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以下是:內蒙古包頭鋁合金型材_圓鋼來電咨詢的圖文介紹
鋁型材的表面處理工藝多種多樣，在這里主要介紹鋁型材的氧化處理工藝。眾所周知，鋁型材的氧化處理工藝分為陽極氧化和化學氧化兩大類，兩者有比較大的差別。陽極氧化指的是將鋁型材置于相應的電解液和特定的工藝條件下,利用電解作用使其表面形成氧化鋁薄膜的過程，稱為鋁型材的陽極氧化處理。陽極氧化如果沒有特別指明，通常是指硫酸陽極氧化。化學氧化指的是采用化學介質處理鋁型材表面，通過化學反應使其表面氧化，生成穩(wěn)定的防銹氧化膜，稱為鋁型材的化學氧化處理?；瘜W氧化的工藝按其溶液性質可分為堿性氧化法和酸性氧化法兩大類。
兩種處理方法有如下三點區(qū)別：（1）陽極氧化是在通高壓電的情況下進行的，它是一種電化學反應過程；化學氧化不需要通電，而只需要在藥水里浸泡就行了，它是一種純化學反應。（2）陽極氧化需要的時間很長，往往要幾十分鐘，而化學氧化只需要短短的幾十秒。（3）陽極氧化生成的的氧化膜厚度約為5——20米（硬質陽極氧化膜厚度可達60——200米），擁有較高硬度，良好的耐熱和絕緣性，抗蝕能力高于化學氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。而化學氧化生成的膜僅僅0.01—0.15米左右，質軟不耐磨，抗蝕能力低于陽極氧化膜，一般不宜單獨使用。
工業(yè)鋁型材表面處理有好幾種方法，陽極氧化，粉末噴涂，電泳處理等等，不管是哪種方法都是在鋁型材表面形成一層保護膜，要想判斷工業(yè)鋁型材表面處理是否達標的話，就是判斷氧化膜的厚度是否達標。下面小編就來給大家講解一下各個白面處理方式得到的氧化膜厚度標準。
一是陽極氧化。鋁型材表面氧化膜厚，根據使用需要主要分4個等級，分別是AA10、AA15、AA20、AA25，即鋁合金型材的表面膜厚均值分別是10μm、15μm、20μm、25μm，其局部不低于8μm、12μm、16μm、20μm。二是粉末噴涂。粉末噴涂表面涂層膜厚一般不分等級，通常平均膜厚不低于40μm，局部不低于35μm。三是電泳表面處理。電泳表面膜厚一般分為三個等級：A、B、S三個等級。A級：12μm氧化膜+9μm電泳膜，復合膜厚局部不低于21μm。B級：9μm氧化膜+7μm電泳膜，復合膜厚局部不低于16μm。S級：6μm氧化膜+15μm電泳膜，復合膜厚局部不低于21μm。
兩種處理方法有如下三點區(qū)別：（1）陽極氧化是在通高壓電的情況下進行的，它是一種電化學反應過程；化學氧化不需要通電，而只需要在藥水里浸泡就行了，它是一種純化學反應。（2）陽極氧化需要的時間很長，往往要幾十分鐘，而化學氧化只需要短短的幾十秒。（3）陽極氧化生成的的氧化膜厚度約為5——20米（硬質陽極氧化膜厚度可達60——200米），擁有較高硬度，良好的耐熱和絕緣性，抗蝕能力高于化學氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。而化學氧化生成的膜僅僅0.01—0.15米左右，質軟不耐磨，抗蝕能力低于陽極氧化膜，一般不宜單獨使用。
工業(yè)鋁型材表面處理有好幾種方法，陽極氧化，粉末噴涂，電泳處理等等，不管是哪種方法都是在鋁型材表面形成一層保護膜，要想判斷工業(yè)鋁型材表面處理是否達標的話，就是判斷氧化膜的厚度是否達標。下面小編就來給大家講解一下各個白面處理方式得到的氧化膜厚度標準。
一是陽極氧化。鋁型材表面氧化膜厚，根據使用需要主要分4個等級，分別是AA10、AA15、AA20、AA25，即鋁合金型材的表面膜厚均值分別是10μm、15μm、20μm、25μm，其局部不低于8μm、12μm、16μm、20μm。二是粉末噴涂。粉末噴涂表面涂層膜厚一般不分等級，通常平均膜厚不低于40μm，局部不低于35μm。三是電泳表面處理。電泳表面膜厚一般分為三個等級：A、B、S三個等級。A級：12μm氧化膜+9μm電泳膜，復合膜厚局部不低于21μm。B級：9μm氧化膜+7μm電泳膜，復合膜厚局部不低于16μm。S級：6μm氧化膜+15μm電泳膜，復合膜厚局部不低于21μm。
鋁型材，就是鋁棒通過熱熔、擠壓、從而得到不同截面形狀的鋁材料。那么鋁型材與傳統(tǒng)機械制造材料相比，有哪些方面的優(yōu)勢呢?鋁型材與傳統(tǒng)機械制造材料相比,如碳鋼和不銹鋼材料相比，使用高強度工業(yè)鋁擠壓型材具有以下優(yōu)勢：1.制作過程簡單：只需設計、切斷/鉆孔、組合即可完成;而傳統(tǒng)材料通常要經過設計、切斷/鉆孔、焊接、噴沙/表面處理、表面噴涂、表面陽極氧化等復雜過程。2.材料可重復使用：由于使用工業(yè)鋁型材的機件在全部制作過程中沒有熱焊接，所以各部件可很方便的拆卸，所有材料和附件都可重復使用;而傳統(tǒng)材料由于切割變形和高額拆解成本等原因事實很少重復使用。3.節(jié)省工時：由于制作過程簡單，可節(jié)省大量工時成本;尤其是在由于制作錯誤而返工時，比使用傳統(tǒng)材料可節(jié)省幾倍的工時。4.制作精度高：由于制作過程沒有經歷熱焊接，材料無變形，所以裝配精度高;而使用熱焊接的傳統(tǒng)材料則不可避免的要出現變形，從而影響*終裝配精度5.外觀華麗：使用工業(yè)鋁型材的設備外觀更具現代感，其特有的陽極氧化鍍膜比現有的各種涂裝方法更加牢固穩(wěn)定。
鋁型材散熱器生產工藝：首先貼膜不能直接貼在鉻化層上，否則會影響膜的附著力;其次，貼膜后要及時噴涂不能停放時間過長，否則容易導致貼膜脫落，嚴重時還要重新貼膜;再次是撕膜時要控制流平時間，不能貼膜后馬上撕膜，這樣會對產品質量帶來一定的影響;*后是兩種顏色的噴涂順序要根據具體情況確定，既要考慮到兩次固化，又要考慮到遮蓋效果。貼膜質量控制：散熱器鋁型材質量控制中貼膜質量很重要，若貼不好，會導致噴涂困難，如貼膜的張力不大、壓緊程度要控制好;對形狀復雜的部位要分開貼膜，貼膜后要檢查貼膜是否貼牢。否則將會給噴涂帶來麻煩。影響噴涂質量。公司生產的鋁型材產品均由專業(yè)的技術人員嚴格把關，并擁有專業(yè)的生產設備，保證質量問題，客戶可放心選購我廠產品。鋁型材散熱器的貼膜材質：首先要對貼膜材質合理選擇，根據散熱器鋁型材產品的要求、表面處理方式，選擇相應的貼膜，同是還要考慮貼膜上的膠對鋁型材表面質量的影響。
縮孔是鋁合金壓鑄件常見的內部缺陷，常出現在產品壁厚較大或者易形成熱點的位置。一般來講，只要縮孔不影響產品的使用性能，都以合格的方式來判定。然而，對于一些重要部位，如汽車發(fā)動機汽缸體的冷卻水道孔或潤滑油道孔，出現縮孔是不允許判定合格的。
