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    電鍍廠資訊：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(chǎng)。建筑鋁材的表面保護(hù)方法，當(dāng)前不外乎3種：（1）陽極氧化，20世紀(jì)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(jì)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(dāng)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(jì)60年代，美國(guó)已實(shí)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(shí)現(xiàn)商品化，當(dāng)前仍是歐洲各國(guó)占優(yōu)勢(shì)的表面處理手段。時(shí)至今日，單一陽極氧化的鋁門窗在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)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(hù)、性能優(yōu)良等原因，已成為歐美的首選表面處理方法。近年來靜電粉末噴涂市場(chǎng)在我國(guó)也在迅速擴(kuò)大之中。

 

    1.20世紀(jì)90年代的技術(shù)發(fā)展

 

    過去10年中，我國(guó)鋁材（尤其是鋁型材）得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，鋁型材的生產(chǎn)規(guī)模已接近每年100萬噸。在國(guó)外先進(jìn)工藝和進(jìn)口設(shè)備的帶動(dòng)下，我國(guó)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(jìn)步，而且建立了靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂、電泳涂層等最新型生產(chǎn)線，國(guó)外的前沿技術(shù)在我國(guó)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(guó)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(dá)到3%～5.5%，不僅增加成本，而且引起嚴(yán)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(guó)推出酸浸蝕法（日本國(guó)內(nèi)基本上不用于鋁型材），由于鋁耗低（可達(dá)到約1%），表面細(xì)致一度受到我國(guó)廠商歡迎。但由于以氟離子為主體的槽液，帶來了更為嚴(yán)重的污染，一度引起沸沸揚(yáng)揚(yáng)的議論。機(jī)械浸蝕法具有操作成本低、環(huán)境效益好和表面細(xì)致無條痕的優(yōu)點(diǎn)，首先在法國(guó)和意大利等歐洲國(guó)家推廣應(yīng)用。我國(guó)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(jìn)機(jī)構(gòu)拋丸機(jī)和機(jī)械拋光（掃紋）機(jī)及相關(guān)工藝，順利運(yùn)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(guó)外進(jìn)口多臺(tái)設(shè)備，同時(shí)我國(guó)自制設(shè)備也已進(jìn)入市場(chǎng)，價(jià)格只有進(jìn)口設(shè)備的1/5～1/8左右。不論機(jī)械拋丸（或稱噴砂）還是機(jī)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(xì)致，裝飾效果好。作者根據(jù)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐，推薦機(jī)械浸蝕處理替代傳統(tǒng)的化學(xué)浸蝕（酸或堿浸蝕），以提升我國(guó)鋁型材的外觀檔次。

 

    1.2陽極氧化的工藝和設(shè)備進(jìn)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(jìn)步。突破陽極氧化法拉第區(qū)的“火花”陽極氧化和微弧氧化已經(jīng)商品化。而鋁型材近期開發(fā)的高速高效陽極氧化技術(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(guó)外曾廣泛宣傳介紹。由于實(shí)驗(yàn)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(shí)，未得到明顯的效果，因而未得到大面積推廣應(yīng)用。進(jìn)一步實(shí)踐表明，在生產(chǎn)厚膜（膜厚>20μm）時(shí)，脈沖法對(duì)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(kuò)大，有利于硬度和致密度的提高，同時(shí)也有助于封孔作用。而對(duì)于鋁型材標(biāo)準(zhǔn)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(yán)重，因此未顯示出明顯優(yōu)點(diǎn)。作者認(rèn)為在硬質(zhì)陽極氧化或厚膜生產(chǎn)時(shí)，脈沖電源還是很有實(shí)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(duì)于優(yōu)化工藝措施具有實(shí)際意義。以往在硫酸槽液中Al3＋超過20g/L時(shí)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(dòng)。為了穩(wěn)定陽極氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我國(guó)某些引進(jìn)線中進(jìn)口了日本或意大利的Al3＋去除裝置，可能由于當(dāng)時(shí)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(guó)自行生產(chǎn)“回收硫酸自動(dòng)去Al3＋裝置”，一臺(tái)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(shí)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(guó)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(guó)還未實(shí)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(qiáng)，對(duì)環(huán)境損害小，工業(yè)控制容易，我國(guó)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(duì)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(guó)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新型著色電源的引進(jìn)

 

