宗霞

（特灵亚太工程技术中心，江苏 太仓 215400）

0 引言

近年来，随着科技发展，全球气候环境的不断恶劣，客户对空调产品的要求越来越高，空调产品厂家也在不断更新换代，除了产品性能，同时对钣金的材质、强度及性能都提出更高的要求，所以本文以钣金涂层替换为例介绍钣金材料耐腐蚀性的一般验证过程[1]。

本文所介绍的单元机空调产品销售市场在美国，这就需要满足UL认证。UL（Underwriters Laboratories Inc）是美国UL有限责任公司创立的一个全球检测认证机构，只有通过它的认证，才可以在北美（美国和加拿大）售卖，这是对销售者的要求以及对消费者购买质量安全产品的保证。在UL 标准中，不仅对产品性能做出要求，包括商品所使用的材料也要遵守UL标准，并且得到UL的认证。在标准《UL 1995》中，有对产品外壳的要求，即保证外壳都必须有一定的耐腐蚀性能用来保护机器内部各种零部件，且推荐使用镀锌钢板。尤其对于钣金涂层，需要满足标准《UL 1332》，这个标准是室外用钢制外壳的有机涂层标准，其中做了一些详细要求，这些要求涵盖了用于保护金属免受大气腐蚀的室外用电气设备钢外壳的内外表面的不透明涂料和透明有机涂料的测试，标准中还详细介绍了测试内容及测试样品的要求[2]。

目前，镀锌板主要有两种，一种是冷镀锌板，一种是热浸镀锌板。冷镀锌板主要采用电镀锌方式进行防腐，镀层厚度较薄，大约为20～50 g/m2，表面光洁度好，镀层比较均匀，涂装附着力和焊接性好，有一定的防腐蚀能力，很早之前广泛用于空调室外机外壳钣金基材。但是因为锌层相对于热镀锌板镀层厚度比较薄，耐腐蚀性能相比热镀锌板差一些，逐渐被热镀锌板材取代，只有在防腐性能要求不高，对零部件表面质量要求比较高的的情况下应用。另外由于其焊接性好，一般应用在对焊接性能要求比较高的产品上，像一些小家电产品外壳还是采用电镀锌板制作。热镀锌板是采用连续镀锌的工艺，将冷轧钢板浸入熔融的锌液中，让其表面粘附上一层锌，然后形成合金化镀锌钢板，耐腐蚀更强一点。在ASTM 标准中一般是用“G+数字”表示热镀锌板的型号，比如在标准ASTM A653中，代号G90的钣金，“G”代表的是热镀锌钢板，数字90代表钣金正反两面锌量的总和为0.9 oz/ft2，采用的测量方法是双面三点求平均最小值。一般北美单元机空调常用的3种是G40、G60和G90。根据锌量可以看出，G90耐腐蚀性更强，更适用于用在沿海或者亚热带地区，而G40和G60需要外加其他涂层使用来满足与G90同等耐腐蚀要求[3-4]。

1 背景

相对于其他常用工程金属材料，锌的价格相对贵一点，故镀锌板G90 价格一直居高不下，找到更便宜的G40/G60+X涂层，并且保证其耐腐蚀性跟G90 材料相当，这成为我们研究的一个方向。本文所要介绍的镀锌板的验证流程，基材都是镀锌板，只是验证其表面涂层不同对其耐腐蚀性能的影响，当前钣金是一种常见的G90钣金，需要验证的是G40/G60+一种X涂层的钣金。根据UL1332 所述，需要通过3个试验进行验证：1）中性盐雾试验；2）雾化的二氧化碳-二氧化硫空气测试；3）光和水的环境测试。中性盐雾试验是最基本的用于验证耐腐蚀性的测试，故本文以盐雾试验为例简单介绍其验证过程。

2 中性盐雾测试

2.1 测试标准及样品要求

中性盐雾试验过程严格依据ASTM B117标准的规定步骤进行，关于步骤在此不赘述；依据喷涂耐腐蚀评价标准ASTM D1654中要求，测试样品需要有一个0.016 in 宽的划痕。标准UL 1332 中规定测试样品应是4 in（102 mm）宽和12 in（305 mm）长，并且要求当前钣金和新涂层样品同等数量。