某企業(yè)的一款鋁合金制發(fā)動機曲軸箱，采用布勒28000kN冷室壓鑄機鑄造，材質為ADC12合金，成分見表1。鑄件毛坯質量為6.3 kg，后工序進行X射線探傷時發(fā)現第二個曲軸軸承孔油道出現縮孔，離油道約8 mm，存在較大的漏油風險。據統(tǒng)計，2017年該位置的縮孔報廢率為5%，經過一系列的探索，成功地將廢品率降低為0.2％。本課題從鋁合金壓鑄件縮孔的形成機理[1-5]和鑄造條件兩方面出發(fā)，分析鑄件產生縮孔的原因，尋求改善措施，以期為日后解決鋁合金壓鑄件縮孔問題提供參考。一、鋁合金壓鑄件縮孔形成機理及形態(tài)--縮孔形成機理：導致鋁合金壓鑄件縮孔的原因較多，追溯其本源，主要是鋁合金從液相向固相轉變過程中鋁液補縮不足而導致。常見的縮孔原因有：①模溫梯度不合理，導致鋁液局部收縮不一致。②鋁液澆注量偏少，導致料餅薄，增壓階段補壓不足。③模具存在熱結或尖銳區(qū)域。④模具的內澆口寬度不夠，面積較小，導致鑄件過早凝固，增壓階段壓力傳遞受阻、鋁液無法補縮。⑤鑄造壓力設置過低，補縮效果較差。圖1為鋁合金鑄件縮孔形成的示意圖。鑄件縮孔形態(tài)：縮孔是一種鋁合金壓鑄件乃至鑄件常見的內部缺陷，常出現在產品壁厚較大、模具尖角和模溫溫差較大等區(qū)域。圖2為某款發(fā)動機曲軸箱縮孔形態(tài)，縮孔呈似橢圓狀，距離軸承油道孔約10 mm，內壁粗糙，無光澤。縮孔區(qū)域鑄件壁厚較大，約為22 mm；油道孔銷子前端無冷卻水，模溫較高。汽車發(fā)動機曲軸的兩大軸頸（主軸頸和連桿軸頸）工作載荷較大，磨損嚴重，工作時必須進行壓力潤滑。在此情況下，軸頸的油道孔附近若存在縮孔，將會嚴重影響潤滑效果。二、縮孔相關對策：鋁合金壓鑄件產生鑄造缺陷的原因有產品本身的結構特征、模具設計得澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設計不合理、工藝參數設計不合理等原因[1~4]。根據常見的鑄造缺陷原因以及鋁合金鑄件缺陷處理流程，探索解決鋁合金壓鑄件厚大部位縮孔的相應對策。前期分析及對策：鑄件縮孔的前期分析從容易操作的工藝參數出發(fā)，通過現場測量及觀察，測得模具內澆口厚度為4 mm，計算的內澆口速度為40 m/s，產品壁厚*薄處為4.6 mm；料餅厚度為25 mm；鑄造壓力為60MPa。由經驗可知，模具設計符合產品的結構特征，模具澆注系統(tǒng)應該不存在增壓階段補縮不足的問題。但是，增壓階段的鋁液補縮與料餅厚度和增壓壓力有直接的關系，合適的料餅厚度與鑄造壓力才能形成內部組 織致密的鑄件，因此，可以懷疑縮孔是由鑄造壓力偏低和料餅偏薄而導致的。前期鑄件縮孔的對策分為兩個：①鑄造壓力由之前的65MPa提高至90MPa；②料餅厚度有原來的25 mm調整為30 mm。采用上述措施后，經過小批量專流驗證，縮孔率由5%減低為4.8%，效果不明顯，說明工藝參數不是引起鑄件縮孔的主因。中期分析及對策：由于引起鑄件縮孔的本質原因是鋁液凝固時補縮不足而導致，而模具溫度分布不均容易導致鋁液凝固順序不合理，從而補縮不足，因此，中期對策分析主要從確保合理的模具溫度入手。由產品3D模型可知，鑄件縮孔處壁厚為22.6mm，壁厚較大，容易引起較高的模具溫度。鋁液凝固時，壁厚較大鑄件內部鋁液由于溫度較高，尚處于液相或者固液混合相，而此時內澆口進行補縮的通道可能已經凝固。這樣，在增壓階段鑄件無法進行鋁液補縮，從而有形成縮孔的可能。為確保合適的模具溫度，采用熱成像儀測得脫模劑噴涂后模具*高溫度為272℃（見圖3），高于正常的模具噴涂后溫度，其他區(qū)域模具溫度及其分布整體正常。因此，需要降低縮孔處模溫。另外，測得此處冷卻水孔底部距離模具型腔表面距離較大為20 mm，因為較大的熱傳遞距離會降低模具的冷卻效果，所以需要對冷卻水孔進行更改。為降低縮孔處模具溫度，主要采取3個方法：①改善模具冷卻系統(tǒng)。將縮孔附件的冷卻水孔深度加深，由距模具表面20 mm變成12 mm，以此快速帶走附近模具熱量，降低模溫；將所有模具冷卻水管與水管統(tǒng)一編號，一一對應，防止模具保全時裝錯，影響冷卻效果[5，6]。②降低澆注溫度，由675℃變?yōu)?45℃。③延長縮孔處模具噴涂時間，由2 s變成3 s。實施上述整改措施后，縮孔區(qū)域模具噴涂后溫度大幅度降低，約為200℃，屬于正常范圍?？s孔率有4.8%降低到4%，說明此類措施對縮孔具有一定效果，但不能徹底解決此區(qū)域的縮孔問題。后期分析及對策：通過前面兩次改善，基本保證壓鑄模具處于理論上的合理狀態(tài)，即澆注系統(tǒng)設計合理、冷卻系統(tǒng)布置合適，工藝參數設計*優(yōu)。然而，鑄件縮孔率仍有4%之多。鑄件縮孔處壁厚為22.6 mm，遠大于其他部位的壁厚，較大的壁厚可能引起鑄件中心凝固時補縮不足，增壓結束后此區(qū)域還沒有完全凝固,繼續(xù)收縮產生縮孔[7~10]，模流分析見圖4。因此，如何解決鑄件縮孔處的補縮不足，也許才是問題的關鍵。一般來講，鑄件的補縮時通過料餅→澆道→內澆口→鑄件這條路徑進行的。由于鑄件厚大部位后于內澆口凝固，切斷了增壓后期的補縮通道，因此無法補縮。
縮孔是鋁合金壓鑄件常見的內部缺陷，常出現在產品壁厚較大或者易形成熱點的位置。一般來講，只要縮孔不影響產品的使用性能，都以合格的方式來判定。然而，對于一些重要部位，如汽車發(fā)動機汽缸體的冷卻水道孔或潤滑油道孔，出現縮孔是不允許判定合格的。
某企業(yè)的一款鋁合金制發(fā)動機曲軸箱，采用布勒28000kN冷室壓鑄機鑄造，材質為ADC12合金，成分見表1。鑄件毛坯質量為6.3 kg，后工序進行X射線探傷時發(fā)現第二個曲軸軸承孔油道出現縮孔，離油道約8 mm，存在較大的漏油風險。據統(tǒng)計，2017年該位置的縮孔報廢率為5%，經過一系列的探索，成功地將廢品率降低為0.2％。本課題從鋁合金壓鑄件縮孔的形成機理[1-5]和鑄造條件兩方面出發(fā)，分析鑄件產生縮孔的原因，尋求改善措施，以期為日后解決鋁合金壓鑄件縮孔問題提供參考。一、鋁合金壓鑄件縮孔形成機理及形態(tài)--縮孔形成機理：導致鋁合金壓鑄件縮孔的原因較多，追溯其本源，主要是鋁合金從液相向固相轉變過程中鋁液補縮不足而導致。常見的縮孔原因有：①模溫梯度不合理，導致鋁液局部收縮不一致。②鋁液澆注量偏少，導致料餅薄，增壓階段補壓不足。③模具存在熱結或尖銳區(qū)域。④模具的內澆口寬度不夠，面積較小，導致鑄件過早凝固，增壓階段壓力傳遞受阻、鋁液無法補縮。⑤鑄造壓力設置過低，補縮效果較差。圖1為鋁合金鑄件縮孔形成的示意圖。鑄件縮孔形態(tài)：縮孔是一種鋁合金壓鑄件乃至鑄件常見的內部缺陷，常出現在產品壁厚較大、模具尖角和模溫溫差較大等區(qū)域。圖2為某款發(fā)動機曲軸箱縮孔形態(tài)，縮孔呈似橢圓狀，距離軸承油道孔約10 mm，內壁粗糙，無光澤。縮孔區(qū)域鑄件壁厚較大，約為22 mm；油道孔銷子前端無冷卻水，模溫較高。汽車發(fā)動機曲軸的兩大軸頸（主軸頸和連桿軸頸）工作載荷較大，磨損嚴重，工作時必須進行壓力潤滑。在此情況下，軸頸的油道孔附近若存在縮孔，將會嚴重影響潤滑效果。二、縮孔相關對策：鋁合金壓鑄件產生鑄造缺陷的原因有產品本身的結構特征、模具設計得澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設計不合理、工藝參數設計不合理等原因[1~4]。根據常見的鑄造缺陷原因以及鋁合金鑄件缺陷處理流程，探索解決鋁合金壓鑄件厚大部位縮孔的相應對策。前期分析及對策：鑄件縮孔的前期分析從容易操作的工藝參數出發(fā)，通過現場測量及觀察，測得模具內澆口厚度為4 mm，計算的內澆口速度為40 m/s，產品壁厚*薄處為4.6 mm；料餅厚度為25 mm；鑄造壓力為60MPa。由經驗可知，模具設計符合產品的結構特征，模具澆注系統(tǒng)應該不存在增壓階段補縮不足的問題。但是，增壓階段的鋁液補縮與料餅厚度和增壓壓力有直接的關系，合適的料餅厚度與鑄造壓力才能形成內部組 織致密的鑄件，因此，可以懷疑縮孔是由鑄造壓力偏低和料餅偏薄而導致的。前期鑄件縮孔的對策分為兩個：①鑄造壓力由之前的65MPa提高至90MPa；②料餅厚度有原來的25 mm調整為30 mm。