铝型材表面处理技术发展历程及未来展望

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1、铝型材表面处理技术发展历程及未来展望为了满足用户的需要，建筑用铝材一般经过表面处理才能投放市场。建筑铝材的表面保护方法，当前不外乎3种：（1）阳极氧化，20世纪50年代已引入铝合金门窗，至今仍是铝门窗方面常用的表面处理措施；（2）阳极氧化后电泳丙烯酸树脂，日本在20世纪60年代已商品化，欧洲到70年代开始使用，目前还主要在亚洲地区应用。该技术当前已由透明光亮膜发展到无光透明膜和彩色膜，品种更趋多样化，工业控制和产品质量都比较稳定；（3）化学转化处理后静电喷涂包括静电粉末喷涂和静电液相喷涂，静电液相喷涂氟碳树脂在20世纪60年代，美国已实现商品化

2、。而静电粉末喷涂热固性聚酯涂层，60年代末在欧洲已实现商品化，当前仍是欧洲各国占优势的表面处理手段。时至今日，单一阳极氧化的铝门窗在国内外市场均明显缩小日本青睐于电泳涂层，白色电泳涂层发展很快，并在欧洲得到应用。静电粉末喷涂以其色彩多样、控制方便、环境保护、性能优良等原因，已成为欧美的首选表面处理方法。近年来静电粉末喷涂市场在我国也在迅速扩大之中。　　1.20世纪90年代的技术发展　　过去10年中，我国铝材（尤其是铝型材）得到突飞猛进的发展，铝型材的生产规模已接近每年100万吨。在国外先进工艺和进口设备的带动下，我国铝型材生产技术在阳极氧化工艺

3、和设备方面有了新的进步，而且建立了静电粉末喷涂和静电液相喷涂、电泳涂层等最新型生产线，国外的前沿技术在我国已经萌芽，有了程度不同的发展。　　1.1阳极氧化预处理工艺更新　　阳极氧化预处理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和杂质，获得均匀洁净的铝表面，有利于优质阳极氧化膜的形成。我国用户还要求去除挤压条纹，获得均一美观表面。早期采用碱浸蚀法得到哑光表面，但过度浸蚀使铝损耗很大，一般达到3%～5.5%，不仅增加成本，而且引起严重的环境问题，形成哑光表面又伴随暴露型材本身固有的组织缺陷。此后日本在我国推出酸浸蚀法（日本国内基本上不用于铝型材），由于铝耗低

4、（可达到约1%），表面细致一度受到我国厂商欢迎。但由于以氟离子为主体的槽液，带来了更为严重的污染，一度引起沸沸扬扬的议论。机械浸蚀法具有操作成本低、环境效益好和表面细致无条痕的优点，首先在法国和意大利等欧洲国家推广应用。我国在90年代中期，福建三源铝业和浙江栋梁铝业分别从意大利和西班牙引进机构抛丸机和机械抛光（扫纹）机及相关工艺，顺利运转至今并收到极好的效益。此后广东和江苏等省多家工厂陆续从国外进口多台设备，同时我国自制设备也已进入市场，价格只有进口设备的1/5～1/8左右。不论机械抛丸（或称喷砂）还是机构抛光（镜面或缎面抛光）都可以使铝耗控制

5、在1%以下，而且外观均匀细致，装饰效果好。作者根据国内外生产实践，推荐机械浸蚀处理替代传统的化学浸蚀（酸或碱浸蚀），以提升我国铝型材的外观档次。　　1.2阳极氧化的工艺和设备进步　　阳极氧化工艺在过去的20年中没有根本性的变化。硬质阳极氧化技术在这期间有不少进步。突破阳极氧化法拉第区的“火花”阳极氧化和微弧氧化已经商品化。而铝型材近期开发的高速高效阳极氧化技术（HEA技术）还未获得广泛工业应用。　　1.2.1脉冲阳极氧化电源　　在70～80年代国外曾广泛宣传介绍。由于实验数据大多选自高电流密度（如>3A/d㎡）的硬质膜，随后在建筑铝型材阳极氧化

6、工艺中应用时，未得到明显的效果，因而未得到大面积推广应用。进一步实践表明，在生产厚膜（膜厚>20μm）时，脉冲法对于封孔质量比较有利，这就说明电流回复效应可以帮助氧化膜生成过程中的散热，降低由于温度升高造成的膜的溶解作用，防止氧化膜孔口的扩大，有利于硬度和致密度的提高，同时也有助于封孔作用。而对于铝型材标准阳极氧化工艺，电流密度低（一般在1～1.5A/d㎡），膜厚要求仅10μm，氧化过程放热并不严重，因此未显示出明显优点。作者认为在硬质阳极氧化或厚膜生产时，脉冲电源还是很有实际意义的。　　1.2.2铝离子去除的离子交换装置　　阳极氧化硫酸槽液去

7、除铝离子的离子交换装置对于优化工艺措施具有实际意义。以往在硫酸槽液中Al3＋超过20g/L时部分排放槽液重新调整，不可避免地造成Al3＋含量周期性波动。为了稳定阳极氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我国某些引进线中进口了日本或意大利的Al3＋去除装置，可能由于当时工艺水平和技术管理的限制，未得到广泛应用。近年来我国自行生产“回收硫酸自动去Al3＋装置”，一台设备每天可去除大约100kg铝，从而将硫酸中Al3＋控制在设定值，使氧化工艺更加稳定和精确，并同时具有很好的环境效益。　　1.3着色技术多种多样　　铝型材的着色，传统采用电解着色（即日本人浅

8、田发明的浅田法，也称二次电解）。室内装饰也用染色法获得丰富多彩的颜色（染色法不适于应用在室外）。近年来，国外已推出多色化技术（即利用光干涉效应着色，日