ISO 21352024 铝及其合金的阳极氧化-使用人造光加速有色阳极氧化膜耐光性试验标准立项发展报告

ISO2135:2024《铝及其合金的阳极氧化——使用人造光加速有色阳极氧化膜耐光性试验》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:AcceleratedTestofLightFastnessofColouredAnodicOxidationCoatingsonAluminiumandItsAlloysUsingArtificialLight摘要铝及其合金的阳极氧化处理是提升金属材料表面性能的重要技术手段，广泛应用于建筑、交通运输、电子产品和航空航天等领域。有色阳极氧化膜在户外环境中的耐光性能直接影响产品的使用寿命和外观质量，因此建立科学、统一的耐光性加速试验标准具有重要的工程价值和现实意义。ISO2135:2024《铝及其合金的阳极氧化——使用人造光加速有色阳极氧化膜耐光性试验》由国际标准化组织（ISO）发布，取代了此前的ISO2135:2010版本，在试验条件、设备要求、评级方法等方面进行了系统性修订和更新。本报告全面回顾了该标准的立项背景、修订历程和关键技术内容，从标准适用范围、术语定义、试验原理、试验设备、试样制备、试验程序、结果评定和试验报告等方面进行了系统解析，深入分析了标准修订的技术要点及主要变化。同时，本报告对该标准的主要参与制定单位及相关技术委员会进行了介绍，探讨了标准实施的行业影响和应用前景。报告认为，ISO2135:2024的发布实施将为全球铝阳极氧化行业提供更加科学、精确和可操作的耐光性评价方法，对促进有色阳极氧化膜质量控制体系的完善及国际技术交流与合作具有重要的推动作用。关键词：铝及其合金；阳极氧化；着色膜；耐光性；加速试验；人造光；ISO标准Keywords:Aluminiumanditsalloys;Anodizing;Colouredanodicoxidationcoatings;Lightfastness;Acceleratedtest;Artificiallight;ISOstandard1引言1.1研究背景铝及其合金因其比重小、比强度高、导电导热性能优良、加工成型方便等优点，已成为仅次于钢铁的第二大金属结构材料。然而，铝及其合金在自然环境中极易发生氧化腐蚀，表面生成的天然氧化膜疏松多孔，难以满足工程应用对耐蚀性、耐磨性和装饰性的要求。阳极氧化处理通过在电解液中对铝制品施加阳极电流，在表面生成一层致密、坚硬的氧化铝膜层，可显著提高其耐蚀性、耐磨性和耐候性，同时通过着色处理可赋予铝材丰富的色彩和装饰效果。有色阳极氧化膜因其优异的装饰性能和功能特性，在建筑幕墙、门窗型材、汽车装饰件、消费电子产品外壳、家用电器等众多领域得到广泛应用。然而，着色氧化膜在阳光照射下会发生褪色、变色等老化现象，严重影响产品的外观品质和服役寿命。据统计，户外环境中约有30%的阳极氧化着色产品在5年内出现不同程度的褪色问题，因此耐光性能已成为评价有色阳极氧化膜质量的重要指标之一。1.2标准立项的必要性随着阳极氧化着色技术在全球范围内的广泛应用和产品国际流通的日益频繁，建立统一的耐光性试验方法标准成为行业发展的迫切需求。不同国家和地区、不同生产企业间的试验方法和评价标准存在差异，导致产品质量参差不齐，技术指标无法横向对比。ISO2135标准的制定和修订，旨在为全球铝加工行业提供一套科学、统一、可重复的耐光性加速试验方法，为产品质量控制、贸易仲裁和技术交流提供共同的技术依据。1.3标准演变历程ISO2135标准的制定历史可以追溯到20世纪70年代。1974年，国际标准化组织首次发布了ISO2135:1974版本，为有色阳极氧化膜的耐光性加速试验提供了基础框架。随着试验技术的进步和行业发展需求的变化，该标准分别于1984年和2010年进行了两次修订，不断完善试验条件和评价方法。2024年10月，ISO发布了最新版本ISO2135:2024，对标准的技术内容进行了全面升级，以适应当前工业技术水平和市场需求。2标准适用范围与基本内容2.1范围界定ISO2135:2024标准规定了使用人造光对铝及其合金阳极氧化有色膜进行加速耐光性试验的方法，适用于所有通过阳极氧化工艺制备并着色的氧化膜层。该标准既适用于质量控制和产品验收的目的，也可作为材料研发和生产工艺优化过程中的评价手段。标准明确规定了试验的适用范围和限制条件：适用于在硫酸溶液中进行阳极氧化处理生成的氧化膜，膜层经过电解着色或有机染料染色处理；不适用于未经着色处理的原色阳极氧化膜和涂料涂覆膜层。需要特别说明的是，加速试验结果与实际户外曝晒结果之间存在一定的关联性，但由于自然老化条件的复杂性，标准明确强调加速试验不用于建立精确的使用寿命预测模型。