GB/T 39495-2020 金属及其他无机覆盖层 铝及铝合金无铬化学转化膜

　　ICS 25 . 220 . 20 A 29

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 39495—2020

　　金属及其他无机覆盖层

　　铝及铝合金无铬化学转化膜

　　Metallicandotherinorganiccoatings—Chromate-freechemicalconversion

　　coatingsonallumionanditsalloys

　　2020-1 1-19 发布 2021-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 39495—2020

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规定起草。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会(SAC/TC 57)归口 。

　　本标准起草单位：武汉材料保护研究所有限公司、珠海市奥美伦精细化工有限公司、合肥华清方兴表面技术有限公司、广州三孚新材料科技股份有限公司、武汉市标准化研究院。

　　本标准主要起草人：张德忠、毛祖国、贾建新、敖中华、刘万青、何源、田志斌、詹益腾、黄青、黄勇、易娟、赵涛、张琪。

　　GB/T 39495—2020

　　引 言

　　铝及铝合金化学转化分为铬酸盐化学转化(六价铬、三价铬)和无铬化学转化。 铬酸盐化学转化工艺简单，转化膜性能优良，使用广泛。 但由于转化液中的铬离子(尤其六价铬)属于致癌物质，影响作业人员的身体健康，废液污染环境，寻找取代铬酸盐化学转化的无铬化学转化工艺成为趋势。

　　根据转化液的主要成分，无铬转化有：水氧化、锆盐转化、钛盐转化、稀土金属盐转化、高锰酸盐转化、钼酸盐转化、硅酸盐转化、钴盐转化、锂盐转化、磷酸盐转化、硅烷转化等。 为提高转化膜的性能，引入以上两种或两种以上成分的复合转化体系，如钛-锆体系、钛-钴体系、钛-锆-硅烷体系。

　　随着许多新的转化液配方的引入和工程应用的发展，迫切需要制定技术标准，以规定无铬化学转化膜的要求及验证膜层是否符合要求的试验方法。

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　　金属及其他无机覆盖层

　　铝及铝合金无铬化学转化膜

　　1 范围

　　本标准规定了铝及铝合金水洗和免洗无铬化学转化膜的分类、要求和试验方法以及抽样检验程序。

　　本标准适用于挤压铝及铝合金零部件、型材、卷材、板材以及铸造铝合金部件的无铬化学转化膜。无铬化学转化膜可单独作为防腐层，也可作为有机涂层(如涂料、橡胶、胶黏剂)的底层。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 3138 金属及其他无机覆盖层 表面处理 术语

　　GB/T 6461 金属基体上金属及其他无机覆盖层 经腐蚀试验后的试样和试件的评级

　　GB/T 9286 色漆和清漆 漆膜的划格试验

　　GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验

　　GB/T 12609 电沉积金属覆盖层和相关精饰 计数检验抽样程序

　　GB/T 20017 金属和其他无机覆盖层 单位面积质量的测定 重量法和化学分析法评述

　　QJ 1827 低阻值金属镀覆层和化学转换膜层接触电阻测试方法

　　3 术语和定义

　　GB/T 3138 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　转化膜 conversioncoating

　　由化学或电化学过程形成的含有基体金属化合物的表面覆盖层。

　　3.2

　　化学转化膜 chemicalconversioncoating

　　基体金属与转化液发生化学反应，形成的含基体金属化合物的表面覆盖层。

　　3.3

　　无铬化学转化膜 chromium-freechemicalconversioncoating

　　由不含铬(六价、三价)的转化液形成的化学转化膜。

　　3.4

　　水洗无铬化学转化膜 rinsedchromium-freechemicalconversioncoating

　　转化处理后，需经过水洗之后再进行干燥的无铬化学转化膜。

　　注：这类转化膜一般应用于挤压铝成品及铸铝零件。

　　3.5

　　免洗无铬化学转化膜 non-rinsedchromium-freechemicalconversioncoating

　　转化处理后，不需要水洗，直接进行干燥的无铬化学转化膜。

　　注 1 ：这种特殊的转化膜一般被用于随后立即涂装或者涂覆胶黏剂的薄铝板。

　　注 2：免洗转化膜正被研究用于更多的焊接部件和铸件。

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　　4 需方应向供方提供的信息

　　4 . 1 必要信息

　　需方应在订单、合同或工程图纸上向供方提供以下书面信息：

　　a) 工件的主要表面，例如，在图纸上以尺寸范围标注或提供有适当标记的样品;

