工业铝型材表面处理方式

铝型材表面处理技术发展、存在问题及发展预测

朱祖芳

（北京有色金属研究总院，国家有色金属质量监督检验中心）

我国铝合金建筑型材的产量发展非常快，根据公开报道的统计数字，2006年中国铝型材的产量已经达到约400万吨，按照建筑型材占80%估计，铝合金建筑型材的产量已经在320万吨以上，相当于当年日本年产量的6倍。铝合金建筑型材产品的质量，就全国而言虽然仍然高低不一，但总体上有了很大提高，与国际先进水平比较毫不逊色，目前每年大约已经有50万吨铝型材的出口量。因此可以自豪地说，我国的铝合金建筑型材工业已经不仅是一个大国，而且成为一个名副其实的强国。

经过20余年的发展，中国铝合金建筑型材表面处理工艺已经含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，品种丰富多彩。技术装备和工艺水平，产品质量和品种类型都已经达到或接近国际先进水平。

中国铝合金建筑型材工业的分布，几乎每一个省或自治区都有生产线。但是约70％以上的产量集中在广东省南海及其附近地区、山东省和辽宁省环渤海的区域、江苏南部以及浙江北部一带。大型阳极氧化立式生产线和立式粉末喷涂生产线的建立，国外新技术的引进采用，也大体在上述的广东省和环渤海区域实现。 阳极氧化处理（包括电泳涂漆）工艺目前约占一半的铝合金建筑型材市场，电泳漆虽然仍以透明的有光漆为主，无光漆和彩色漆也已经开始采用。近年来粉末喷涂型材发展最快，目前大约已经占据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。

从20年前进口年产3千吨简单的小型卧式阳极氧化生产线，到目前多条年产3万吨以上的大型立式生产线的投产，发展之迅速可见一斑。全国铝合金建筑型材的年产量已经突破300万吨，国外使用过的表面处理技术，除了铸造铝合金珐琅涂层没有涉足以外，我国在迅速发展过程中不断淘汰、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，阳极氧化电泳涂装及有机聚合物静电喷涂。其发展是与国际同步的，而装备水平、工艺特点和产品质量都达到了国际先进水平。

建筑装修用铝合金表面处理技术

随着时代的进步，技术的不断发展，建筑装修用铝合金表面处理技术也在完善，越来越多的新技术得到应用，如何提升处理技术水平，这是我们需要重点探讨的问题。

一、铝合金表面着色技术

1.化学着色法，又称为浸渍着色法。它是最早用于铝合金阳极氧化膜着色的方法，是指用无机或有机染料对铝合金进行染色的方法。根据所用的染料可以将其分为有机着色和无机着色两类。

2.电解着色法，这种着色法可以分为两种：一种为一步电解着色法，又称自然着色法，是指铝合金在特定的电解条件下阳极氧化的同时进行着色的方法。根据着色的原因，又可以将其分为合金着色法（自然发色法）和溶液着色法（电解发色法）两类。合金着色法是利用阳极氧化过程中铝合金的添加成分（如硅、铁、锰等）的氧化而引起氧化膜着色；而溶液着色法是通过电解液组成及电解条件的改变引起氧化膜着色。

另一种为二步电解着色法，又称二次电解着色法，通常简称为电解着色。该方法是指着色前对铝合金进行一次阳极氧化，再将阳极氧化后的铝合金置于无机盐电解质溶液中进行电解，溶液中的金属离子渗到氧化膜多孔层的底部，形成金属、金属氧化物或金属化合物沉积，由于沉积物对光的散射作用而显现各种颜色。目前在工业生产中多采用交流电，利用锡盐、镍盐、锰盐等着色盐进行电解着色。

3.粉末喷涂着色法，将经过表面处理（如磷化）的铝合金放入喷粉室，在强电场中通过喷枪压力，将带负电荷的环氧树脂或聚醚树脂粉末均匀地喷涂到其表面，即为粉末喷涂着色法。

二、铝合金表面涂装工艺

在电的作用下使水性涂料产生变化，对铝合金的表面进行涂膜，涂装后的铝合金材质更加的坚固，耐磨，更好的发挥其性能。 1.涂装过程

涂装工艺主要是电泳涂装。需要泳槽，搅拌装置，过滤装置，循环泵，电源，铝合金，漆液等物品和设备。将漆液用搅拌装置搅拌均匀后放入泳槽，用循环泵进行均匀反动，同时控制好涂料成分和槽液的pH值。涂料配置好以后就可以对铝合金表面进行涂装。铝合金表面涂装涂料还需要多次的水洗，除锈，电泳涂装，烘干等操作。还要依靠电场产生的物理原理，给铝合金表面附加一层保护膜，这层保护膜吸附在铝合金上，可以使铝合金更加的耐腐蚀。

铝型材的生产工艺流程

铝型材是指通过将铝料经过一系列的加工和处理工艺制成各种截面形状的铝制品。铝型材具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐磨损等优点，被广泛应用于建筑、交通运输、电子电气、机械制造等领域。下面将详细介绍铝型材的生产工艺流程。