2.2术语和定义为便于标准的准确理解和统一实施，ISO2135:2024对以下关键术语进行了明确定义：-阳极氧化膜：铝及其合金在电解液中通过阳极氧化处理在表面生成的以氧化铝为主要成分的膜层；-有色阳极氧化膜：通过电解着色或染料吸附着色等工艺使氧化膜呈现特定颜色的膜层；-耐光性：有色阳极氧化膜在光辐射作用下抵抗颜色变化的能力；-颜色变化：试验前后试样表面颜色的差异程度，以色差值（ΔE）或灰色样卡等级表示；-加速试验：在强化的人工光源照射条件下，在较短时间内模拟自然光对材料老化作用的试验方法。2.3试验原理ISO2135:2024的试验原理基于氙弧灯模拟太阳光谱辐射，在受控的温度、湿度和辐射条件下对有色的阳极氧化膜试样进行加速光老化处理，通过对比试验前后试样颜色变化来评定膜层的耐光性能。氙弧灯光源经适当滤光后，其光谱分布可较好地模拟自然日光中的紫外和可见光区域，是国际公认的适用于材料光老化试验的模拟光源。该加速试验的理论基础在于光化学反应的reciprocity规则（互易律），即光化学效应的程度取决于总辐射能量（辐照度×时间），在适当加速的条件下，可以在较短的试验周期内获得与自然曝晒相一致的降解效果。3试验设备与条件3.1试验设备要求ISO2135:2024对试验设备提出了具体而明确的要求：光源系统：采用空冷或水冷式氙弧灯作为辐射光源，光谱分布应符合ISO4892-2标准中规定的方法A要求。光源应配备适当的滤光系统（硼硅酸盐玻璃或石英玻璃滤光器），以滤除波长小于290nm的短波紫外辐射，同时保持光谱分布的稳定性。试验箱体：应配备能够控制温度、相对湿度、喷水周期等参数的试验箱。箱内应保持均匀的温度场和辐射场分布，辐射照度偏差应控制在设定值的±10%以内。试样架：试样架应能保证试样均匀接受辐射照射，并配有旋转机构以确保辐照均匀性。辐射计：应使用符合ISO9370标准的辐射计对试样表面的辐照度进行连续监测和记录。黑板温度计/黑标准温度计：用于监测试样表面温度，应采用绝缘背板安装方式，读数精度不低于±1℃。3.2试验条件标准对试验条件给出了明确的规定。在辐射照度方面，340nm波段处的辐照度应为0.35~0.60W/(m²·nm)（或300~400nm波段总辐照度为40~60W/m²），具体取值需根据试验要求和设备能力确定。试验温度要求黑板温度控制在（60±3）℃（或黑标准温度65±3℃），试验箱空气温度控制在（40~45）℃范围内。相对湿度要求控制在（50±10）%RH。对于喷水周期，标准规定可根据模拟环境条件设置干湿循环，湿循环时使用符合ISO15987规定的三级水进行去离子水喷淋。3.3试样制备4试验程序与结果评定4.1试验程序ISO2135:2024规定的测试程序遵循以下步骤：试验前准备：将制备好的试样在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的标准环境下进行状态调节，时间不少于24小时。对每个试样进行初始色度值测量，记录CIELab色空间参数（L*、a*、b*值）。安装试样：将试样安装在试样架上，确保曝光面正对光源，并将黑板温度计安装在试样架上的规定位置。设定试验条件：按照标准规定的试验条件设定辐照度、温度、湿度等参数。启动试验：启动设备并连续运行。试验期间应定期检查设备运行状态，确保各参数保持在允许偏差范围内。中间检测：根据预计的耐光等级，在试验过程中定期（如每24、48、96、168小时）取出试样进行外观检查和颜色测量。试验终止：当试样颜色变化达到预定终点（如ΔE达到3.0或灰色样卡达到3级）或达到预定试验时间时终止试验。4.2结果评定试验结果的评定方法主要包括：（1）仪器测量法：采用色度仪或分光光度计测量试样试验前后的色度参数，以CIELab色空间为基础计算总色差值ΔE。评级标准为：ΔE≤1.5为优异耐光性；1.5<ΔE≤3.0为良好耐光性；3.0<ΔE≤6.0为一般耐光性；ΔE>6.0为较差耐光性。（2）灰色样卡评级法：参照ISO105-A02标准规定的灰色样卡，通过目视比色评定试样的变色程度，评级为1~5级，5级表示无变色，1级表示严重变色。试验结果应采用“受试样品在辐照量XXXkJ/m²后，色差ΔE=XX”的形式进行报告，并注明试验条件参数。4.3试验报告标准要求试验报告应包含以下信息：标准编号、试样标识和描述、试验设备型号和光源类型、试验条件参数、辐照量、颜色变化结果、评定方法、试验日期和试验人员等。必要时应包含试验过程照片或色度数据附录，以确保试验结果的可追溯性和可复现性。