干，目測檢查試驗后的涂層表面。評價方法：目測檢驗試樣表面，不應(yīng)有脫落或其它明顯變化。目前市售的鋁銀粉品種中，有愛卡的PCU，班德魯?shù)腗axalEC和長沙族興ZPU，ZPS品種可以通過耐灰漿測試。與國外標準ASTMD3260的耐灰漿測試方法相似。

4.2 耐鹽霧腐蝕性測試

鹽霧試驗是評價涂膜耐蝕性最普遍也是國際通用的方法?，F(xiàn)行的100多項涂料標準和行業(yè)標準中，有21項標準有鹽霧試驗指標。鹽霧試驗標準的要求是很嚴格的，從試液的配制，樣本的制作，鹽霧設(shè)定，樣本放置等等每一個細節(jié)都有嚴格的規(guī)定，這是因為影響腐蝕的因素很多。

我國通用于粉末涂料涂層的中性鹽霧試驗標準是GB/T1771-2007，如擎天粉末在環(huán)氧-聚脂粉末涂料及聚脂/TGIC粉末涂料產(chǎn)品規(guī)格中，對耐鹽霧性能的要求：測試標準，GB/T1771-2007，500小時，無影響，劃叉處腐蝕寬度不超過2mm。針對這一要求，對于戶內(nèi)用的混合型金屬粉末涂料(沒500小時中性鹽霧性能要求除外)，浮銀，非包膜處理，普通二氧化硅處理且細粒徑(≦25微米)的鋁銀粉要慎用，粗粒徑的品種如50微米，35微米則可通過這一性能要求。選用產(chǎn)品如長沙族興的ZPR系列產(chǎn)品及國外同級別產(chǎn)品。

阿克蘇諾貝爾粉末涂料用于戶外家具的Interpon F1500系列產(chǎn)品對鹽霧性能要求是：執(zhí)行標準，ASTM B117 ：09，480小時，腐蝕評級≧5級(腐蝕面積≦3.0%)。STM B117與國標GB/T 10125的規(guī)定相近。

GB 5237.4-2008 自2004年轉(zhuǎn)化成鋁型材行業(yè)的強制執(zhí)行標準后， 粉末涂料對涂膜耐候性能，耐鹽霧性能的提高逐步得到加強。GB 5237.4-2008對鹽霧性能要求采用的標準是GB/T 10125進行乙酸加速鹽霧試驗，要求是1000小時后，目測涂層表面無起泡、無脫落或其他明顯變化，劃線兩側(cè)膜下單邊滲透腐蝕寬度應(yīng)不超過4mm。目前市面上，除外國品牌產(chǎn)品外能滿足此項性能，長沙族興ZPU系列產(chǎn)品亦具備同等性能。使用該類產(chǎn)品時，還要考慮邦定工藝對包膜鋁片的破壞。

4.3 耐酸堿測試

鋁是偏酸性的金屬，對堿性介質(zhì)敏感，對酸性介質(zhì)較遲鈍。耐酸堿測試周期短，操作簡單，常用于對包膜鋁銀粉生產(chǎn)的質(zhì)量檢測，作為對鋁銀粉包膜好壞的一種快速評估方法。一般選用10%HCl溶液和1M或5%NaOH溶液作試劑。HCl中的CL-離子穿透能力強且不具有氧化性，更適用于液滴型測試。具體方案如下圖：

當液滴到規(guī)定的時間時，用干抹布或紙巾擦掉試液，待3小時測試結(jié)束時，用清水漂洗后自然晾干后對液滴留下的腐蝕痕跡進行評估。注意液滴里不能有氣泡。對腐蝕痕跡按以下方法進行評級：

0 分 = 金屬涂膜表面沒有腐蝕痕跡；

1 分 = 金屬涂膜表面有輕微腐蝕；

2 分 = 金屬涂膜表面有嚴重腐蝕，但仍可觀察到閃光的鋁片；

3 分 = 金屬涂膜表面有嚴重腐蝕，但已無法觀察到閃光的鋁片；

涂膜表面共10個液滴，最高得分為30分，表示耐酸堿性能最差；最低得分為0分，表示耐酸堿性能很好。

在耐酸堿測試中，比如長沙族興的ZPR可得16分左右，ZP3D產(chǎn)品可得10分左右，超高性能產(chǎn)品ZPS和ZPU產(chǎn)品可得0分。在比較超高性能的產(chǎn)品時可采用更高濃度的NaOH此外，常用于粉末涂料涂膜耐腐蝕測試方法還有耐水煮性能測試，耐手汗性能。在選用鋁銀粉時，要遵照客戶約定或相關(guān)標準的要求進行耐腐蝕測試，以確保金屬效果的粉末涂層能滿足相關(guān)行業(yè)標準的性能要求，以提高產(chǎn)品檔次。

5、結(jié)束語

象征著科技，時尚的銀白色彩，今天仍舊是廣大消費者喜愛的流行色。伴隨我國產(chǎn)業(yè)升級、消費升級，鋁型材、家電、運動器材涂裝標準的建立及推廣，加之發(fā)達經(jīng)濟體對我國出口產(chǎn)品的技術(shù)壁壘越來越苛刻，對金屬效果粉末涂層的性能要求不斷提高。確選用鋁銀粉及評估涂層相關(guān)耐腐蝕性能是做好金屬效果粉末涂料，提高產(chǎn)品檔次不可或缺的環(huán)節(jié)。