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重型推拉门铝材改善生态环境是封孔工艺的发展方向

2019-11-16 12:33:46


为了满足用户的需求,建筑用重型推拉门铝材一般通过表面处理才华投进商场。建筑铝材的表面保护方法,当时不外乎3种:

(1)重型推拉门铝材阳极氧化,上海铝型材20世纪50年代已引进铝合金门窗,至今仍是铝门窗方面常用的表面处理方法;

(2)重型推拉门铝材阳极氧化后电泳丙烯酸树脂,日本在20世纪60年代已商品化,欧洲到70年代开端运用,现在还首要在亚洲区域运用。该技术当时已由透明亮光膜展开到无光透明膜和五颜六色膜,种类更趋多样化,工业控制和产品质量都比较安稳;

(3)重型推拉门铝材化学转化处理后静电喷涂包含静电粉末喷涂和静电液相喷涂,静电液相喷涂氟碳树脂在20世纪60年代,美国已结束商品化。而静电粉末喷涂热固性聚酯涂层,60年代末在欧洲已结束商品化,当时仍是欧洲各国占优势的表面处理方法。时至今日,单一阳极氧化的铝门窗在国内外商场均明显缩小日本喜爱于电泳涂层,重型推拉门铝材白色电泳涂层展开很快,并在欧洲得到运用。静电粉末喷涂以其颜色多样、控制便利、环境保护、功用优异等原因,已成为欧美的首 选表面处理方法。重型推拉门铝材近年来静电粉末喷涂商场在我国也在灵敏扩展之中。

1.20世纪90年代的上海铝型材技术展开

曩昔10年中,重型推拉门铝材我国铝材(尤其是铝型材)得到突飞猛进的展开,铝型材的出产规模已挨近每年100万吨。在国外先进工艺和进口设备的带动下,我国铝型材出产技术在阳极氧化工艺和设备方面有了新的行进,重型推拉门铝材并且建立了静电粉末喷涂和静电液相喷涂、电泳涂层等*新式出产线,国外的前沿技术在我国现已萌发,有了程度不同的展开。

1.1重型推拉门铝材阳极氧化预处理工艺上海铝型材更新

重型推拉门铝材阳极氧化预处理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和杂质,获得均匀洁净的铝表面,有利于优质阳极氧化膜的构成。我国用户还要求去除揉捏条纹,获得均一漂亮表面。前期选用碱浸蚀法得到哑光表面,但过度浸蚀使铝损耗很大,一般抵达3%~5.5%,不只增加本钱,并且引起严峻的环境问题,重型推拉门铝材构成哑光表面又伴随露出型材本身固有的组 织缺点。此后日本在我国推出酸浸蚀法(日本国内底子上不用于铝型材),由于铝耗低(可抵达约1%),表面详尽一度遭到我国厂商欢迎。但由于以氟离子为主体的槽液,带来了更为严峻的污染,一度引起沸沸扬扬的谈论。重型推拉门铝材机械浸蚀法具有操作本钱低、环境效益好和表面详尽无条痕的利益,首要在法国和意大利等欧洲国家推广运用。

我国在90年代中期,福建三源铝业和浙江栋梁铝业分别从意大利和西班牙引进安排抛丸机和机械抛光(扫纹)机及相关工艺,顺利工作至今并收到极好的效益。此后广东和江苏等省多家工厂连续从国外进口多台设备,一同我国克己设备也已进入商场,价格只需进口设备的1/5~1/8左右。不论机械抛丸(或称喷砂重型推拉门铝材仍是安排抛光(镜面或缎面抛光)都可以使铝耗控制在1%以下,并且外观均匀详尽,装饰效果好。作者根据国内外出产实践,举荐机械浸蚀处理替代传统的化学浸蚀(酸或碱浸蚀),以行进我国铝型材的外观档次。

1.2阳极氧化的工艺和设备行进

阳极氧化工艺在曩昔的20年中没有底子性的改动。硬质阳极氧化技术在这期间有不少行进。打破阳极氧化法拉第区的“火花”重型推拉门铝材阳极氧化和微弧氧化现已商品化。而铝型材近期开发的高速高效阳极氧化技术(HEA技术)还未获得广泛工业运用。

1.2.1脉冲阳极氧化电源

在70~80年代国外曾广泛宣扬介绍。由于实验数据大多选自高电流密度(如>3A/d㎡)的硬质膜,随后在建筑铝型材阳极氧化工艺中运用时,未得到明显的效果,因此未得到大面积推广运用。进一步实践标明,在出产厚膜(膜厚>20μm)时,脉冲法关于封孔质量比较有利,这就阐明电流回复效应可以帮助氧化膜生成进程中的散热,重型推拉门铝材下降由于温度升高形成的膜的溶解效果,防止氧化膜孔口的扩展,有利于硬度和致密度的行进,一同也有助于封孔效果。而关于铝型材标准阳极氧化工艺,电流密度低(一般在1~1.5A/d㎡),膜厚要求仅10μm,氧化进程放热并不严峻,因此未显示出明显利益。作者以为在硬质阳极氧化或厚膜出产时,脉冲电源仍是很有实际意义的。