采用上述措施后，經過小批量專流驗證，縮孔率由5%減低為4.8%，效果不明顯，說明工藝參數不是引起鑄件縮孔的主因。中期分析及對策：由于引起鑄件縮孔的本質原因是鋁液凝固時補縮不足而導致，而模具溫度分布不均容易導致鋁液凝固順序不合理，從而補縮不足，因此，中期對策分析主要從確保合理的模具溫度入手。由產品3D模型可知，鑄件縮孔處壁厚為22.6mm，壁厚較大，容易引起較高的模具溫度。鋁液凝固時，壁厚較大鑄件內部鋁液由于溫度較高，尚處于液相或者固液混合相，而此時內澆口進行補縮的通道可能已經凝固。這樣，在增壓階段鑄件無法進行鋁液補縮，從而有形成縮孔的可能。為確保合適的模具溫度，采用熱成像儀測得脫模劑噴涂后模具*高溫度為272℃（見圖3），高于正常的模具噴涂后溫度，其他區(qū)域模具溫度及其分布整體正常。因此，需要降低縮孔處模溫。另外，測得此處冷卻水孔底部距離模具型腔表面距離較大為20 mm，因為較大的熱傳遞距離會降低模具的冷卻效果，所以需要對冷卻水孔進行更改。為降低縮孔處模具溫度，主要采取3個方法：①改善模具冷卻系統(tǒng)。將縮孔附件的冷卻水孔深度加深，由距模具表面20 mm變成12 mm，以此快速帶走附近模具熱量，降低模溫；將所有模具冷卻水管與水管統(tǒng)一編號，一一對應，防止模具保全時裝錯，影響冷卻效果[5，6]。②降低澆注溫度，由675℃變?yōu)?45℃。③延長縮孔處模具噴涂時間，由2 s變成3 s。實施上述整改措施后，縮孔區(qū)域模具噴涂后溫度大幅度降低，約為200℃，屬于正常范圍?？s孔率有4.8%降低到4%，說明此類措施對縮孔具有一定效果，但不能徹底解決此區(qū)域的縮孔問題。后期分析及對策：通過前面兩次改善，基本保證壓鑄模具處于理論上的合理狀態(tài)，即澆注系統(tǒng)設計合理、冷卻系統(tǒng)布置合適，工藝參數設計*優(yōu)。然而，鑄件縮孔率仍有4%之多。鑄件縮孔處壁厚為22.6 mm，遠大于其他部位的壁厚，較大的壁厚可能引起鑄件中心凝固時補縮不足，增壓結束后此區(qū)域還沒有完全凝固,繼續(xù)收縮產生縮孔[7~10]，模流分析見圖4。因此，如何解決鑄件縮孔處的補縮不足，也許才是問題的關鍵。一般來講，鑄件的補縮時通過料餅→澆道→內澆口→鑄件這條路徑進行的。由于鑄件厚大部位后于內澆口凝固，切斷了增壓后期的補縮通道，因此無法補縮。
簡易檢驗陽極氧化膜的五方法：一、觀顏色： 已生成氧化膜的純鋁表面光澤度下降，鑄鋁及雜鋁呈灰黑色。未生成氧化膜的表面呈帶金屬光澤的亮白色。二、測電阻： 已生成氧化膜的檢測時有電阻，常壓下不導電。未生成氧化膜的檢測室能導電。三、劃痕：已生成氧化膜的表面很硬，用針劃時打滑，無劃痕，未生成氧化膜的表面很軟，用針劃時有阻力和劃痕。四、聽聲：已生成氧化膜的敲打時會發(fā)出清脆聲，未生成氧化膜的敲打時發(fā)出悶聲、。五、著色檢驗：已生成氧化膜未封閉的在染色溶液中很快可以上色，未生成氧化膜的在染料溶液中染不上色。
為了滿足用戶的需要，建筑用鋁材一般經過表面處理才能投放市場。建筑鋁材的表面保護方法，當前不外乎3種：（1）陽極氧化，上海鋁型材20世紀50年代已引入鋁合金門窗，至今仍是鋁門窗方面常用的表面處理措施；（2）陽極氧化后電泳丙烯酸樹脂，日本在20世紀60年代已商品化，歐洲到70年代開始使用，目前還主要在亞洲地區(qū)應用。該技術當前已由透明光亮膜發(fā)展到無光透明膜和彩色膜，品種更趨多樣化，工業(yè)控制和產品質量都比較穩(wěn)定；（3）化學轉化處理后靜電噴涂包括靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂，靜電液相噴涂氟碳樹脂在20世紀60年代，美國已實現商品化。而靜電粉末噴涂熱固性聚酯涂層，60年代末在歐洲已實現商品化，當前仍是歐洲各國占優(yōu)勢的表面處理手段。時至今日，單一陽極氧化的鋁門窗在國內外市場均明顯縮小日本青睞于電泳涂層，白色電泳涂層發(fā)展很快，并在歐洲得到應用。靜電粉末噴涂以其色彩多樣、控制方便、環(huán)境保護、性能優(yōu)良等原因，已成為歐美的 表面處理方法。近年來靜電粉末噴涂市場在我國也在迅速擴大之中。1.20世紀90年代的上海鋁型材技術發(fā)展：過去10年中，我國鋁材（尤其是鋁型材）得到突飛猛進的發(fā)展，鋁型材的生產規(guī)模已接近每年100萬噸。在國外先進工藝和進口設備的帶動下，國鋁型材生產技術在陽極氧化工藝和設備方面有了新的進步，而且建立了靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂、電泳涂層等*新型生產線，國外的前沿技術在我國已經萌芽，有了程度不同的發(fā)展。1.1陽極氧化預處理工藝上海鋁型材更新：陽極氧化預處理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和雜質，獲得均勻潔凈的鋁表面，有利于優(yōu)質陽極氧化膜的形成。我國用戶還要求去除擠壓條紋，獲得均一美觀表面。早期采用堿浸蝕法得到啞光表面，但過度浸蝕使鋁損耗很大，一般達到3%～5.5%，不僅增加成本，而且引起嚴重的環(huán)境問題，形成啞光表面又伴隨暴露型材本身固有的組 織缺陷。此后日本在我國推出酸浸蝕法（日本國內基本上不用于鋁型材），由于鋁耗低（可達到約1%），表面細致一度受到我國廠商歡迎。但由于以氟離子為主體的槽液，帶來了更為嚴重的污染，一度引起沸沸揚揚的議論。機械浸蝕法具有操作成本低、環(huán)境效益好和表面細致無條痕的優(yōu)點，首先在法國和意大利等歐洲 推廣應用。我國在90年代中期，福建三源鋁業(yè)和浙江棟梁鋁業(yè)分別從意大利和西班牙引進機構拋丸機和機械拋光（掃紋）機及相關工藝，順利運轉至今并收到極好的效益。此后廣東和江蘇等省多家工廠陸續(xù)從國外進口多臺設備，同時我國自制設備也已進入市場，價格只有進口設備的1/5～1/8左右。不論機械拋丸（或稱噴砂）還是機構拋光（鏡面或緞面拋光）都可以使鋁耗控制在1%以下，而且外觀均勻細致，裝飾效果好。作者根據國內外生產實踐，機械浸蝕處理替代傳統(tǒng)的化學浸蝕（酸或堿浸蝕），以我國鋁型材的外觀檔次。1.2陽極氧化的工藝和設備進步：陽極氧化工藝在過去的20年中沒有根本性的變化。硬質陽極氧化技術在這期間有不少進步。突破陽極氧化法拉第區(qū)的“火花”陽極氧化和弧氧化已經商品化。而鋁型材近期開發(fā)的高速陽極氧化技術（HEA技術）還未獲得廣泛工業(yè)應用。1.2.1脈沖陽極氧化電源：在70～80年代國外曾廣泛宣傳介紹。由于實驗數據大多選自高電流密度（如>3A/d㎡）的硬質膜，隨后在建筑鋁型材陽極氧化工藝中應用時，未得到明顯的效果，因而未得到大面積推廣應用。進一步實踐表明，在生產厚膜（膜厚>20μm）時，脈沖法對于封孔質量比較有利，這就說明電流回復效應可以幫助氧化膜生成過程中的散熱，降低由于溫度升高造成的膜的溶解作用，防止氧化膜孔口的擴大，有利于硬度和致密度的提高，同時也有助于封孔作用。而對于鋁型材標準陽極氧化工藝，電流密度低（一般在1～1.5A/d㎡），膜厚要求僅10μm，氧化過程放熱并不嚴重，因此未顯示出明顯優(yōu)點。作者認為在硬質陽極氧化或厚膜生產時，脈沖電源還是很有實際意義的。1.2.2鋁離子去除的離子交換裝置：陽極氧化硫酸槽液去除鋁離子的離子交換裝置對于優(yōu)化工藝措施具有實際意義。以往在硫酸槽液中Al3＋超過20g/L時部分排放槽液重新調整，不可避免地造成Al3＋含量周期性波動。