铝合金型材表面处理技术.doc

铝合金型材表面处理技术及发展趋势 武汉材料保护研究所 ?作者：张德忠 [摘要]：综述了国内外铝合金建筑型材表面处理技术的现状，重点介绍了铝型材阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂及木纹处理的生产流程和工艺规范，并对各种保护层的特点及其应用作了评述。同时对建筑铝型材表面处理技术今后的发展趋势进行了展望，提出了未来应大力开发和推广的清洁环保、高效节能技术。 ????[关键词]：铝合金；建筑型材；表面处理；发展趋势 ????0 引言 ????铝合金建筑型材是当今门窗和幕墙主要的结构材料，在世界范围内广泛应用［1］。铝合金挤压型材（未经表面处理）外观单一，并且在潮湿大气中容易腐蚀［2］，因而很难满足建筑材料高装饰性和强耐侯的要求。为了提高装饰效果、增强抗腐蚀性及延长使用寿命，铝型材一般都要进行表面处理。因此，表面处理是铝合金建筑型材生产的一道必不可少且极为重要的工序。 ????铝型材表面处理技术因原理不同，其工艺也有较大区别。根据保护层的性质和工艺特点，铝型材表面处理技术可分为阳极氧化处理、阳极氧化-电泳处理、有机涂层处理三大类［3］，其中，有机涂层处理包括粉末喷涂、氟碳漆喷涂和木纹处理（见图1）。 ???? 点击此处查看全部新闻图片 ????1 阳极氧化处理 ????阳极氧化于20世纪50年代应用于铝型材生产，是应用最早也是目前应用最广泛的建筑铝型材表面处理法。阳极氧化型材的突出特点是外观金属质感强。 ????1.1 阳极氧化工艺流程 ????阳极氧化工流程见图2。 ???? 1.2 机械预处理 ????机械预处理主要有机械喷砂和机械抛光［4］。机械喷砂是获得砂面型材的一个重要途径，由铝型材喷砂机完成。机械喷砂可能完全消除表面缺陷和挤压条纹，得到比化学砂面（碱蚀砂面）更加均匀的哑光表面。另外，机械喷砂在生产成本和环保上也具有较大优势。 ????机械抛光是铝型材抛光机上进行的。将铝型材有规则地平放在工作台上，通过高速旋转的抛光轮与表面触压和磨擦，使表面光滑平整，直至达到镜面效果。生产中常常用抛光来消除挤压条纹，因此，这时又称为“机械扫纹”［5］。 ????1.3 化学前处理 ????1.3.1 脱脂 ????工艺：200～300g/LH2SO4,室温，时间3～5min。 ????1.3.2 酸性砂面 ????酸性砂面工艺：60～100g/LNH4HF，15～20g/L稳定剂，10g/L促进剂，pH值1～2，温度45～55℃，时间2～6min。酸性砂面易产生大量白色沉淀物，槽液需要循环过滤。废水中F-浓度高，必须进行净化处理。 ????酸性砂面处理后需要进行短时间的碱蚀处理，以除去吸附在铝表面的氟铝酸盐膜。酸性砂面对挤压条纹有较强的掩盖能力，外观细腻，质感强，在我国广泛应用。 ????1.3.3 碱蚀和碱性砂面 ????碱蚀的目的是除去铝表面自然氧化膜，减轻或消除表面挤压纹、划伤及其它缺陷，同时还可彻底清除表面油污。碱蚀好坏直接影响铝型材外观质量，因此碱蚀是阳极氧化前极为重要的工序。碱蚀工艺为：30～100g/LNaOH，15～20g/L碱蚀剂，温度45～65℃，时间1～5min。碱蚀剂的加入，能有效防止槽液产生沉淀和结块，延长槽液使用寿命。适当延长碱蚀时间（一般8～15min）还可获得哑光表面的铝型材，这种处理通常称为碱性砂面。 ????1.3.4 化学抛光 ????少量室内装饰铝型材需进行化学抛光，一般采用“三酸”工艺[7]。“三酸”抛光产生大量NOX黄色有害气体（俗称“黄烟”），环境污染严重。为了消除“黄烟”，开发了以H2SO4—H3PO4为主体的两酸抛光[7]。 ????1.3.5 出光 ????工艺为：15%～30%（体积比）HNO3，室温，时间1～3min。也可用氧化槽废H2SO4代替HNO3。 ????1.4 H2SO4阳极氧化［8］ ????铝合金在H2SO4溶液中进行阳极氧化生成的氧化膜，白色透明，孔隙率高，着色性能好，特别适用于铝型材的氧化处理。H2SO4阳极氧化工艺如下：H2SO4150～180g/L；Al3+≤20g/L；温度20±2℃；电流密度1.1～1.5A/dm2；交流电压16～18V；阳极极板纯铝板、铅板；时间25～35min（依膜厚而定）。 ????温度对氧化膜性能影响显著：温度过高，氧化膜耐磨性、耐蚀性降低，且成膜困难；温度过低，膜层透明度降低，着色性能差，脆性增强，易开裂。为控制温度20±2℃，必须建立冷却循环系统。 ????1.5 着色 ????主要有电解着色和化学着色。化学着色是将经过阳极氧化的铝合金浸渍在含有染料的溶液中，由于氧化膜多孔层的吸附作用，染料分子因此进入孔隙而显色，所以化学着色也称化学染色。化学染色膜耐晒性、耐候性不