鋁型材具有密度小、質(zhì)量輕、加工性和可塑性強的特點，廣泛應(yīng)用在建筑家居領(lǐng)域。在建筑金屬型材中，鋁型材占比在80%以上，早在2010年我國建筑鋁型材年產(chǎn)量就超過了500萬t，是世界建筑鋁型材 生產(chǎn)大國。鋁型材在大氣中能自然氧化生成一層致密的Al2O3氧化膜，但是通常情況下這層氧化膜的厚度很薄，很容易受損失去保護作用。此外，未經(jīng)表面處理的鋁型材外觀單一，容易審美疲勞。鋁型材的表面處理有兩大作用，一是防止腐蝕的發(fā)生，有效延長使用壽命；二是可以掩蓋鋁型材在加工過程中導(dǎo)致的少量表面瑕疵，并帶來各種豐富多彩的表面效果，裝飾性大大提高。本文從涂層性能和應(yīng)用性能兩個方面對建筑鋁型材3種不同的表面處理方式進行了對比，并且結(jié)合粉末涂裝的特點，總結(jié)分析了作為粉末涂料重要發(fā)展方向的耐候性以及低溫固化的研究進展情況。指出粉末涂料的耐候性能還需要進一步提高以擴大應(yīng)用，同時在烘烤固化環(huán)節(jié)的能耗需要進一步降低。?1粉末噴涂在建筑鋁型材表面處理中的優(yōu)勢，目前鋁型材的表面處理主要包括陽極氧化、電泳涂裝和粉末噴涂3種。通常完整的陽極氧化工藝流程需要經(jīng)過機械預(yù)處理、化學(xué)前處理、陽極氧化、著色和封閉5道工序。電泳涂裝工藝與陽極氧化工藝大體一致，區(qū)別在于電泳涂裝在陽極氧化著色工序之后用電泳涂裝工序取代了封閉工序。所以經(jīng)過電泳涂裝的鋁型材表面其實是陽極氧化膜和電泳涂層的復(fù)合膜，又稱陽極氧化復(fù)合膜。粉末噴涂也需要化學(xué)前處理，之后進行靜電噴涂粉末涂料。鋁型材的3種表面處理得到的涂膜性能上各有特點。陽極氧化在早期是我國建筑鋁型材表面處理的*主要方式，陽極氧化膜具有高的耐磨性、良好的絕熱絕緣性能和抗蝕性能，現(xiàn)在仍是鋁型材表面處理的主要方式之一。電泳涂裝成熟于日本，日本是個海洋氣候 ，四面環(huán)海，海鹽粒或者混有海沙的灰泥引起的鋁型材腐蝕問題比較突出，陽極氧化處理工藝難以實現(xiàn)這種高腐蝕環(huán)境下的有效保護。電泳涂裝具有優(yōu)異的耐候性和抗腐蝕性，同時外觀亮麗，易于清掃，因此得到了迅速發(fā)展。美國佛羅里達暴曬試驗數(shù)據(jù)顯示，電泳涂裝得到的陽極氧化復(fù)合膜（5a的保光率）與氟碳涂層相當，色差還小于氟碳涂層。然而電泳涂裝也存在漆膜易劃傷的缺陷，此外作為基層的陽極氧化膜韌性差，在機械應(yīng)力或熱應(yīng)力下容易發(fā)生開裂，有報道顯示冷封孔的陽極氧化膜只能承受66℃烘烤，在82℃下烘烤只有一半的試樣合格。20世紀90年代初，粉末噴涂開始在我國鋁型材的表面處理中規(guī)?；瘧?yīng)用，近10a來發(fā)展迅速。粉末噴涂的性能優(yōu)勢并不明顯。如在外觀平整度和涂膜均勻性上不如陽極氧化和電泳涂裝、耐候性能介于陽極氧化和電泳涂裝之間，但耐磨性、耐酸性和柔韌性明顯優(yōu)于陽極氧化和電泳涂裝。建筑鋁型材作為一種半 性結(jié)構(gòu)，耐久性至關(guān)重要，因而抵抗機械作用與抗老化保持涂膜的完整性和功能性尤為重要。通常使用的電泳漆是丙烯酸涂料，具有非常優(yōu)異的耐候性，GB 5237―2008加速耐候性*低級別也要求1000h氙燈老化保光率＞80%，*高級別甚至要求4000h氙燈老化保光率＞80%；建筑鋁型材通用型粉末涂料主體結(jié)構(gòu)是聚酯樹脂，其耐候性比丙烯酸略差，GB 5237―2008加速耐候性*高級別也僅要求1000h氙燈老化保光率＞90%。這表明電泳涂裝耐候性平均值明顯高于粉末噴涂，建筑鋁型材的粉末涂裝耐候性已經(jīng)落后于實際需求。在應(yīng)用上粉末噴涂優(yōu)勢較大。粉末噴涂可以實現(xiàn)多達幾千種色彩和各式各樣的紋理裝飾效果，這是陽極氧化和電泳涂裝所難以達到的。另外，粉末噴涂環(huán)保優(yōu)勢明顯。陽極氧化和電泳涂裝工藝中，水和電的消耗是相當大的，在氧化工序中，整流機的輸出電流可達到8~11kA，電壓在15~17.5V（硫酸直流陽極氧化工藝氧化電壓一般為12~18V），噸電耗可達1000度左右。此外，陽極氧化、著色和封閉工序需使用大量的酸、堿和鎳鹽等，廢水和廢氣后處理壓力大。粉末噴涂前處理工序比陽極氧化前處理工序簡便，主要為脫脂與鉻化，無需陽極氧化和電泳工序，能耗較低。粉末涂料不含溶劑，VOC排放幾乎為0，環(huán)保壓力小。鋁型材粉末涂裝相比陽極氧化和電泳涂裝耗電量要少很多。但是目前主流粉末涂料的固化溫度高達180~200℃，其能源消耗仍然不可忽視，降低粉末涂料固化條件是長期發(fā)展的趨勢。2建筑鋁型材粉末涂料研究進展，近幾年來， 和社會對環(huán)保的要求越來越高，政策導(dǎo)向逐漸限制和減少高能耗高污染的生產(chǎn)工藝使用的趨勢十分明顯，粉末涂裝迎來了發(fā)展的良機。然而，要擴大粉末涂裝在建筑鋁型材表面處理中的應(yīng)用，粉末涂裝在保持自身應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，提高耐候性彌補性能上的不足同時降低粉末涂料固化溫度減少能耗是必經(jīng)的過程。2.1粉末涂料的耐候性改進，國內(nèi)外對粉末涂料耐候性有較多研究。在粉末涂料用聚酯樹脂合成中，適當加大間苯二甲酸的比例減少對苯二甲酸的用量，以及盡量使用新戊二醇、減少使用或不用乙二醇以保證耐候性，已經(jīng)得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認同。然而常規(guī)的間苯二甲酸替代法存在機械性能變差的問題，目前國內(nèi)商品化的超耐候聚酯樹脂絕大部分采用全間苯二甲酸方案。