為了穩(wěn)定陽極氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我國某些引進線中進口了日本或意大利的Al3＋去除裝置，可能由于當時工藝水平和技術管理的限制，未得到廣泛應用。近年來我國自行生產“回收硫酸自動去Al3＋裝置”，一臺設備每天可去除大約100kg鋁，從而將硫酸中Al3＋控制在設定值，使氧化工藝更加穩(wěn)定和精 確，并同時具有很好的環(huán)境效益。1.3著色技術多種多樣：鋁型材的著色，傳統(tǒng)采用電解著色（即日本人淺田發(fā)明的淺田法，也稱二次電解）。室內裝飾也用染色法獲得豐富多彩的顏色（染色法不適于應用在室外）。近年來，國外已推出多色化技術（即利用光干涉效應著色，日本稱之為三次電解）復合著色（染色后再電解著色）技術，突破了電解著色只有古銅色的框框。但在我國還未實現工業(yè)化生產。1.3.1單鎳鹽電解著色體系：單鎳鹽電解著色體系逐漸增多。歐洲一直以錫鹽著色為主，由于錫鹽和錫鎳混合鹽抗雜質干擾強，對環(huán)境損害小，工業(yè)控制容易，我國一直以錫鹽（和錫鎳混合鹽）為主。而日本則一直青睞于單鎳鹽，并配有與之適應的特殊電源和槽液凈化（如去鈉鉀）裝置。由于單鎳鹽對于淺色系（仿不銹鋼色和香檳色）色差小，色調重復性好，因此我國和歐洲近年來均發(fā)展單鎳鹽著色技術，其槽液成分除MgSO4、H3BO3之外，NiSO4含量一般較高，在100g/L左右，雜質鈉、鉀均要控制，視工藝要求而不同，日本工藝還要控制銨的含量。1.3.2新型上海鋁型材著色電源的引進：電源不是孤立的設備，它必然是特定工藝的配套裝置。我國從日本引進的單鎳鹽電解著色工藝有2類，即日輕的尤尼可爾法（均勻著色之意）和新住化法，其電源并不相同，大體可認為是波形不同的直流著色。而歐洲用于單鎳鹽的著色電源也并非單純的正弦波交流電，如西班牙采用DC（直流）/AC（交流）電源，美國有DC/AC/不對稱AC電源。而意大利的ELCA公司推出多功能著色電源，可以輸出DC.變頻AC及DC和DC/AC疊加等。這種電源可以適用于各種類型的電解著色以及多色化技術。1.3.3顏色多樣化的要求：顏色多樣化促進新的電解著色槽液出現。鈦金色的硒鹽溶液，金黃色的錳鹽溶液在我國已經相當普遍，但由于不像鎳鹽和錫鹽那樣經過國內外長期實踐考驗，這些溶液著色的鋁材在封孔質量，尤其在使用中變色和褪色問題仍值得關注。*近在我國鋁材陽極氧化的工藝中，不時出現一些與國外標準工藝不一致的做法，并未仔細考查和檢驗（只為了降低成本）匆匆上馬，作者以為對于長期使用效果和生產環(huán)境效益存在不少隱患。1.4封孔方法百花齊放：當前冷封孔仍是我國建筑鋁型材陽極氧化膜占 多數的封孔方法，這是與80年代大量從歐洲引進工藝和設備有關。冷封孔的水質要求不高，工藝控制容易，比較適合我國生產現狀。當前歐洲主要采用冷封孔和高溫蒸汽封孔，后者似有發(fā)展之趨勢。日本至今不認可冷封孔工藝，青睞于沸水的水合封孔或電泳（ED）封孔。與沸水封孔和Ni和F的冷封孔相比較，高溫蒸汽封孔正好彌補了它們的缺點，其操作條件在100～110℃，壓力稍高于大氣壓下進行，封孔速度比沸水封孔快，對水質和pH控制不嚴，不會起 ，既不會發(fā)生有機染料在封孔時流失，又沒有環(huán)境污染（Ni和F）之慮。這是一個保證封孔和環(huán)境質量的好方法。我國至今仍未解決冷封孔槽液在操作中氟離子頻繁補充的問題，對于封孔工藝穩(wěn)定性帶來極大危害。國內各廠普遍添加氟化銨、氟化氫銨、氟化鈉，甚至 來補充氟離子。但實踐表明往往更加劇氟的貧化。雖然曾經試圖用氟硼酸鹽和氟硅酸鹽來緩解，至今在工業(yè)大生產方面仍未徹底解決。90年代以來，我國研究工作和工業(yè)實踐均證明，在冷封孔之后60～70℃純水洗是提高封孔質量，加速封孔速度從而縮短檢測周期的好辦法，甚至可以提高氧化膜的延性，防止裂紋出現，因此熱水洗與其說促進型材干燥，不如說“冷封孔后處理”更加確切。單純烘干不能代替熱水“后處理”的作用?！袄浞饪缀筇幚怼笔枪に囘M步，也是值得推廣的一項措施。1.5上海鋁型材立式陽極氧化生產線增加：我國的陽極氧化鋁型材生產線，基本上是臥式的。80年代從日本引進的2條生產線效果并不理想而幾乎被人否定。1997年西飛鋁業(yè)公司從日本進口年產12000t立式陽極氧化電泳涂漆自動生產線，技術水平和產量質量較高。20世紀末和21世紀初，四川方舟和廣東堅美先后投產年產20000t和30000t生產線。一般說來，立式線適于大批量生產，年產量以12000～36000t為佳。此時化學藥品和電能消耗均低于臥式線，同時占地少，易于自動化生產。其主要缺點是一次投資的建設費用高，以月產1000t為例，立式線是臥式線建設費用的1.8倍。然而立式陽極氧化生產線，尤其在電泳涂漆情況下，應是未來的*佳選擇。1.6鋁型材表面高聚物涂層的市場份額擴大：如果說80年代在我國建立了建筑鋁型材陽極氧化工藝，那么在90年代門類多樣的電泳涂層、靜電粉末汾層和液體涂層迅速興起。表面光亮的丙烯酸聚合物膜、色彩豐富的粉末噴涂聚酯層和使用性能更佳的氟碳涂層在我國均已建立生產線實現批量生產，大約已占到鋁型材表面處理產品的20%以上，并有不斷擴大的趨勢。電泳（ED）涂層是30多年前在日本開發(fā)的，兼有陽極氧化膜和聚合物涂層雙重優(yōu)點。ED膜以其平滑光亮在日本和東亞受到歡迎，雖然已有白色和各種顏色的ED膜問世，但建筑市場當前仍以透明膜為主。國外雖在研制開發(fā)ED氟碳涂層，但尚未工業(yè)化生產。ED漆早期均從日本進口，現我國基本使用價格便宜的臺灣或國產ED漆，其性能雖遜于日本漆，但可以通過 標準的檢測。粉末靜電噴涂聚酯涂層在歐洲倍受歡迎，市場份額已與陽極氧化相當，其色彩豐富、重現性好、工藝控制方便、環(huán)境效益好，在我國也有不斷擴大之趨勢。聚酯粉末我國已能生產聚酯—TGIC，可滿足建筑業(yè)的需要。歐洲近期開發(fā)的性能更好的新型高壽命粉末，可與碳氟樹脂比美，而這種聚酯—無TGIC粉末在我國尚未使用。性能優(yōu)越的碳氟樹脂涂層在我國已有應用。但涂料只能從外國生產廠進口。含氟的聚合物是已知在環(huán)境中*穩(wěn)定的化合物，目前所謂的碳氟涂料就是指從聚偏二氟乙烯樹脂（PVDF）為基的涂料。美國PPG公司首創(chuàng)，并以Kynar作為商標，世界各地的碳氟涂料廠一般均采用Kynar500或Hylar5000作為基料復配而成。目前我國的碳氟涂料主要從美國的PPG公司、英國的ICI公司和美國的Valspar公司進口，價格雖高但性能十分優(yōu)異。據國外介紹其室外使用壽命保證25年以上，高于電泳層和靜電噴涂層。氟碳液體噴涂一般是多層噴涂，以2層（底漆和面漆）或3層（底漆、面漆和清漆）為*常用，個別也采用4層工藝。每升氟碳涂料一般可噴涂5㎡，據介紹高壓靜電旋杯霧化槍可以把上漆率提高到7㎡.由于氟碳涂料價格極其昂貴并且大批量和小批量供貨價格差別大，所以上漆率仍應是重要的經濟指標。2.二十一世紀頭10年的技術展望：我國鋁型材表面處理的技術與國外相比沒有本質的差別，但是從工藝水平、裝備條件、技術管理、環(huán)保因素、品質指標和產品質量等方面與國外先進水平比較仍有不少差距。作者在近期分別實地考察意大利、德國和日本，并與國外同行面對面交流中，總結概括出以下幾個方面，作為我國建筑鋁型材表面處理工業(yè)在下一個十年中技術發(fā)展的借鑒和參考。