1. 原料准备

铝型材的生产首先需要准备原料，即铝合金。铝合金是由铝和其他金属元素合金化而成，根据不同的要求，可以选择不同的铝合金。原料准备包括铝合金的采购、检验和储存等环节。

2. 铝锭熔炼

将采购的铝锭放入熔炉中进行熔炼。铝锭经过高温熔化后变成液态铝，用于后续的型材制造工艺。

3. 型材挤压

将熔化的液态铝注入挤压机的料斗中，通过挤压机的挤压作用，将铝液压入模具中，形成所需的截面形状。挤压是铝型材生产中最主要的加工工艺，也是铝型材成形的关键工艺。

4. 时效处理

经过挤压成形的铝型材需要进行时效处理，以增强其强度和硬度。时效处理是指将铝型材加热到一定温度，保持一定时间后再冷却，使其内部组织发生变化，达到理想的性能。

5. 表面处理

为了提高铝型材的抗腐蚀性能和美观度，需要进行表面处理。常见的表面处理方法有阳极氧化、电泳涂装、喷涂等。阳极氧化是一种常用的表面处理方法，可以形成一层氧化铝膜，增加铝型材的硬度和耐腐蚀性。

6. 型材切割

经过表面处理的铝型材需要根据实际需要进行切割。常见的切割方式有锯切、剪切等。切割后的铝型材可以按照要求进行后续的加工和组装。

7. 型材加工

根据具体的使用要求，铝型材可能需要进行一些加工工艺，例如孔加工、弯曲、冲压等。这些加工工艺可以通过机械加工设备来完成，如铣床、钻床、冲床等。

8. 型材检验

生产出的铝型材需要进行质量检验，以确保其符合相关的标准和要求。常见的检验项目包括尺寸、表面质量、化学成分、力学性能等。

9. 型材包装和出货

合格的铝型材经过检验后，需要进行包装，并安排出货。包装可以采用木箱、托盘等方式，以防止铝型材在运输过程中受到损坏。

铝及铝合金表面处理技术

铝是一种密度小、强度大、耐腐蚀性较好的材料，导热以及导电性能都要优于其他金属。工业生产中，它具有易于加工成型以及表面装饰性优良等诸多优点，因此在电子通信、航空航天以及工业制造领域得到了广泛的应用。在纯铝中加入其他合金元素所制成的铝合金的物理性能要优于纯铝，本文简述了铝及铝合金表面处理技术的新发展，详细分析了工业生产领域几种应用范围较广的处理方法，希望对相关工作的推进落实有所启示。

标签：铝；铝合金；表面处理技术

铝是化学元素周期表中位于第三周期的主族元素，结构为面心立方晶格，塑性较高，具有良好的延展性，因此可被用于各种形式的机械加工。铝元素的化学性质相对活泼，标准电极电位较低，在干燥的空气中铝表面会形成厚度约为1—3nm的氧化膜，该氧化膜结构疏松、耐磨性较差、机械强度较低，因此需对其表面进行处理，以达到增强其防护效果的目的。常规处理手段中的氧化、电镀以及外加涂层等方法均能够达到相对理想的处理效果。

一、氧化处理技术

1、阳极氧化

阳极氧化又被称为“电解氧化”，这是一种应用较为广泛的生产方式。电解池中，铝以及铝合金为阳极，通电后在铝表面能够生成氧化膜，主要成分为AI2O3。由此而得到的氧化膜具有较强的稳定性，能够对铝及铝合金起到较好的保护作用。经阳极氧化所产生的保护膜具有如下特点：阻挡层硬度大、耐磨性以及抗腐蚀性较好、绝缘性能好、化学稳定性较高。实践证明，该氧化膜可以被用作涂装的底膜，而且其孔隙较多，可以根据需要进行染色以及着色处理，以达到增加材料装饰性能的效果。当前，这类氧化技术在实践应用中也暴露出了诸多问题，其中首当其冲的便是铬酸盐系氧化剂对环境所造成的污染。

阳极氧化实践中，有关人员已经注意到了利用特定金属离子的特性能够达到优化铝及铝合金性能的效果。【1】目前镍离子、钛离子在这方面的应用已经进入了实践阶段。

2、化学氧化

化学氧化指的是依靠化学手段、在特定条件下使清洁的铝或铝合金与氧化液中的氢发生反应，最终形成一层致密的氧化膜。这种涂覆方法实际操作中可以选择多种氧化液，为了便于区分，我们通常将氧化液分为两类，即碱性溶液与酸性溶液。反应后形成的氧化膜主要包括氧化物膜、磷酸盐膜以及铬酸盐膜等类型。化学氧化后得到的氧化膜厚度在0.5—4μm左右，其耐磨性较差，耐腐蚀性更低于阳极氧化所形成的氧化膜。所以实际生产中很少会对其进行单独使用，当然该