而這一類型的超耐候聚酯樹脂制備得到的粉末涂層，通常其反沖只能達到20cm，機械性能差是這些超耐候樹脂面臨的共同問題。在各種類型的粉末涂料中，氟碳粉末涂料的耐候性能*佳，可達到超耐候的要求。鞏永忠等對氟碳粉末涂料及其關(guān)鍵原材料氟碳樹脂進行了長期研究。目前PEVE氟碳粉末的加工性能已經(jīng)大大改善，使用與常規(guī)粉末涂料相同的設(shè)備和工藝制備得到的FEVE氟碳粉末涂料通過了QUALICOAT―2009Ⅲ和AAMA2605―2005認證。固化溫度也降低到了180~200℃，機械性能和附著力都不存在應(yīng)用問題。然而FEVE氟碳樹脂加工工藝復(fù)雜，價格昂貴限制了其的應(yīng)用。為降低成本，國內(nèi)粉末涂料廠家在常規(guī)粉末涂料中引入部分氟碳樹脂，通過拼用或?qū)臃蛛x的技術(shù)制得耐候性優(yōu)異的粉末涂料，在降低成本的同時提高了氟碳樹脂的潤濕性能和機械性能。魏育福等在TGIC固化粉末涂料中引入6%~17%的FEVE氟碳樹脂，制備得到的粉末涂料仍具有非常優(yōu)異的耐候性，其1000h氙燈老化保光率在90%以上。張云偉通過環(huán)氧粉末涂料與氟碳粉末涂料干混，通過環(huán)氧樹脂與氟碳樹脂表面能差異實現(xiàn)1次涂裝之后的分層，實現(xiàn)了重防腐和超耐候，制備的涂層2000h氙燈加速老化后保光率仍有90%以上。慶福等將TGIC固化聚酯樹脂與異氰酸酯固化氟碳樹脂拼用制得復(fù)合型超耐候粉末涂料。研究表明當聚酯樹脂與氟碳樹脂的質(zhì)量比為1∶1時其QUV-B 1000h人工加速老化保光率還有60%以上，可很好地實現(xiàn)耐候性和成本的均衡，而同等試驗條件下聚酯樹脂粉末涂料的保光率只有19.1%。通過引入新的耐候性單體，改善聚酯樹脂主體結(jié)構(gòu)的耐候性也是可行的方案。Chang等發(fā)現(xiàn)，使用不含苯環(huán)的單體1,2-環(huán)己烷二甲酸或1,3-環(huán)己烷二甲酸、1,4-環(huán)己烷二甲酸和2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁烷二醇為主體合成的聚酯樹脂，與羥烷基酰胺在約177℃/20min下固化制得的涂膜具有非常優(yōu)異的耐候性。其50%保光率的QUV-B老化時間均在1500h以上；二元酸采用1,2-環(huán)己烷二甲酸的50%保光率的QUV-B老化時間甚至達到了5000h，而常規(guī)聚酯樹脂制備的涂膜50%保光率的QUV-B老化時間在300h以下。楊小青等也發(fā)現(xiàn)使用不含苯環(huán)單體制備得到的聚酯樹脂具有優(yōu)異的耐候性。鄭榮輝等在聚酯樹脂合成過程中引入含氟單體1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、四氟間苯二甲酸、六氟戊二酸，將制備得到的含氟聚酯樹脂與β-羥烷基酰胺固化可制得耐候型優(yōu)異的涂層。然而這些耐候性單體價格遠高于常規(guī)單體，上述無苯環(huán)單體制備得到的涂層還存在Tg較低的缺陷。除了改進成膜物耐候性之外，使用改性填料和助劑來提高粉末涂料的耐候性也有見報道。郭剛和施奇武分別發(fā)現(xiàn)，將經(jīng)過表面改性的金紅石(R)型納米TiO2作為紫外光吸收劑加入粉末涂料中，2%的添加量就可以大幅改善涂層的耐候性。涂清華等研究表明，粉末涂料在高溫高濕的環(huán)境中涂膜表面易出現(xiàn)發(fā)白斑塊，這些發(fā)白斑塊是由于涂層吸水導(dǎo)致的，通過使用10%~40%的經(jīng)過表面處理的BaSO4和Al2O3疏水填料，白斑基本消失，通過提高疏水性來提高涂層的耐候性。2.2低溫固化粉末涂料的研究，目前行業(yè)內(nèi)將固化條件＜160℃的粉末涂料稱為低溫固化粉末涂料。要實現(xiàn)低溫固化需要成膜物具有高的反應(yīng)活性和低的熔融黏度。同時為保證涂膜必要的機械性能和粉末貯存穩(wěn)定性，成膜物固化前的相對分子質(zhì)量不能太低。不同類型粉末涂料里面，能夠滿足建筑鋁型材耐候要求的有TGIC固化體系、羥烷基酰胺固化體系、封閉異氰酸酯固化體系以及丙烯酸粉末涂料等。其中封閉異氰酸酯固化體系由于常用己內(nèi)酰胺封閉固化劑的解封閉溫度高達160℃，難以滿足低溫固化的要求。丙烯酸樹脂具有高活性和優(yōu)異的耐候性能，在低溫固化方面應(yīng)用較多。L·莫恩斯制備了一種可在150℃以下固化得到優(yōu)良涂膜性能的粉末涂料。該粉末涂料由無定形端羧基聚酯樹脂A、無定形或半結(jié)晶形端羧基端羥基雙官能團聚酯樹脂B1和/或結(jié)晶性多元酸B2、縮水甘油基丙烯酸共聚物C、可與羧基反應(yīng)的其他化合物D組成。該粉末涂料在140℃/15min固化后得到的涂膜機械性能與常溫固化粉末涂料相當，QUVA人工加速老化50%保光率時間在2200~2500h，具有優(yōu)異的耐候性。Bin Wu公開了一種半結(jié)晶聚酯樹脂及其制備方法，以半結(jié)晶樹脂與常規(guī)無定形樹脂和縮水甘油基丙烯酸樹脂共擠，制備得到的粉末涂料可在130℃/25min條件下充分固化,具有很好的機械性能和外觀流平。李光等通過選用高環(huán)氧當量丙烯酸樹脂、低環(huán)氧當量丙烯酸樹脂、十二烷二酸以及其他助劑制備了低溫固化丙烯酸粉末涂料。在150℃條件下烘烤20min實現(xiàn)充分固化，涂膜經(jīng)過QUV-A 1400h人工加速老化后保光率在90%以上，并應(yīng)用在鋁輪轂罩光漆上。張劍等通過聚酯樹脂和丙烯酸樹脂共混，在聚酯樹脂低溫固化劑的作用下，制備了戶外MDF用粉末涂料，可實現(xiàn)中波紅外脈沖輻射加熱下130~150℃快速固化。