2.1上海鋁型材清潔陽極氧化工藝更加重視和發(fā)展：隨著我國環(huán)境意識不斷增加，清潔工藝必然會不斷發(fā)展。陽極氧化工藝生產各工序廢液采取閉路循環(huán)回收，逐步實現低排放直至零排放（zero－discharge）工藝已在歐洲和日本采用。陽極氧化槽液用離子交換法除去鋁離子回收硫酸；堿浸蝕槽液利用結晶器和真空過濾排出氫氧化鋁回收堿；鎳鹽電解槽液及其水洗槽分別選用離子交換法和反滲透法回收硫酸鎳并除去雜質；冷封孔槽液用過濾法和離子交換法除去固體沉淀和金屬雜質；ED漆槽分別選擇離子交換精制和反滲透法回收。全部清洗水通過中和、絮凝、澄清和壓濾除去料渣，而澄清液經過反滲透后回收重用，零排放的清潔工藝無疑是全世界工業(yè)界都在追求的方向。由于技術和經費的原因在我國只能分步驟進行。在實際操作和設計陽極氧化生產線的時候，情況要復雜的多。堿浸蝕槽液如采用結晶過濾的方法，其氫氧化鈉濃度必然不高，此時不可能得到十分滿意的啞光表面，那么堿浸蝕的閉路循環(huán)設計應該重新考慮改進，因此實際上它適于機械浸蝕法的工藝。同理其他工藝的閉路循環(huán)設計也必然要與生產工藝和產品特征相結合來考慮。但是無論如何，閉路循環(huán)設計不僅具有環(huán)境保護的特點，而且使陽極氧化各工序的工藝參數控制更加精 確，從而進一步穩(wěn)定和提高了陽極氧化膜的質量。2.2靜電粉末噴涂工藝更加受到歡迎：由于色彩豐富，環(huán)境效益好，靜電粉末噴涂在我國發(fā)展更加迅速。涂層粉末也會朝方向發(fā)展，擺脫單一的聚酯—TGIC粉末的狀態(tài)，涂層外觀也從單色向木紋、大理石和圖案等裝飾性更強的方向發(fā)展。意大利和德國都在我國展出過此類產品。靜電粉末噴涂的鋁型材一般只有均勻單一的顏色，木紋和大理石外觀是在原粉末涂層上進行類似絲網印刷工藝，將第二種顏色的粉末加到原粉末涂層上，再進行統(tǒng)一的固化處理，這也就是說新工藝只是在原來噴涂設備的基礎上增補設備就可以實現?？捎糜阡X型材，更適用于鋁板的表面處理。金相鑒定表明粉末涂層與基體之間以及兩種粉末之間有機結合。作者參觀意大利NATURALL工藝生產車間后，感覺技術思路明確，工藝操作簡單，適合在我國推廣使用。另一類獲得本紋和圖案效果的是轉印法，即在第1次噴涂層基礎上，將塑料膜或紙上的木紋圖案在加熱下轉移到表面，此方法簡單易行，關鍵在于轉印上去花紋的使用壽命。粉末噴涂的化學預處理，從環(huán)境考慮，應開發(fā)低鉻和無鉻化學轉化處理。從克服絲狀腐蝕出發(fā)，也可以用陽極氧化膜作為粉末噴涂層的底層，兩者都是鉻化處理的*佳替代方法。而無鉻化學轉化膜處理的添加劑應是我國急待開發(fā)的品種。2.3上海鋁型材電泳涂層可以抵御污染大氣
ED膜和粉末涂層都是高聚物涂層，可以有效地抵御污染大氣和海洋大氣的腐蝕。而ED膜下有陽極氧化膜，不存在膜下絲狀腐蝕的危險，可望成為污染大氣中理想的表面處理手段。長期以來我們印象中的電泳漆只是透明的聚丙烯樹脂，近年來日本的電泳漆不論品種還是質量都發(fā)生明顯變化。除了我們熟悉的透明有光漆外，還有啞光漆以及白色電泳漆等，都已用在建筑鋁合金門窗上。至于電泳漆的質量也已經可以和粉末涂層相媲美。西班牙SIDASA公司曾檢測了Honnystone的耐光性，并與粉末靜電噴涂聚酯—TGIC涂層作了比較，結果表明顏色變化基本相同，涂層都不起泡，但光澤保持率Honnystone明顯優(yōu)于粉末涂層。443h暴露實驗，Honnystone光澤保持率仍有79%～81%，而粉末涂層只剩下49～43%，這說明電泳涂層的性能有了明顯提高。日本的建筑鋁型材陽極氧化膜的90%用電泳涂漆封孔的，另外10%也選擇高溫沸水封孔工藝。據日方介紹這與日本是個島國，沿海地區(qū)大氣鹽份較高，并經過大氣污染的工業(yè)發(fā)展階段有關。而電泳涂漆層比封孔的陽極氧化膜具有更好的抗海洋大氣和污染大氣的能力。作者估計在我國南方沿海各省和酸雨嚴重地區(qū)電泳涂層具有明顯的優(yōu)勢，參照日本ED膜的市場份額，我國在下一個10年中有相當大的發(fā)展空間。2.4陽極氧化技術之進步以節(jié)能為目的：眾所周知，陽極氧化的工藝參數已數十年未變化，溶液的硫酸濃度和鋁離子范圍、溫度和電流密度均已列入各國標準。為了提高陽極氧化效率，加快成膜速度，必然要求在保證氧化膜性能的前提下盡量加大電流密度，并想方設法提高成膜系數。氧化膜厚度是與通過的電量（即電流乘以時間）庫侖值成正比，并因合金不同而異。例如，對于鋁合金1100、5005、5052和6063，生成25μm氧化膜需要4700庫倉/d㎡；而6061、6082和6300鋁合金則需要5500庫倉/d㎡.此時若外加電流密度為1.5A/d㎡，則生成20μm氧化膜需要時間為44min，則成膜速度為0.46μm/min.而意大利新近開發(fā)的高速陽極氧化技術（HEA）成膜速度可提高到1.2μm/min以上，據說可在25℃下電流密度達3A/d㎡穩(wěn)定地操作。HEA技術是一個整體設計，包括化學、物理和機械三方面配合而成?；瘜W因素有溶液成分和添加劑引入；物理因素有攪拌方法、冷卻系統(tǒng)以及溶液溫度與電流密度的組合等；機械因素指多功能電腦控制整流器，其中陽極氧化工藝過程計算機（APC）裝置是很有用的。2.5多色彩一直是著色的追求目標：鋁陽極氧化膜的電解著色，色彩是單調的古銅色，尋求多色彩一直是陽極氧化工作者的目標。染色雖可獲得豐富多彩的顏色，但耐光性差不適于戶外使用，而且一種顏色要一個槽子十分麻煩，復合著色仍擺脫不了上述困難，也未在歐洲實現大規(guī)模工業(yè)化生產。利用光干涉原理得到藍、灰、綠、黃和紫色的各種干涉色已有大量文獻報道，但一直被人們認為難于工業(yè)控制而視為實驗室工藝。近年來意大利和日本在世界各地約有10余條多色化生產線問世，日本稱之為三次電解法。作者等曾在意大利的Italtecno公司的中試線上，在DrStrazz指導下操作，并參觀位于丹麥哥本哈根市附近的生產線和日本昭和鋼機一工場三次電解車間，又考察了日本西武百貨大樓和哥本哈根機場三號門的應用現場，證明顏色一致，無明顯色差，突破古銅色框框，具有獨特的裝飾效果。我國浙江棟梁鋁業(yè)引進意大利技術和設備，在該廠原有陽極氧化和電解著色的基礎上，增加意大利設備于2001年4月 次生產出多色化鋁材，顏色均勻，重復性好，控制方便，已達到批量生產之要求。雖然該技術對原材料和陽極氧化工藝控制要求甚嚴，但也不是高不可攀和不可企及的技術。棟梁鋁業(yè)多色化的開工和今后的推廣可以改變傳統(tǒng)古銅色的單調局面，使建筑業(yè)獲得更多的鋁型材的顏色選擇。2.6改善生態(tài)環(huán)境是封孔工藝的發(fā)展方向：鋁氧化膜的封孔方法很多，我國對于熱封孔、ED膜和冷封孔都比較熟悉，尤其是冷封孔用的比較普遍，但是Ni2＋和F的污染不可輕視。歐洲出于生態(tài)之考慮，進行了一系列研究，首先開發(fā)鎳基無氟中溫封孔，再發(fā)展到無鎳無氟中溫封孔，甚至無金屬離子中溫封孔，這條發(fā)展道路值得我們借鑒，可能也會成為我國今后的發(fā)展方向，現簡介如下：2.6.1鎳基無氟中溫封孔鎳基（醋酸鎳為宜）有利于提高封孔質量，可以穩(wěn)定膜孔中有機染料分子，其典型溶液為：NiAC3～4g/L（無氟）、抑灰劑100mg/L、溫度75～85℃、封孔時間1～2min/μm、或Ni2＋0.4～1.1g/L、F－30～90mg/L（低氟）、潤濕劑0.2～0.6mg/L、抑灰劑10～40mg/L、溫度75℃、封孔時間0.5min/μm。