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鋁合金型材表面處理概述
艾普斯 丨 2017.08.21 丨 3628
1.1鋁合金型材表面處理概述:
鋁合金型材表面處理的目的是要解決或提高材料防腐性、裝飾性和功能性三方面的問題。鋁的腐蝕電位較負、腐蝕比較嚴重,特別是在與其他金屬接觸時,鋁型材的電偶腐蝕問題極其突出。因此,防護性主要是防止鋁腐蝕和保護金屬,陽極氧化膜和涂覆有機聚合物涂層等是常用的表面處理手段。裝飾性主要從美觀出發(fā),提高材料的外觀品質(zhì)。功能性是指賦予金屬表面的某些化學(xué)或物理物性,比如增加硬度,提高耐磨損性、電絕緣性、親水性或賦予材料新的功能(電磁功能、光電功能等),形成了具有廣泛潛在用途的嶄新領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中,單獨解決某一方面的情況比較少見,往往需要綜合兼顧考慮。對于建筑用鋁合金型材來說,由于要求其具有耐蝕、耐候、耐磨、外觀裝飾好和使用壽命長等綜合性能,必須進行后續(xù)的表面處理以使其有表面保護層和裝飾層,同時要求其具有能批量工業(yè)生產(chǎn)而且成本低,控制容易和生產(chǎn)穩(wěn)定等特點,因此,建筑鋁型材的表面處理必須兼顧使用和生產(chǎn)兩方面的要求。鋁型材表面處理方法可以分為:表面機械處理;表面化學(xué)處理;表面電化學(xué)處理;噴涂高聚物(物理處理);其他物理方法處理。表面機械處理通常只是作為預(yù)處理手段,包括噴砂、噴丸、掃紋或拋光,為進一步表面處理提供均勻、平滑、光潔或有紋路、或有光澤的美觀表面,但表面機械處理一般不是表面處理的最終措施。也就是說,表面機械處理后的表面并非是使用狀態(tài)的表面。
表面化學(xué)處理,一般有化學(xué)預(yù)處理和化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。化學(xué)預(yù)處理也不是最終的表面處理措施,如脫脂、堿洗、酸洗、化學(xué)拋光等,使鋁型材表面獲得潔凈、無氧化膜或光亮的表面狀態(tài),以保證和提高后續(xù)表面處理(如陽極氧化)的質(zhì)量。而化學(xué)轉(zhuǎn)化處理,如鉻化、磷鉻化、無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化等,既可能是以后噴涂層的底層,也可是一種最終表面處理手段。鉻化膜是現(xiàn)在仍在采用的一種鋁型材的保護膜。鋁型材表面化學(xué)鍍鎳又叫無電鍍鎳,也可以說是一種得到金屬鍍層的表面化學(xué)處理。
表面電化學(xué)處理中的陽極氧化膜應(yīng)用非常廣泛,是解決鋁型材保護、裝飾和功能的重要方法。電鍍是鋁工件作為陰極的一種電化學(xué)處理過程,被鍍金屬以電化學(xué)還原方式,在鋁型材的表面沉積形成電鍍層。近年興起的微弧氧化,也叫火花陽極氧化、微等離子體氧化,是電化學(xué)過程與物理放電過程共同作用的結(jié)果。陽極氧化膜一般是非晶態(tài)的氧化鋁,而微弧氧化膜則含有相當數(shù)量的晶態(tài)氧化鋁,這是一個硬度很高的高溫相,因此微弧氧化膜的硬度特別高,耐磨性能特別好。
噴涂高聚物,即有機聚合物涂層在建筑鋁型材表面處理方面發(fā)展迅速,幾乎與陽極氧化平分秋色。目前工業(yè)上廣泛采用的有機聚合物是聚丙烯酸樹脂(電泳涂層)、聚酯(粉末涂料)、聚偏二氟乙烯(氟碳涂料)等。聚酯粉末是靜電粉末噴涂的主要成分,一般在鋁材的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜上噴涂,當前在鋁型材上已經(jīng)大量應(yīng)用。聚丙烯酸樹脂的水溶性涂料作為電泳涂層也已使用多年,溶劑型丙烯酸涂料也可以用靜電液體噴涂成膜。氟碳涂料也采用靜電液體噴涂,現(xiàn)在認為是耐候性最佳的涂層。但是溶劑型涂料不可避免有毒的有機化合物(VOC0)的揮發(fā),從而造成大氣污染,并存在著火的危險。歐洲已經(jīng)開發(fā)出耐候性接近氟碳涂料的新一代高耐用粉末,并列入歐洲涂層規(guī)范(Qualicoat),稱之為{“二類粉末”。此外,氟碳粉末也已經(jīng)問世,國外已進入商品市場。
經(jīng)過20余年的發(fā)展,中國鋁型材表面處理的生產(chǎn)工藝已經(jīng)涵蓋世界上所有的先進技術(shù),包括陽極氧化、聚丙烯酸電泳涂漆、聚酯粉末噴涂、PVDF或聚丙烯酸液相噴涂等,技術(shù)門類齊全,花色品種豐富多彩。生產(chǎn)的技術(shù)裝備和工藝水平,產(chǎn)品質(zhì)量和品種類型都已經(jīng)接近或達到國際先進水平。
陽極氧化著色處理(包括電泳涂漆)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品目前約占建筑鋁型材市場的一半,電泳漆仍以透明的有光漆為主,消光漆和彩色漆也已經(jīng)開始采用。近年來粉末噴涂鋁型材生產(chǎn)發(fā)展很快,目前在全國大約占有到50%以上的市場。在經(jīng)濟發(fā)達的長三角地區(qū)和珠三角地區(qū),粉末噴涂型材的市場份額估計還會更高一些,有超過60%以上的趨勢。
從20年前進口的年產(chǎn)3000t簡單的小型臥式陽極氧化生產(chǎn)線,到目前已引進投產(chǎn)的多條具世界先進水平的年產(chǎn)3萬t以上的大型立式陽極氧化和粉末噴涂生產(chǎn)線,陽極氧化的發(fā)展之迅速可見一斑。國外使用過的表面處理技術(shù),除了個別的品種外,我國鋁型材表面處理技術(shù)正在迅速發(fā)展過程中將其不斷淘汰、選擇、融合和提高,形成了目前鋁合金建筑型材3大系列的表面處理技術(shù),即陽極氧化著色系列、陽極氧化電泳涂裝系列及有機聚合物靜電噴涂系列。其裝備水平、工藝特點和產(chǎn)品質(zhì)量不斷發(fā)展提高,基本上已經(jīng)達到國際先進水平。我國規(guī)模較大的公司如:遼寧忠旺、廣東鳳鋁、廣東亞鋁、臺山金橋等已經(jīng)陸續(xù)建立性能檢測設(shè)備比較齊全的質(zhì)檢中心,對于規(guī)范現(xiàn)代化生產(chǎn)管理、提升產(chǎn)品品種和質(zhì)量,提高國際競爭力和企業(yè)經(jīng)濟效益等方面都具有特別重要的意義,我國正從鋁合金型材生產(chǎn)大國向鋁合金型材生產(chǎn)強國邁進。