目前耐候性粉末涂料用量*大的TGIC固化體系和羥烷基酰胺固化體系，在低溫固化方面，羥烷基酰胺體系更有優(yōu)勢。由于TGIC的加入對粉末涂料Tg影響非常大，TGIC固化樹脂需要較高的Tg，通常要求在60℃以上，TGIC反應(yīng)活性高，通常都需要添加固化促進劑才能保證在200℃/10min充分固化。而通過固化促進劑能夠?qū)崿F(xiàn)的*低固化溫度也都在160℃以上，因此開發(fā)TGIC低溫固化聚酯難度非常大。鄭榮輝等通過增加支化度高的三元醇的種類和用量，同時在多元酸組分中增加間苯二甲酸的用量并引入馬來酸酐和己二酸，以高活性的均苯四甲酸二酐封端，制備了可實現(xiàn)TGIC體系在140~160℃固化的聚酯樹脂。不過聚酯樹脂的Tg只有53~57℃。常用羥烷基酰胺T-105具有4個官能度，用量少，對粉末涂料Tg的影響比TGIC小得多，反應(yīng)活性高，通常180℃/10 min就可完全固化。馬洪英通過配方優(yōu)化，優(yōu)選三羥甲基丙烷、新戊二醇、2-乙基,2-丁基-1,3丙二醇組合，調(diào)整配方中對苯二甲酸、間苯二甲酸和己二酸的比例，并以偏苯三酸酐作為封端劑量，合成了酸值50mgKOH/g左右，Tg為57℃的聚酯樹脂。該聚酯樹脂以羥烷基酰胺作為固化劑，可實現(xiàn)120℃/40min、130℃/30min、140℃/20min和150℃/15min條件下的完全固化。在上述固化條件下，涂膜均實現(xiàn)了50cm的正反沖，并且QUV-B 240h老化保光率均在80%以上。鄧慕強等通過引入脂肪族1,6-己二醇和脂環(huán)族多元醇1,4-環(huán)己烷二甲醇以及甲基丙烯酸，制備了可實現(xiàn)130~140℃固化的羥烷基酰胺固化聚酯樹脂，Tg在55℃以上。馬志平等引入氫化二聚脂肪酸實現(xiàn)了聚酯樹脂柔韌性和Tg的平衡，采用后加入1,4-環(huán)己烷二甲醇的方式降低了聚酯樹脂的黏度，制備得到的羥烷基酰胺固化樹脂酸值為50~55mgKOH/g，可實現(xiàn)140℃條件下的充分固化。張劍等選用酸值在42~56mgKOH/g的高酸值超耐候聚酯樹脂，以羥烷基酰胺為固化劑，在固化促進劑的作用下，在玻璃鋼表面涂裝實現(xiàn)了150~160℃的快速固化，制備得到的涂膜耐候型優(yōu)異，附著力良好。3結(jié)語：我國建筑鋁型材的3種涂裝工藝在性能上各有特點，在應(yīng)用性能上，粉末涂裝在選擇多樣化和個性化方面具有較大的優(yōu)勢。但是我國粉末涂料在提高耐候性和降低固化溫度減少能耗方面，尚未取得突破性進展。目前氟碳粉末涂料價格昂貴、應(yīng)用受限，成本可接受的耐候改進方案又存在其他性能上的不足；低溫固化粉末涂料商品化產(chǎn)品極少，上游原材料供應(yīng)和下游應(yīng)用市場都有許多困難需要解決。隨著我國人民群眾對環(huán)保問題關(guān)注的不斷提高，政策導(dǎo)向有利于粉末涂裝擴大應(yīng)用比例，但是仍需要行業(yè)內(nèi)加強技術(shù)研發(fā)解決面臨的各種問題。

        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(dǎo)電。未生成氧化膜的檢測室能導(dǎo)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(jīng)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(yīng)用。該技術(shù)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(chǎn)品質(zhì)量都比較穩(wěn)定；（3）化學(xué)轉(zhuǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(nèi)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(yīng)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(shù)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(chǎn)規(guī)模已接近每年100萬噸。在國外先進工藝和進口設(shè)備的帶動下，國鋁型材生產(chǎn)技術(shù)在陽極氧化工藝和設(shè)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(chǎn)線，國外的前沿技術(shù)在我國已經(jīng)萌芽，有了程度不同的發(fā)展。1.1陽極氧化預(yù)處理工藝上海鋁型材更新：陽極氧化預(yù)處理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和雜質(zhì)，獲得均勻潔凈的鋁表面，有利于優(yōu)質(zhì)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(nèi)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 應(yīng)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(gòu)拋丸機和機械拋光（掃紋）機及相關(guān)工藝，順利運轉(zhuǎn)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(shè)備，同時我國自制設(shè)備也已進入市場，價格只有進口設(shè)備的1/5～1/8左右。