　　b ) 铝及铝合金的性质、状态、精饰和表面粗糙度(可能影响转化膜的性能和/或外观时);

　　c) 任何不可避免的缺陷的位置，如挂具痕迹;

　　d) 所要求的表面颜色，例如无色、淡黄色或其他类型，最好提供双方确认的样品;

　　e) 如果不同于本标准的规定，则应规定抽样方法、验收标准和其他检验要求;

　　f) 单位面积质量的要求，应在图纸上标注测量位置;

　　g) 附着力的要求及其试验方法;

　　h) 接触电阻的要求;

　　i) 耐蚀性要求。

　　4 . 2 附加信息

　　必要时，需方可在合同、订单或工程图纸上以书面形式提供以下附加信息：

　　a) 转化膜的元素成分和杂质的具体组成;

　　b) 需要使用的特殊清洗工艺;

　　c) 基体的特殊要求;

　　d) 可焊性要求及其试验方法;

　　e) 耐磨性要求及其试验方法;

　　f) 其他要求。

　　5 分类

　　5 . 1 概述

　　根据用途及对性能的要求，对无铬转化膜进行分类。

　　5 . 2 类型

　　表 1 给出了无铬化学转化膜类型。

　　表 1 无铬化学转化膜的类型

　　6 表面预处理

　　虽然本标准没有规定转化处理前基体的状态、精饰或表面粗糙度，但是无铬转化膜的外观和性能取

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　　决于基体的状态。 需方有必要规定基体的精饰和表面粗糙度，使转化膜性能符合产品要求。

　　铝及铝合金表面需要制备转化膜的部分应清洗、除锈、除垢，并除去金属屑、研磨粉、油污、油脂、润滑油、手印或者其他对转化膜制备有影响的污染物。

　　表面预处理应使用无铬清洗剂清洗。

　　铝及铝合金表面不需要制备转化膜的部分应进行保护处理。

　　7 无铬化学转化处理

　　7 . 1 转化液

　　转化液不含铬(包括六价铬和三价铬)，通常是酸性的，可能含有其他不同的盐。 这些盐对转化膜的外观和性能都有不同程度的影响。

　　转化膜的性能是由转化液的组成、pH 值、温度、转化时间以及铝合金的性质和表面状态决定的。

　　转化液不应浑浊或产生不溶物，并按要求进行维护，及时更换老化槽液。

　　7 . 2 处理方式

　　通常采用浸泡法，也有可采用喷淋、刷涂、辊涂或敷涂。 采用这些处理方式时要严格按照工艺操作规范进行。

　　7 . 3 水洗

　　如果转化膜作为其他覆盖层的底层，则应使用电导率低于 100 μS/cm 的去离子水清洗。必要时，

　　可使用热水清洗。

　　如果转化处理后直接烘干作为涂装底层而不影响涂装性能时，则可免水洗。

　　全部或部分转化膜作为耐蚀涂层或装饰层的转化膜，则转化处理后应充分水洗，除去表面残留的任何污染物。

　　7 . 4 干燥

　　水洗和免洗转化膜应进行干燥。 干燥温度可能影响转化膜的耐蚀性能。 因此，转化膜的干燥要符合后续工艺要求。

　　8 要求和试验方法

　　8 . 1 替代试样

　　当转化膜工件不适合进行试验，或因转化膜工件数量较少或价值昂贵而不可提交进行破坏性试验时，可用替代试样来测量附着力、单位面积质量、耐蚀性和其他性能。

　　替代试样应与其代表的工件具有相同的合金成分和表面状态，并且与工件一同进行转化处理。

　　需方应明确规定替代试样的使用方法以及所用替代试样的数量、材质、形状和大小。

　　8 . 2 外观

　　主要表面上的转化膜应均匀一致，不准许有粗糙、粉化、流痕、起泡、夹杂、凹陷、暗斑、针孔及擦、刮、划伤等缺陷及任何到达基体的损伤。

　　肉眼或矫正视力下，无铬化学转化膜通常为无色。 具体外观和颜色要求可由供需双方通过标样确定。

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　　由基体的表面状态引起的缺陷或正常操作下仍存在的缺陷不应拒收。 需方应规定基体缺陷的接收限。