    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(guó)從日本引進(jìn)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(rèn)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(guó)有DC/AC/不對(duì)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(jìn)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(guó)已經(jīng)相當(dāng)普遍，但由于不像鎳鹽和錫鹽那樣經(jīng)過國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期實(shí)踐考驗(yàn)，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。最近在我國(guó)鋁材陽極氧化的工藝中，不時(shí)出現(xiàn)一些與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)工藝不一致的做法，并未仔細(xì)考查和檢驗(yàn)（只為了降低成本）匆匆上馬，作者以為對(duì)于長(zhǎng)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(dāng)前冷封孔仍是我國(guó)建筑鋁型材陽極氧化膜占絕對(duì)多數(shù)的封孔方法，這是與80年代大量從歐洲引進(jìn)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(guó)生產(chǎn)現(xiàn)狀。當(dāng)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(shì)。日本至今不認(rèn)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(bǔ)了它們的缺點(diǎn)，其操作條件在100～110℃，壓力稍高于大氣壓下進(jìn)行，封孔速度比沸水封孔快，對(duì)水質(zhì)和pH控制不嚴(yán)，不會(huì)起白粉，既不會(huì)發(fā)生有機(jī)染料在封孔時(shí)流失，又沒有環(huán)境污染（Ni和F）之慮。這是一個(gè)保證封孔和環(huán)境質(zhì)量的好方法。

 

    我國(guó)至今仍未解決冷封孔槽液在操作中氟離子頻繁補(bǔ)充的問題，對(duì)于封孔工藝穩(wěn)定性帶來極大危害。國(guó)內(nèi)各廠普遍添加氟化銨、氟化氫銨、氟化鈉，甚至氫氟酸來補(bǔ)充氟離子。但實(shí)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(guó)研究工作和工業(yè)實(shí)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(cè)周期的好辦法，甚至可以提高氧化膜的延性，防止微裂紋出現(xiàn)，因此熱水洗與其說促進(jìn)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(jìn)步，也是值得推廣的一項(xiàng)措施。

 

    1.5立式陽極氧化生產(chǎn)線增加

 

    我國(guó)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(jìn)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(jìn)口年產(chǎn)12000t立式陽極氧化電泳涂漆自動(dòng)生產(chǎn)線，技術(shù)水平和產(chǎn)量質(zhì)量較高。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，四川方舟和廣東堅(jiān)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(shí)化學(xué)藥品和電能消耗均低于臥式線，同時(shí)占地少，易于自動(dòng)化生產(chǎn)。其主要缺點(diǎn)是一次投資的建設(shè)費(fèi)用高，以月產(chǎn)1000t為例，立式線是臥式線建設(shè)費(fèi)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)是未來的最佳選擇。

 

    1.6鋁型材表面高聚物涂層的市場(chǎng)份額擴(kuò)大

 

    如果說80年代在我國(guó)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(guó)均已建立生產(chǎn)線實(shí)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(kuò)大的趨勢(shì)。

 

    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(diǎn)。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(chǎng)當(dāng)前仍以透明膜為主。國(guó)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(jìn)口，現(xiàn)我國(guó)基本使用價(jià)格便宜的臺(tái)灣或國(guó)產(chǎn)ED漆，其性能雖遜于日本漆，但可以通過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)。

 

  粉末靜電噴涂聚酯涂層在歐洲倍受歡迎，市場(chǎng)份額已與陽極氧化相當(dāng)，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(guó)也有不斷擴(kuò)大之趨勢(shì)。聚酯粉末我國(guó)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(guó)尚未使用。

 

    性能優(yōu)越的碳氟樹脂涂層在我國(guó)已有應(yīng)用。但涂料只能從外國(guó)生產(chǎn)廠進(jìn)口。含氟的聚合物是已知在環(huán)境中最穩(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(guó)PPG公司首創(chuàng)，并以Kynar作為商標(biāo)，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(guó)的碳氟涂料主要從美國(guó)的PPG公司、英國(guó)的ICI公司和美國(guó)的Valspar公司進(jìn)口，價(jià)格雖高但性能十分優(yōu)異。據(jù)國(guó)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）為最常用，個(gè)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(jià)格極其昂貴并且大批量和小批量供貨價(jià)格差別大，所以上漆率仍應(yīng)是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

 

    2、二十一世紀(jì)頭10年的技術(shù)展望

 

    我國(guó)鋁型材表面處理的技術(shù)與國(guó)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(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量等方面與國(guó)外先進(jìn)水平比較仍有不少差距。作者在近期分別實(shí)地考察意大利、德國(guó)和日本，并與國(guó)外同行面對(duì)面交流中，總結(jié)概括出以下幾個(gè)方面，作為我國(guó)建筑鋁型材表面處理工業(yè)在下一個(gè)十年中技術(shù)發(fā)展的借鑒和參考。

 

    2.1清潔陽極氧化工藝更加重視和發(fā)展

 

    隨著我國(guó)環(huán)境意識(shí)不斷增加，清潔工藝必然會(huì)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(shí)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(fèi)的原因在我國(guó)只能分步驟進(jìn)行。

 

    在實(shí)際操作和設(shè)計(jì)陽極氧化生產(chǎn)線的時(shí)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(shí)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(jì)應(yīng)該重新考慮改進(jìn)，因此實(shí)際上它適于機(jī)械浸蝕法的工藝。同理其他工藝的閉路循環(huán)設(shè)計(jì)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(jì)不僅具有環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn)，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(jìn)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(guó)發(fā)展更加迅速。