2.6.2無鎳無氟封孔：用堿金屬或堿土金屬替代鎳離子，如鎂、鋰和鉀等。封孔溫度75℃，pH6.3，封孔時間按1～2min/μm操作。工業(yè)實踐表明封孔質量可以通過國際標準的檢測，槽液壽命和節(jié)能效果都比較滿意。另外也鈦和鋯鹽的冷封孔，由于沒有毒性，封孔質量達到磷鉻酸失重10mg/d㎡而引起廣泛興趣，操作條件如下：鈦或鋯氟化絡合物3～10g/L硅酸鹽＞0.5g/L硫脲＞5g/L溫度25～35℃封孔時間0.5～1.0min/μm 2.6.3無金屬離子中溫封孔。2.7新技術的發(fā)展：研究中的新技術很多，有些可能已接近商品化階段，而有些只停留在實驗室階段，在此只能略舉一二。新技術的發(fā)展一是日本曾用周期反向電流技術，在陽極氧化的硫酸溶液中，完成電解浸蝕除去擠壓條紋。該技術雖仍處于實驗階段，但一旦成功，則具有十分重要技術和經濟價值，并可以從根本上改變鋁材的預處理方法。二是新西蘭開發(fā)的電腦設計，通過兩次著色陽極氧化，獲得兩種顏色的圖案裝飾效果，作為室內裝飾的鋁板十分別致，富有創(chuàng)意，新西蘭稱之為Aluart，展示鋁的藝術效果之內涵。此外，隨著噴涂的迅速推廣，生態(tài)預處理技術和無鉻添加劑必然會發(fā)展。相對于國外，我國比較滯后，在未來10年中我國一定會得到重視和迅速開發(fā)。
為了滿足用戶的需要，建筑用鋁材一般經過表面處理才能投放市場。建筑鋁材的表面保護方法，當前不外乎3種：（1）陽極氧化，上海鋁型材20世紀50年代已引入鋁合金門窗，至今仍是鋁門窗方面常用的表面處理措施；（2）陽極氧化后電泳丙烯酸樹脂，日本在20世紀60年代已商品化，歐洲到70年代開始使用，目前還主要在亞洲地區(qū)應用。該技術當前已由透明光亮膜發(fā)展到無光透明膜和彩色膜，品種更趨多樣化，工業(yè)控制和產品質量都比較穩(wěn)定；（3）化學轉化處理后靜電噴涂包括靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂，靜電液相噴涂氟碳樹脂在20世紀60年代，美國已實現商品化。而靜電粉末噴涂熱固性聚酯涂層，60年代末在歐洲已實現商品化，當前仍是歐洲各國占優(yōu)勢的表面處理手段。時至今日，單一陽極氧化的鋁門窗在國內外市場均明顯縮小日本青睞于電泳涂層，白色電泳涂層發(fā)展很快，并在歐洲得到應用。靜電粉末噴涂以其色彩多樣、控制方便、環(huán)境保護、性能優(yōu)良等原因，已成為歐美的 表面處理方法。近年來靜電粉末噴涂市場在我國也在迅速擴大之中。1.20世紀90年代的上海鋁型材技術發(fā)展：過去10年中，我國鋁材（尤其是鋁型材）得到突飛猛進的發(fā)展，鋁型材的生產規(guī)模已接近每年100萬噸。在國外先進工藝和進口設備的帶動下，國鋁型材生產技術在陽極氧化工藝和設備方面有了新的進步，而且建立了靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂、電泳涂層等*新型生產線，國外的前沿技術在我國已經萌芽，有了程度不同的發(fā)展。1.1陽極氧化預處理工藝上海鋁型材更新：陽極氧化預處理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和雜質，獲得均勻潔凈的鋁表面，有利于優(yōu)質陽極氧化膜的形成。我國用戶還要求去除擠壓條紋，獲得均一美觀表面。早期采用堿浸蝕法得到啞光表面，但過度浸蝕使鋁損耗很大，一般達到3%～5.5%，不僅增加成本，而且引起嚴重的環(huán)境問題，形成啞光表面又伴隨暴露型材本身固有的組 織缺陷。此后日本在我國推出酸浸蝕法（日本國內基本上不用于鋁型材），由于鋁耗低（可達到約1%），表面細致一度受到我國廠商歡迎。但由于以氟離子為主體的槽液，帶來了更為嚴重的污染，一度引起沸沸揚揚的議論。機械浸蝕法具有操作成本低、環(huán)境效益好和表面細致無條痕的優(yōu)點，首先在法國和意大利等歐洲 推廣應用。我國在90年代中期，福建三源鋁業(yè)和浙江棟梁鋁業(yè)分別從意大利和西班牙引進機構拋丸機和機械拋光（掃紋）機及相關工藝，順利運轉至今并收到極好的效益。此后廣東和江蘇等省多家工廠陸續(xù)從國外進口多臺設備，同時我國自制設備也已進入市場，價格只有進口設備的1/5～1/8左右。不論機械拋丸（或稱噴砂）還是機構拋光（鏡面或緞面拋光）都可以使鋁耗控制在1%以下，而且外觀均勻細致，裝飾效果好。作者根據國內外生產實踐，機械浸蝕處理替代傳統(tǒng)的化學浸蝕（酸或堿浸蝕），以我國鋁型材的外觀檔次。1.2陽極氧化的工藝和設備進步：陽極氧化工藝在過去的20年中沒有根本性的變化。硬質陽極氧化技術在這期間有不少進步。突破陽極氧化法拉第區(qū)的“火花”陽極氧化和弧氧化已經商品化。而鋁型材近期開發(fā)的高速陽極氧化技術（HEA技術）還未獲得廣泛工業(yè)應用。1.2.1脈沖陽極氧化電源：在70～80年代國外曾廣泛宣傳介紹。由于實驗數據大多選自高電流密度（如>3A/d㎡）的硬質膜，隨后在建筑鋁型材陽極氧化工藝中應用時，未得到明顯的效果，因而未得到大面積推廣應用。進一步實踐表明，在生產厚膜（膜厚>20μm）時，脈沖法對于封孔質量比較有利，這就說明電流回復效應可以幫助氧化膜生成過程中的散熱，降低由于溫度升高造成的膜的溶解作用，防止氧化膜孔口的擴大，有利于硬度和致密度的提高，同時也有助于封孔作用。而對于鋁型材標準陽極氧化工藝，電流密度低（一般在1～1.5A/d㎡），膜厚要求僅10μm，氧化過程放熱并不嚴重，因此未顯示出明顯優(yōu)點。作者認為在硬質陽極氧化或厚膜生產時，脈沖電源還是很有實際意義的。1.2.2鋁離子去除的離子交換裝置：陽極氧化硫酸槽液去除鋁離子的離子交換裝置對于優(yōu)化工藝措施具有實際意義。以往在硫酸槽液中Al3＋超過20g/L時部分排放槽液重新調整，不可避免地造成Al3＋含量周期性波動。為了穩(wěn)定陽極氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我國某些引進線中進口了日本或意大利的Al3＋去除裝置，可能由于當時工藝水平和技術管理的限制，未得到廣泛應用。近年來我國自行生產“回收硫酸自動去Al3＋裝置”，一臺設備每天可去除大約100kg鋁，從而將硫酸中Al3＋控制在設定值，使氧化工藝更加穩(wěn)定和精 確，并同時具有很好的環(huán)境效益。1.3著色技術多種多樣：鋁型材的著色，傳統(tǒng)采用電解著色（即日本人淺田發(fā)明的淺田法，也稱二次電解）。室內裝飾也用染色法獲得豐富多彩的顏色（染色法不適于應用在室外）。近年來，國外已推出多色化技術（即利用光干涉效應著色，日本稱之為三次電解）復合著色（染色后再電解著色）技術，突破了電解著色只有古銅色的框框。但在我國還未實現工業(yè)化生產。1.3.1單鎳鹽電解著色體系：單鎳鹽電解著色體系逐漸增多。歐洲一直以錫鹽著色為主，由于錫鹽和錫鎳混合鹽抗雜質干擾強，對環(huán)境損害小，工業(yè)控制容易，我國一直以錫鹽（和錫鎳混合鹽）為主。而日本則一直青睞于單鎳鹽，并配有與之適應的特殊電源和槽液凈化（如去鈉鉀）裝置。由于單鎳鹽對于淺色系（仿不銹鋼色和香檳色）色差小，色調重復性好，因此我國和歐洲近年來均發(fā)展單鎳鹽著色技術，其槽液成分除MgSO4、H3BO3之外，NiSO4含量一般較高，在100g/L左右，雜質鈉、鉀均要控制，視工藝要求而不同，日本工藝還要控制銨的含量。