　　8 . 3 单位面积质量

　　转化膜的单位面积质量应按 GB/T 20017 进行测量。

　　8 . 4 附着力

　　转化膜应附着在基体表面且无粉状物。

　　目前，无有效的方法来直接测量铝及铝合金无铬转化膜的附着力。

　　当转化膜用于涂料底层时，其实用方法是，测量涂覆于转化膜上的另一层有机膜的附着力来评价转化膜的附着力。 无特别规定时，应按 GB/T 9286 测量转化膜上漆膜附着力。

　　8 . 5 接触电阻

　　如果对接触电阻有要求，应根据 QJ 1827 测量转化膜的接触电阻。为了方便本标准的使用， QJ 1827 的测量方法参见附录 A。如有要求，供需双方应商定最大电阻值和试验频次。

　　8 . 6 耐蚀性

　　耐蚀性应根据 GB/T 10125 进行中性盐雾试验(NSS试验)。按 GB/T 6461 对试样进行评级。

　　9 抽样和检验

　　除非另有规定，否则应按 GB/T 12609 规定的样本量从检验批中随机抽取样本。 检查样本中的工件以确认其是否符合本标准的要求。 应根据 GB/T 12609 的抽样检验程序，判断检验批符合或不符合每项要求。

　　转化处理后 24 h 内不要触摸试样表面，任何测试都应在 24 h 之后进行。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　接触电阻的测量方法

　　A.1 概述

　　经过无铬转化后的铝材料用于航天器、电子电器和某些仪器的表面防护时，其接触电阻是很重要的特性参数，因此有必要测量无铬化学转化膜的接触电阻。

　　影响接触电阻值的因素除膜层的单位面积质量及膜的结构外，还与膜表面和电极表面的清洁状态、平整程度、接触电极上所加压力大小有关。

　　接触电阻的测量方法一般有电桥法和伏安法两种，前者测量精度高但测量过程麻烦，适于实验室应用，后者测量方便，测量结果能满足要求。

　　A.2 测量方法(QJ 1827)

　　A.2 . 1 原理

　　基于欧姆定律 R=U/I，即在恒定电流下，在两个一定面积的电极间施以恒定的压力载荷，用微伏

　　表测量电极间的电压降，根据欧姆定律计算接触电阻。 原理图见图 A. 1 。

　　图 A.1 接触电阻测量原理示意图

　　A.2 . 2 测量仪器

　　仪器型号：FCE-1 接触电阻测试仪;

　　仪器分辨率：±0.001 Ω;

　　电极：端头为 5 cm2 的镀金电极。

　　A.2 . 3 试样

　　试样应与工件材料相同，并同时处理。

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　　试样表面应平整，无毛刺、划痕等缺陷，表面粗糙度应小于 0.8 μm。

　　尺寸为 250 mm×76 mm×1 mm 铝板，划分为 10 个方格(见图 A. 2) 。

　　单位为毫米

　　图 A.2 试样方格划分

　　A.2 . 4 测量

　　A.2 . 4 . 1 接通测量仪的电源。

　　A.2 . 4 . 2 将按钮拨向校零挡，调节调零旋钮，使数字显示器读数为零。

　　A.2 . 4 . 3 将按钮拨向工作挡。

　　A.2 . 4 . 4 用浸有无水乙醇的脱脂棉球擦拭电极接触面。 移动电极使上下电极接触，然后加压至压力表读数为 165 × 104 Pa。两级间的接触电阻值应为零。如不为零时，表明电极端面有污物，应重新清理电极，并重新测量其电阻值。

　　A.2.4.5 卸载后，将已擦拭洁净的试片平放于下电极上，放下上电极，加压至压力表读数为 165 × 104 Pa。依次测量出每个方格的电阻值。 测试时，试片的边缘不能与仪器的任何部位接触。

　　A.2 . 5 结果计算

　　试片的接触电阻值为 10 个方格的接触电阻值的算术平均值，其计算公式为：

　　式中：

　　RJ — 试片的接触电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　R1 , R2 , … , R10 — 10 个方格所测得的接触电阻值，单位为欧姆(Ω) 。