5标准的主要技术变化与ISO2135:2010相比，ISO2135:2024在以下几个方面进行了技术更新：试验条件参数更新：调整了辐照度和温度参数，使试验条件更贴近当前国际通行做法，与ISO4892-2:2013的技术要求保持一致，增强了标准间的协调性。增加仪器测量评级：在原有灰色样卡目视评级的基础上，增加了基于CIELab色空间和ΔE计算的仪器测量评级方法，使评价结果更加客观精确。强化样品制备要求：对试样制备过程中的细节（如封孔条件、着色工艺参数记录等）提出了更加明确的要求，提高了试验的规范性和可比性。增加不确定度分析：新版本增加了试验结果不确定度分析的内容，引导使用者对试验结果的可能偏差进行合理评估，提高了标准的科学性和严谨性。6主要参与单位与标委会介绍ISO2135:2024由国际标准化组织下设的ISO/TC79“轻金属及其合金”技术委员会SC2“阳极氧化铝”分技术委员会负责制定。ISO/TC79/SC2是专门负责铝及其合金表面处理领域国际标准制定的技术组织，秘书处由法国标准化协会（AFNOR）承担，中国、德国、日本、英国、美国等多个国家积极参与其工作。在ISO2135:2024的修订过程中，中国有色金属工业协会及其下属的全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243）组织国内相关单位积极参与了标准修订工作，提出了多项技术建议。其中，中国有色金属工业标准计量质量研究所作为国内铝及铝合金标准化的核心研究机构，深度参与了该标准的对比验证试验工作。该研究所具备完善的实验室条件和丰富的标准化经验，长期开展阳极氧化膜性能测试与评价研究，拥有氙弧灯老化试验箱、色度仪、分光光度计等先进仪器设备。研究所通过组织多家国内骨干铝型材企业开展实验室间比对试验，对标准草案中的试验参数和评级方法进行了系统的验证研究，为标准的科学性、适用性和可操作性提供了有力的技术支撑。广东坚美铝型材厂（集团）有限公司作为国内铝型材行业的龙头企业和国际标准制定的积极参与单位，依托国家企业技术中心和博士后科研工作站，在阳极氧化着色工艺方面积累了丰富经验，为ISO2135:2024的修订提供了大量的生产实践数据和工程应用经验。坚美公司高度重视标准化工作，多次参与国际标准的研讨和制定，其技术团队提出的多项建议被国际标准采纳。7标准实施的行业影响与应用前景7.1推动行业技术进步与质量控制ISO2135:2024的实施对铝阳极氧化行业的产品质量控制和技术进步具有深远影响。通过建立统一的耐光性试验方法，有色阳极氧化膜的质量评价将更加科学、客观和可比，有助于企业实现从“经验控制”向“数据控制”的转变，提升产品质量的一致性和稳定性。7.2促进国际贸易与市场准入在国际贸易中，标准化是降低技术性贸易壁垒、促进贸易便利化的重要手段。ISO2135:2024的国际互认性有助于消除不同国家间因试验方法差异导致的贸易纠纷，为中国铝型材产品走向国际市场创造更加有利的条件。7.3引导环保型着色工艺的开发与应用随着全球环保法规日趋严格，传统着色工艺中有害物质的使用受到越来越多限制。ISO2135:2024为新型环保着色技术的评价提供了可靠的技术依据，有助于引导行业向绿色化、可持续方向发展，推动环保型着色工艺的研发和产业化应用。7.4支撑新材料研发和使用寿命预测标准的发布为新材料、新工艺的研发提供了重要的评价工具。通过标准化的耐光性试验，研发人员可以更加高效地筛选配方和优化工艺参数，加速新型耐候型阳极氧化着色产品的开发进程。8结论与展望ISO2135:2024《铝及其合金的阳极氧化——使用人造光加速有色阳极氧化膜耐光性试验》标准的发布实施，是国际铝表面处理领域标准化工作的一项重要成果。该标准在继承历次版本科学内涵的基础上，充分吸收当前技术水平的最新进展，在试验条件规范化、评定方法客观化、标准体系协调化等方面实现了显著提升。标准的实施将有效促进全球有色阳极氧化膜产品质量控制水平的提升，推动行业技术进步和国际贸易发展。通过建立统一、科学的耐光性评价方法，有助于规范市场秩序，保护优质企业和消费者的合法权益。同时，该标准也为我国相关国家标准和行业标准的制修订提供了重要的技术参考和方向指引。参考文献[1]ISO2135:2024,Anodizingofaluminiumanditsalloys—Acceleratedtestoflightfastnessofcolouredanodicoxidationcoatingsusingartificiallight[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO4892-2:2013,Plastics—Methodsofexposuretolaboratory