不論機械拋丸（或稱噴砂）還是機構(gòu)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(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)實踐，機械浸蝕處理替代傳統(tǒng)的化學(xué)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(shè)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(zhì)陽極氧化技術(shù)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(jīng)商品化。而鋁型材近期開發(fā)的高速陽極氧化技術(shù)（HEA技術(shù)）還未獲得廣泛工業(yè)應(yīng)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(shù)據(jù)大多選自高電流密度（如>3A/d㎡）的硬質(zhì)膜，隨后在建筑鋁型材陽極氧化工藝中應(yīng)用時，未得到明顯的效果，因而未得到大面積應(yīng)用。進一步實踐表明，在生產(chǎn)厚膜（膜厚>20μm）時，脈沖法對于封孔質(zhì)量比較有利，這就說明電流回復(fù)效應(yīng)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(zhì)陽極氧化或厚膜生產(chǎn)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(diào)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(shù)管理的限制，未得到廣泛應(yīng)用。近年來我國自行生產(chǎn)“回收硫酸自動去Al3＋裝置”，一臺設(shè)備每天可去除大約100kg鋁，從而將硫酸中Al3＋控制在設(shè)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(shù)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(nèi)裝飾也用染色法獲得豐富多彩的顏色（染色法不適于應(yīng)用在室外）。近年來，國外已推出多色化技術(shù)（即利用光干涉效應(yīng)著色，日本稱之為三次電解）復(fù)合著色（染色后再電解著色）技術(shù)，突破了電解著色只有古銅色的框框。但在我國還未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。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(zhì)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(yīng)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(diào)重復(fù)性好，因此我國和歐洲近年來均發(fā)展單鎳鹽著色技術(shù)，其槽液成分除MgSO4、H3BO3之外，NiSO4含量一般較高，在100g/L左右，雜質(zhì)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(shè)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(shù)。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(xiàn)。鈦金色的硒鹽溶液，金黃色的錳鹽溶液在我國已經(jīng)相當普遍，但由于不像鎳鹽和錫鹽那樣經(jīng)過國內(nèi)外長期實踐考驗，這些溶液著色的鋁材在封孔質(zhì)量，尤其在使用中變色和褪色問題仍值得關(guān)注。*近在我國鋁材陽極氧化的工藝中，不時出現(xiàn)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(chǎn)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(shù)的封孔方法，這是與80年代大量從歐洲引進工藝和設(shè)備有關(guān)。冷封孔的水質(zhì)要求不高，工藝控制容易，比較適合我國生產(chǎn)現(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(jīng)試圖用氟硼酸鹽和氟硅酸鹽來緩解，至今在工業(yè)大生產(chǎn)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(zhì)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(xiàn)，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。“冷封孔后處理”是工藝進步，也是值得的一項措施。1.5上海鋁型材立式陽極氧化生產(chǎn)線增加：我國的陽極氧化鋁型材生產(chǎn)線，基本上是臥式的。80年代從日本引進的2條生產(chǎn)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(chǎn)12000t立式陽極氧化電泳涂漆自動生產(chǎn)線，技術(shù)水平和產(chǎn)量質(zhì)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(chǎn)年產(chǎn)20000t和30000t生產(chǎn)線。