1.3.2新型上海鋁型材著色電源的引進：電源不是孤立的設備，它必然是特定工藝的配套裝置。我國從日本引進的單鎳鹽電解著色工藝有2類，即日輕的尤尼可爾法（均勻著色之意）和新住化法，其電源并不相同，大體可認為是波形不同的直流著色。而歐洲用于單鎳鹽的著色電源也并非單純的正弦波交流電，如西班牙采用DC（直流）/AC（交流）電源，美國有DC/AC/不對稱AC電源。而意大利的ELCA公司推出多功能著色電源，可以輸出DC.變頻AC及DC和DC/AC疊加等。這種電源可以適用于各種類型的電解著色以及多色化技術。1.3.3顏色多樣化的要求：顏色多樣化促進新的電解著色槽液出現。鈦金色的硒鹽溶液，金黃色的錳鹽溶液在我國已經相當普遍，但由于不像鎳鹽和錫鹽那樣經過國內外長期實踐考驗，這些溶液著色的鋁材在封孔質量，尤其在使用中變色和褪色問題仍值得關注。*近在我國鋁材陽極氧化的工藝中，不時出現一些與國外標準工藝不一致的做法，并未仔細考查和檢驗（只為了降低成本）匆匆上馬，作者以為對于長期使用效果和生產環(huán)境效益存在不少隱患。1.4封孔方法百花齊放：當前冷封孔仍是我國建筑鋁型材陽極氧化膜占 多數的封孔方法，這是與80年代大量從歐洲引進工藝和設備有關。冷封孔的水質要求不高，工藝控制容易，比較適合我國生產現狀。當前歐洲主要采用冷封孔和高溫蒸汽封孔，后者似有發(fā)展之趨勢。日本至今不認可冷封孔工藝，青睞于沸水的水合封孔或電泳（ED）封孔。與沸水封孔和Ni和F的冷封孔相比較，高溫蒸汽封孔正好彌補了它們的缺點，其操作條件在100～110℃，壓力稍高于大氣壓下進行，封孔速度比沸水封孔快，對水質和pH控制不嚴，不會起 ，既不會發(fā)生有機染料在封孔時流失，又沒有環(huán)境污染（Ni和F）之慮。這是一個保證封孔和環(huán)境質量的好方法。我國至今仍未解決冷封孔槽液在操作中氟離子頻繁補充的問題，對于封孔工藝穩(wěn)定性帶來極大危害。國內各廠普遍添加氟化銨、氟化氫銨、氟化鈉，甚至 來補充氟離子。但實踐表明往往更加劇氟的貧化。雖然曾經試圖用氟硼酸鹽和氟硅酸鹽來緩解，至今在工業(yè)大生產方面仍未徹底解決。90年代以來，我國研究工作和工業(yè)實踐均證明，在冷封孔之后60～70℃純水洗是提高封孔質量，加速封孔速度從而縮短檢測周期的好辦法，甚至可以提高氧化膜的延性，防止裂紋出現，因此熱水洗與其說促進型材干燥，不如說“冷封孔后處理”更加確切。單純烘干不能代替熱水“后處理”的作用?！袄浞饪缀筇幚怼笔枪に囘M步，也是值得推廣的一項措施。1.5上海鋁型材立式陽極氧化生產線增加：我國的陽極氧化鋁型材生產線，基本上是臥式的。80年代從日本引進的2條生產線效果并不理想而幾乎被人否定。1997年西飛鋁業(yè)公司從日本進口年產12000t立式陽極氧化電泳涂漆自動生產線，技術水平和產量質量較高。20世紀末和21世紀初，四川方舟和廣東堅美先后投產年產20000t和30000t生產線。一般說來，立式線適于大批量生產，年產量以12000～36000t為佳。此時化學藥品和電能消耗均低于臥式線，同時占地少，易于自動化生產。其主要缺點是一次投資的建設費用高，以月產1000t為例，立式線是臥式線建設費用的1.8倍。然而立式陽極氧化生產線，尤其在電泳涂漆情況下，應是未來的*佳選擇。1.6鋁型材表面高聚物涂層的市場份額擴大：如果說80年代在我國建立了建筑鋁型材陽極氧化工藝，那么在90年代門類多樣的電泳涂層、靜電粉末汾層和液體涂層迅速興起。表面光亮的丙烯酸聚合物膜、色彩豐富的粉末噴涂聚酯層和使用性能更佳的氟碳涂層在我國均已建立生產線實現批量生產，大約已占到鋁型材表面處理產品的20%以上，并有不斷擴大的趨勢。電泳（ED）涂層是30多年前在日本開發(fā)的，兼有陽極氧化膜和聚合物涂層雙重優(yōu)點。ED膜以其平滑光亮在日本和東亞受到歡迎，雖然已有白色和各種顏色的ED膜問世，但建筑市場當前仍以透明膜為主。國外雖在研制開發(fā)ED氟碳涂層，但尚未工業(yè)化生產。ED漆早期均從日本進口，現我國基本使用價格便宜的臺灣或國產ED漆，其性能雖遜于日本漆，但可以通過 標準的檢測。粉末靜電噴涂聚酯涂層在歐洲倍受歡迎，市場份額已與陽極氧化相當，其色彩豐富、重現性好、工藝控制方便、環(huán)境效益好，在我國也有不斷擴大之趨勢。聚酯粉末我國已能生產聚酯—TGIC，可滿足建筑業(yè)的需要。歐洲近期開發(fā)的性能更好的新型高壽命粉末，可與碳氟樹脂比美，而這種聚酯—無TGIC粉末在我國尚未使用。性能優(yōu)越的碳氟樹脂涂層在我國已有應用。但涂料只能從外國生產廠進口。含氟的聚合物是已知在環(huán)境中*穩(wěn)定的化合物，目前所謂的碳氟涂料就是指從聚偏二氟乙烯樹脂（PVDF）為基的涂料。美國PPG公司首創(chuàng)，并以Kynar作為商標，世界各地的碳氟涂料廠一般均采用Kynar500或Hylar5000作為基料復配而成。目前我國的碳氟涂料主要從美國的PPG公司、英國的ICI公司和美國的Valspar公司進口，價格雖高但性能十分優(yōu)異。據國外介紹其室外使用壽命保證25年以上，高于電泳層和靜電噴涂層。氟碳液體噴涂一般是多層噴涂，以2層（底漆和面漆）或3層（底漆、面漆和清漆）為*常用，個別也采用4層工藝。每升氟碳涂料一般可噴涂5㎡，據介紹高壓靜電旋杯霧化槍可以把上漆率提高到7㎡.由于氟碳涂料價格極其昂貴并且大批量和小批量供貨價格差別大，所以上漆率仍應是重要的經濟指標。2.二十一世紀頭10年的技術展望：我國鋁型材表面處理的技術與國外相比沒有本質的差別，但是從工藝水平、裝備條件、技術管理、環(huán)保因素、品質指標和產品質量等方面與國外先進水平比較仍有不少差距。作者在近期分別實地考察意大利、德國和日本，并與國外同行面對面交流中，總結概括出以下幾個方面，作為我國建筑鋁型材表面處理工業(yè)在下一個十年中技術發(fā)展的借鑒和參考。2.1上海鋁型材清潔陽極氧化工藝更加重視和發(fā)展：隨著我國環(huán)境意識不斷增加，清潔工藝必然會不斷發(fā)展。陽極氧化工藝生產各工序廢液采取閉路循環(huán)回收，逐步實現低排放直至零排放（zero－discharge）工藝已在歐洲和日本采用。陽極氧化槽液用離子交換法除去鋁離子回收硫酸；堿浸蝕槽液利用結晶器和真空過濾排出氫氧化鋁回收堿；鎳鹽電解槽液及其水洗槽分別選用離子交換法和反滲透法回收硫酸鎳并除去雜質；冷封孔槽液用過濾法和離子交換法除去固體沉淀和金屬雜質；ED漆槽分別選擇離子交換精制和反滲透法回收。全部清洗水通過中和、絮凝、澄清和壓濾除去料渣，而澄清液經過反滲透后回收重用，零排放的清潔工藝無疑是全世界工業(yè)界都在追求的方向。由于技術和經費的原因在我國只能分步驟進行。在實際操作和設計陽極氧化生產線的時候，情況要復雜的多。堿浸蝕槽液如采用結晶過濾的方法，其氫氧化鈉濃度必然不高，此時不可能得到十分滿意的啞光表面，那么堿浸蝕的閉路循環(huán)設計應該重新考慮改進，因此實際上它適于機械浸蝕法的工藝。同理其他工藝的閉路循環(huán)設計也必然要與生產工藝和產品特征相結合來考慮。但是無論如何，閉路循環(huán)設計不僅具有環(huán)境保護的特點，而且使陽極氧化各工序的工藝參數控制更加精 確，從而進一步穩(wěn)定和提高了陽極氧化膜的質量。2.2靜電粉末噴涂工藝更加受到歡迎：由于色彩豐富，環(huán)境效益好，靜電粉末噴涂在我國發(fā)展更加迅速。