2.2 测试通过的判定标准

2.2.1 起泡大小和密度

要求起泡的大小不大于ASTM D714 标准中规定的No.6，起泡的密度不要大于ASTM D714标准中规定的Medium。ASTM D 714 标准中的起泡程度是通过图片来规定Blister的大小和密度的。图1是ASTM D714标准中No.6 Blister 的不同大小的密度显示，其中有Few、Medium、Medium Dense和Dense。即Few、Medium 所显示的起泡程度都是通过的，Medium Dense和Dense都是不通过的。

图1 ASTM D714 Blister Size No.6 起泡密度

2.2.2 平均蠕变产物大小

这个蠕变产物指的是腐蚀产物或者是腐蚀脱落的面积。要求平均蠕变产物的尺寸不可以超过ASTM D1654标准中程序A-评定值-6规定的最大尺寸，即0.125 in，如表1所示。

表1 ASTM D1654 -不合格评定表（程序A）

3 测试结果及讨论

3.1 测试结果

中性盐雾测试通过标准是600 h，但是需要每隔200 h记录下样品的变化状态，主要是样品表面状态，以便后续进行记录分析对比。如图2所示的图片是试验过程中某一时刻拍下的照片，可以从宏观明显看出新X涂层表面情况好于当前钣金，证明其耐腐蚀性更好。后面再根据上述标准进行测量分析，其中包括其起泡密度、大小和测量蠕变产物大小，由公司专家团队进行评审判定。这里需要指出的是，所要验证的新涂层样品需要跟当前钣金进行同时测试，并对结果进行对比，如果测试结果跟当前钣金相比，相当甚至好于当前钣金，则可以判定通过。

图2 盐雾试验样品对比照片

3.1.1 起泡密度和大小测试结果

如表2 所示，G40/G60 数据显示起泡密度都不大于Medium，但大小都超过了No.6，但是当前使用的G90 已经显示100%腐蚀，没有记录起泡的密度和大小，因此判定G40/G60+X涂层样品的耐腐蚀性能是超过了当前的G90的。

表2 盐雾测试结果原始记录表

3.1.2 平均蠕变产物大小测试结果

表2原始测试结果并没有记录两种材料平均蠕变产物大小，但是G90 记录最小的蠕变产物的腐蚀程度也达到100%。故说明G90 的耐腐蚀性较G40/G60+X 涂层差一点。

3.2 讨论

上述试验结果证明本文所验证这种新型的X涂层的镀锌板耐腐蚀效果可以替代当前G90钣金，当然还需要进行UL1332中另外两个测试才可以得到最终认证，可以参照标准，验证方法类似, 不再赘述[5-6]。值得研究的是这种新的涂层的镀锌板耐腐蚀性好于G90镀锌板的主要原因，可以通过微观的一些检测手段，将钣金的涂层+基材的剖面做成金相试样，用扫描电子显微镜去分析和观察样品的微观形貌特征，判定其产物，甚至可以通过电子探针去进一步确定其成分。通过研究其微观形貌和成分来分析，进而推断出其耐腐蚀性好的原因，因本文基于企业应用不做深入探讨，但高校或者研究所有兴趣可以进一步进行微观分析研究。

4 结语

单元机空调设备的整体框架是由钣金搭建组成，对整个空调外观及结构布局起到非常重要的作用，随着环境气候的逐渐恶劣, 客户对产品的外观以及耐腐蚀性能要求越来越高，同时研发新品的公司又要保证成本及环保要求, 所以研究出性价比高的钣金来满足这个要求势在必行。与此同时，行业的标准也会越来越严苛，所以未来不仅可以从涂层创新方面，而且可以从钣金合金成分改进，甚至是制造镀锌板或者涂层工艺等方面进行改善或者新的研究，进而来满足当下的需求及新标准要求[7-8]。