一般說來，立式線適于大批量生產(chǎn)，年產(chǎn)量以12000～36000t為佳。此時化學(xué)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(chǎn)。其主要缺點是一次投資的建設(shè)費用高，以月產(chǎn)1000t為例，立式線是臥式線建設(shè)費用的1.8倍。然而立式陽極氧化生產(chǎn)線，尤其在電泳涂漆情況下，應(yīng)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(chǎn)線實現(xiàn)批量生產(chǎn)，大約已占到鋁型材表面處理產(chǎn)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(chǎn)。ED漆早期均從日本進口，現(xiàn)我國基本使用價格便宜的臺灣或國產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(yīng)用。但涂料只能從外國生產(chǎn)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(fù)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(jù)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(jù)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(yīng)是重要的經(jīng)濟指標。2.二十一世紀頭10年的技術(shù)展望：我國鋁型材表面處理的技術(shù)與國外相比沒有本質(zhì)的差別，但是從工藝水平、裝備條件、技術(shù)管理、環(huán)保因素、品質(zhì)指標和產(chǎn)品質(zhì)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(jié)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(shù)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(chǎn)各工序廢液采取閉路循環(huán)回收，逐步實現(xiàn)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(jié)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(zhì)；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(zhì)；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(jīng)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(shù)和經(jīng)費的原因在我國只能分步驟進行。在實際操作和設(shè)計陽極氧化生產(chǎn)線的時候，情況要復(fù)雜的多。堿浸蝕槽液如采用結(jié)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(shè)計應(yīng)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(shè)計也必然要與生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品特征相結(jié)合來考慮。但是無論如何，閉路循環(huán)設(shè)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(shù)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(zhì)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(chǎn)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(wǎng)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(shè)備的基礎(chǔ)上增補設(shè)備就可以實現(xiàn)。可用于鋁型材，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(jié)合。作者參觀意大利NATURALL工藝生產(chǎn)車間后，感覺技術(shù)思路明確，工藝操作簡單，適合在我國使用。另一類獲得本紋和圖案效果的是轉(zhuǎn)印法，即在第1次噴涂層基礎(chǔ)上，將塑料膜或紙上的木紋圖案在加熱下轉(zhuǎn)移到表面，此方法簡單易行，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)印上去花紋的使用壽命。