涂層粉末也會朝方向發(fā)展，擺脫單一的聚酯—TGIC粉末的狀態(tài)，涂層外觀也從單色向木紋、大理石和圖案等裝飾性更強的方向發(fā)展。意大利和德國都在我國展出過此類產品。靜電粉末噴涂的鋁型材一般只有均勻單一的顏色，木紋和大理石外觀是在原粉末涂層上進行類似絲網印刷工藝，將第二種顏色的粉末加到原粉末涂層上，再進行統(tǒng)一的固化處理，這也就是說新工藝只是在原來噴涂設備的基礎上增補設備就可以實現?？捎糜阡X型材，更適用于鋁板的表面處理。金相鑒定表明粉末涂層與基體之間以及兩種粉末之間有機結合。作者參觀意大利NATURALL工藝生產車間后，感覺技術思路明確，工藝操作簡單，適合在我國推廣使用。另一類獲得本紋和圖案效果的是轉印法，即在第1次噴涂層基礎上，將塑料膜或紙上的木紋圖案在加熱下轉移到表面，此方法簡單易行，關鍵在于轉印上去花紋的使用壽命。粉末噴涂的化學預處理，從環(huán)境考慮，應開發(fā)低鉻和無鉻化學轉化處理。從克服絲狀腐蝕出發(fā)，也可以用陽極氧化膜作為粉末噴涂層的底層，兩者都是鉻化處理的*佳替代方法。而無鉻化學轉化膜處理的添加劑應是我國急待開發(fā)的品種。2.3上海鋁型材電泳涂層可以抵御污染大氣
ED膜和粉末涂層都是高聚物涂層，可以有效地抵御污染大氣和海洋大氣的腐蝕。而ED膜下有陽極氧化膜，不存在膜下絲狀腐蝕的危險，可望成為污染大氣中理想的表面處理手段。長期以來我們印象中的電泳漆只是透明的聚丙烯樹脂，近年來日本的電泳漆不論品種還是質量都發(fā)生明顯變化。除了我們熟悉的透明有光漆外，還有啞光漆以及白色電泳漆等，都已用在建筑鋁合金門窗上。至于電泳漆的質量也已經可以和粉末涂層相媲美。西班牙SIDASA公司曾檢測了Honnystone的耐光性，并與粉末靜電噴涂聚酯—TGIC涂層作了比較，結果表明顏色變化基本相同，涂層都不起泡，但光澤保持率Honnystone明顯優(yōu)于粉末涂層。443h暴露實驗，Honnystone光澤保持率仍有79%～81%，而粉末涂層只剩下49～43%，這說明電泳涂層的性能有了明顯提高。日本的建筑鋁型材陽極氧化膜的90%用電泳涂漆封孔的，另外10%也選擇高溫沸水封孔工藝。據日方介紹這與日本是個島國，沿海地區(qū)大氣鹽份較高，并經過大氣污染的工業(yè)發(fā)展階段有關。而電泳涂漆層比封孔的陽極氧化膜具有更好的抗海洋大氣和污染大氣的能力。作者估計在我國南方沿海各省和酸雨嚴重地區(qū)電泳涂層具有明顯的優(yōu)勢，參照日本ED膜的市場份額，我國在下一個10年中有相當大的發(fā)展空間。2.4陽極氧化技術之進步以節(jié)能為目的：眾所周知，陽極氧化的工藝參數已數十年未變化，溶液的硫酸濃度和鋁離子范圍、溫度和電流密度均已列入各國標準。為了提高陽極氧化效率，加快成膜速度，必然要求在保證氧化膜性能的前提下盡量加大電流密度，并想方設法提高成膜系數。氧化膜厚度是與通過的電量（即電流乘以時間）庫侖值成正比，并因合金不同而異。例如，對于鋁合金1100、5005、5052和6063，生成25μm氧化膜需要4700庫倉/d㎡；而6061、6082和6300鋁合金則需要5500庫倉/d㎡.此時若外加電流密度為1.5A/d㎡，則生成20μm氧化膜需要時間為44min，則成膜速度為0.46μm/min.而意大利新近開發(fā)的高速陽極氧化技術（HEA）成膜速度可提高到1.2μm/min以上，據說可在25℃下電流密度達3A/d㎡穩(wěn)定地操作。HEA技術是一個整體設計，包括化學、物理和機械三方面配合而成?；瘜W因素有溶液成分和添加劑引入；物理因素有攪拌方法、冷卻系統(tǒng)以及溶液溫度與電流密度的組合等；機械因素指多功能電腦控制整流器，其中陽極氧化工藝過程計算機（APC）裝置是很有用的。2.5多色彩一直是著色的追求目標：鋁陽極氧化膜的電解著色，色彩是單調的古銅色，尋求多色彩一直是陽極氧化工作者的目標。染色雖可獲得豐富多彩的顏色，但耐光性差不適于戶外使用，而且一種顏色要一個槽子十分麻煩，復合著色仍擺脫不了上述困難，也未在歐洲實現大規(guī)模工業(yè)化生產。利用光干涉原理得到藍、灰、綠、黃和紫色的各種干涉色已有大量文獻報道，但一直被人們認為難于工業(yè)控制而視為實驗室工藝。近年來意大利和日本在世界各地約有10余條多色化生產線問世，日本稱之為三次電解法。作者等曾在意大利的Italtecno公司的中試線上，在DrStrazz指導下操作，并參觀位于丹麥哥本哈根市附近的生產線和日本昭和鋼機一工場三次電解車間，又考察了日本西武百貨大樓和哥本哈根機場三號門的應用現場，證明顏色一致，無明顯色差，突破古銅色框框，具有獨特的裝飾效果。我國浙江棟梁鋁業(yè)引進意大利技術和設備，在該廠原有陽極氧化和電解著色的基礎上，增加意大利設備于2001年4月 次生產出多色化鋁材，顏色均勻，重復性好，控制方便，已達到批量生產之要求。雖然該技術對原材料和陽極氧化工藝控制要求甚嚴，但也不是高不可攀和不可企及的技術。棟梁鋁業(yè)多色化的開工和今后的推廣可以改變傳統(tǒng)古銅色的單調局面，使建筑業(yè)獲得更多的鋁型材的顏色選擇。2.6改善生態(tài)環(huán)境是封孔工藝的發(fā)展方向：鋁氧化膜的封孔方法很多，我國對于熱封孔、ED膜和冷封孔都比較熟悉，尤其是冷封孔用的比較普遍，但是Ni2＋和F的污染不可輕視。歐洲出于生態(tài)之考慮，進行了一系列研究，首先開發(fā)鎳基無氟中溫封孔，再發(fā)展到無鎳無氟中溫封孔，甚至無金屬離子中溫封孔，這條發(fā)展道路值得我們借鑒，可能也會成為我國今后的發(fā)展方向，現簡介如下：2.6.1鎳基無氟中溫封孔鎳基（醋酸鎳為宜）有利于提高封孔質量，可以穩(wěn)定膜孔中有機染料分子，其典型溶液為：NiAC3～4g/L（無氟）、抑灰劑100mg/L、溫度75～85℃、封孔時間1～2min/μm、或Ni2＋0.4～1.1g/L、F－30～90mg/L（低氟）、潤濕劑0.2～0.6mg/L、抑灰劑10～40mg/L、溫度75℃、封孔時間0.5min/μm。2.6.2無鎳無氟封孔：用堿金屬或堿土金屬替代鎳離子，如鎂、鋰和鉀等。封孔溫度75℃，pH6.3，封孔時間按1～2min/μm操作。工業(yè)實踐表明封孔質量可以通過國際標準的檢測，槽液壽命和節(jié)能效果都比較滿意。另外也鈦和鋯鹽的冷封孔，由于沒有毒性，封孔質量達到磷鉻酸失重10mg/d㎡而引起廣泛興趣，操作條件如下：鈦或鋯氟化絡合物3～10g/L硅酸鹽＞0.5g/L硫脲＞5g/L溫度25～35℃封孔時間0.5～1.0min/μm 2.6.3無金屬離子中溫封孔。2.7新技術的發(fā)展：研究中的新技術很多，有些可能已接近商品化階段，而有些只停留在實驗室階段，在此只能略舉一二。新技術的發(fā)展一是日本曾用周期反向電流技術，在陽極氧化的硫酸溶液中，完成電解浸蝕除去擠壓條紋。該技術雖仍處于實驗階段，但一旦成功，則具有十分重要技術和經濟價值，并可以從根本上改變鋁材的預處理方法。二是新西蘭開發(fā)的電腦設計，通過兩次著色陽極氧化，獲得兩種顏色的圖案裝飾效果，作為室內裝飾的鋁板十分別致，富有創(chuàng)意，新西蘭稱之為Aluart，展示鋁的藝術效果之內涵。此外，隨著噴涂的迅速推廣，生態(tài)預處理技術和無鉻添加劑必然會發(fā)展。相對于國外，我國比較滯后，在未來10年中我國一定會得到重視和迅速開發(fā)。
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