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铝合金型材表面处理概述
艾普斯 丨 2017.08.21 丨 3675
1.1铝合金型材表面处理概述:
铝合金型材表面处理的目的是要解决或提高材料防腐性、装饰性和功能性三方面的问题。铝的腐蚀电位较负、腐蚀比较严重,特别是在与其他金属接触时,铝型材的电偶腐蚀问题极其突出。因此,防护性主要是防止铝腐蚀和保护金属,阳极氧化膜和涂覆有机聚合物涂层等是常用的表面处理手段。装饰性主要从美观出发,提高材料的外观品质。功能性是指赋予金属表面的某些化学或物理物性,比如增加硬度,提高耐磨损性、电绝缘性、亲水性或赋予材料新的功能(电磁功能、光电功能等),形成了具有广泛潜在用途的崭新领域。在实际应用中,单独解决某一方面的情况比较少见,往往需要综合兼顾考虑。对于建筑用铝合金型材来说,由于要求其具有耐蚀、耐候、耐磨、外观装饰好和使用寿命长等综合性能,必须进行后续的表面处理以使其有表面保护层和装饰层,同时要求其具有能批量工业生产而且成本低,控制容易和生产稳定等特点,因此,建筑铝型材的表面处理必须兼顾使用和生产两方面的要求。铝型材表面处理方法可以分为:表面机械处理;表面化学处理;表面电化学处理;喷涂高聚物(物理处理);其他物理方法处理。表面机械处理通常只是作为预处理手段,包括喷砂、喷丸、扫纹或抛光,为进一步表面处理提供均匀、平滑、光洁或有纹路、或有光泽的美观表面,但表面机械处理一般不是表面处理的最终措施。也就是说,表面机械处理后的表面并非是使用状态的表面。
表面化学处理,一般有化学预处理和化学转化处理。化学预处理也不是最终的表面处理措施,如脱脂、碱洗、酸洗、化学抛光等,使铝型材表面获得洁净、无氧化膜或光亮的表面状态,以保证和提高后续表面处理(如阳极氧化)的质量。而化学转化处理,如铬化、磷铬化、无铬化学转化等,既可能是以后喷涂层的底层,也可是一种最终表面处理手段。铬化膜是现在仍在采用的一种铝型材的保护膜。铝型材表面化学镀镍又叫无电镀镍,也可以说是一种得到金属镀层的表面化学处理。
表面电化学处理中的阳极氧化膜应用非常广泛,是解决铝型材保护、装饰和功能的重要方法。电镀是铝工件作为阴极的一种电化学处理过程,被镀金属以电化学还原方式,在铝型材的表面沉积形成电镀层。近年兴起的微弧氧化,也叫火花阳极氧化、微等离子体氧化,是电化学过程与物理放电过程共同作用的结果。阳极氧化膜一般是非晶态的氧化铝,而微弧氧化膜则含有相当数量的晶态氧化铝,这是一个硬度很高的高温相,因此微弧氧化膜的硬度特别高,耐磨性能特别好。
喷涂高聚物,即有机聚合物涂层在建筑铝型材表面处理方面发展迅速,几乎与阳极氧化平分秋色。目前工业上广泛采用的有机聚合物是聚丙烯酸树脂(电泳涂层)、聚酯(粉末涂料)、聚偏二氟乙烯(氟碳涂料)等。聚酯粉末是静电粉末喷涂的主要成分,一般在铝材的化学转化膜上喷涂,当前在铝型材上已经大量应用。聚丙烯酸树脂的水溶性涂料作为电泳涂层也已使用多年,溶剂型丙烯酸涂料也可以用静电液体喷涂成膜。氟碳涂料也采用静电液体喷涂,现在认为是耐候性最佳的涂层。但是溶剂型涂料不可避免有毒的有机化合物(VOC0)的挥发,从而造成大气污染,并存在着火的危险。欧洲已经开发出耐候性接近氟碳涂料的新一代高耐用粉末,并列入欧洲涂层规范(Qualicoat),称之为{“二类粉末”。此外,氟碳粉末也已经问世,国外已进入商品市场。
经过20余年的发展,中国铝型材表面处理的生产工艺已经涵盖世界上所有的先进技术,包括阳极氧化、聚丙烯酸电泳涂漆、聚酯粉末喷涂、PVDF或聚丙烯酸液相喷涂等,技术门类齐全,花色品种丰富多彩。生产的技术装备和工艺水平,产品质量和品种类型都已经接近或达到国际先进水平。
阳极氧化着色处理(包括电泳涂漆)工艺生产的产品目前约占建筑铝型材市场的一半,电泳漆仍以透明的有光漆为主,消光漆和彩色漆也已经开始采用。近年来粉末喷涂铝型材生产发展很快,目前在全国大约占有到50%以上的市场。在经济发达的长三角地区和珠三角地区,粉末喷涂型材的市场份额估计还会更高一些,有超过60%以上的趋势。
从20年前进口的年产3000t简单的小型卧式阳极氧化生产线,到目前已引进投产的多条具世界先进水平的年产3万t以上的大型立式阳极氧化和粉末喷涂生产线,阳极氧化的发展之迅速可见一斑。国外使用过的表面处理技术,除了个别的品种外,我国铝型材表面处理技术正在迅速发展过程中将其不断淘汰、选择、融合和提高,形成了目前铝合金建筑型材3大系列的表面处理技术,即阳极氧化着色系列、阳极氧化电泳涂装系列及有机聚合物静电喷涂系列。其装备水平、工艺特点和产品质量不断发展提高,基本上已经达到国际先进水平。我国规模较大的公司如:辽宁忠旺、广东凤铝、广东亚铝、台山金桥等已经陆续建立性能检测设备比较齐全的质检中心,对于规范现代化生产管理、提升产品品种和质量,提高国际竞争力和企业经济效益等方面都具有特别重要的意义,我国正从铝合金型材生产大国向铝合金型材生产强国迈进。