粉末噴涂的化學(xué)預(yù)處理，從環(huán)境考慮，應(yīng)開發(fā)低鉻和無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)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(xué)轉(zhuǎn)化膜處理的添加劑應(yīng)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(zhì)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(zhì)量也已經(jīng)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(jié)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(jù)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(jīng)過大氣污染的工業(yè)發(fā)展階段有關(guān)。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(shù)之進步以節(jié)能為目的：眾所周知，陽極氧化的工藝參數(shù)已數(shù)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(shè)法提高成膜系數(shù)。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(shù)（HEA）成膜速度可提高到1.2μm/min以上，據(jù)說可在25℃下電流密度達3A/d㎡穩(wěn)定地操作。HEA技術(shù)是一個整體設(shè)計，包括化學(xué)、物理和機械三方面配合而成。化學(xué)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(diào)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(fù)合著色仍擺脫不了上述困難，也未在歐洲實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。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(chǎn)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(dǎo)下操作，并參觀位于丹麥哥本哈根市附近的生產(chǎn)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(yīng)用現(xiàn)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(shù)和設(shè)備，在該廠原有陽極氧化和電解著色的基礎(chǔ)上，增加意大利設(shè)備于2001年4月 次生產(chǎn)出多色化鋁材，顏色均勻，重復(fù)性好，控制方便，已達到批量生產(chǎn)之要求。雖然該技術(shù)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(shù)。棟梁鋁業(yè)多色化的開工和今后的可以改變傳統(tǒng)古銅色的單調(diào)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(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(luò)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(shù)的發(fā)展：研究中的新技術(shù)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(shù)的發(fā)展一是日本曾用周期反向電流技術(shù)，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(shù)雖仍處于實驗階段，但一旦成功，則具有十分重要技術(shù)和經(jīng)濟價值，并可以從根本上改變鋁材的預(yù)處理方法。二是新西蘭開發(fā)的電腦設(shè)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(nèi)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(shù)效果之內(nèi)涵。此外，隨著噴涂的迅速，生態(tài)預(yù)處理技術(shù)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)。

        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(shè)計、切斷/鉆孔、組合即可完成;而傳統(tǒng)材料通常要經(jīng)過設(shè)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(fù)雜過程。2.材料可重復(fù)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(fù)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(fù)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(jīng)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(xiàn)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(shè)備外觀更具現(xiàn)代感，其特有的陽極氧化鍍膜比現(xiàn)有的各種涂裝方法更加牢固穩(wěn)定。