1.2.2重型推拉门铝材铝离子去除的离子交换设备

重型推拉门铝材阳极氧化硫酸槽液去除铝离子的离子交换设备关于优化工艺方法具有实际意义。以往在硫酸槽液中Al3+超越20g/L时部分排放槽液从头调整,不可防止地形成Al3+含量周期性不坚定。为了安稳阳极氧化槽液中Al3+的含量,80年代我国某些引进线中进口了日本或意大利的Al3+去除设备,重型推拉门铝材或许由于当时工艺水平和技术办理的约束,未得到广泛运用。近年来我国自行出产“回收硫酸自动去Al3+设备”,一台设备每天可去除大约100kg铝,然后将硫酸中Al3+控制在设定值,重型推拉门铝材使氧化工艺更加安稳和精 确,并一同具有很好的环境效益。

1.3上色技术多种多样

铝型材的上色,传统选用电解上色(今日本人浅田发明的浅田法,也称二次电解)。室内装饰也用染色法获得五颜六色的颜色(染色法不适于运用在室外)。近年来,国外已推出多色化技术(即利用光干与效应上色,日本称之为三次电解)复合上色(染色后再电解上色)技术,打破了电解上色只需古色的框框。但在我国还未结束工业化出产。


1.3.1单镍盐电解上色系统

重型推拉门铝材单镍盐电解上色系统逐渐增多。欧洲一贯以锡盐上色为主,由于锡盐和锡镍混合盐抗杂质干扰强,对环境危害小,工业控制简略,我国一贯以锡盐(和锡镍混合盐)为主。而日本则一贯喜爱于单镍盐,并配有与之习惯的特别电源和槽液净化(如去钠钾)设备。由于单镍盐关于浅色系(仿不锈钢色和香槟色)色差小,重型推拉门铝材颜色重复性好,因此我国和欧洲近年来均展开单镍盐上色技术,其槽液成分除MgSO4、H3BO3之外,NiSO4含量一般较高,在100g/L左右,杂质钠、钾均要控制,视工艺要求而不同,日本工艺还要控制铵的含量。

1.3.2新式上海铝型材上色电源的引进

电源不是孤立的设备,重型推拉门铝材它必定是特定工艺的配套设备。我国从日本引进的单镍盐电解上色工艺有2类,今日轻的尤尼可尔法(均匀上色之意)和新住化法,其电源并不相同,大体可以为是波形不同的直流上色。而欧洲用于单镍盐的上色电源也并非单纯的正弦波交流电,如西班牙选用DC(直流)/AC(交流)电源,美国有DC/AC/不对称AC电源。而意大利的ELCA公司推出多功用上色电源,重型推拉门铝材可以输出DC.变频AC及DC和DC/AC叠加等。这种电源可以适用于各种类型的电解上色以及多色化技术。

1.3.3重型推拉门铝材颜色多样化的要求

颜色多样化促进新的电解上色槽液出现。钛金色的硒盐溶液,金黄色的锰盐溶液在我国现已适当广泛,但由于不像镍盐和锡盐那样通过国内外长期实践考验,重型推拉门铝材这些溶液上色的铝材在封孔质量,尤其在运用中变色和褪色问题仍值得注重。*近在我国铝材阳极氧化的工艺中,不时出现一些与国外标准工艺不一起的做法,并未细心考察和检验(只为了下降本钱)仓促上马,作者以为关于长期运用效果和出产环境效益存在不少隐患。

1.4封孔方法百家争鸣

重型推拉门铝材当时冷封孔仍是我国建筑铝型材阳极氧化膜占绝 对多数的封孔方法,这是与80年代许多从欧洲引进工艺和设备有关。冷封孔的水质要求不高,工艺控制简略,比较适宜我国出产现状。当时欧洲首要选用冷封孔和高温蒸汽封孔,后者似有展开之趋势。日本至今不认可冷封孔工艺,喜爱于沸水的水合封孔或电泳(ED)封孔。与沸水封孔和Ni和F的冷封孔比较较,高温蒸汽封孔正好补偿了它们的缺点,重型推拉门铝材其操作条件在100~110℃,压力稍高于大气压下进行,封孔速度比沸水封孔快,对水质和pH控制不严,不会起白粉,既不会发作有机染料在封孔时丢失,又没有环境污染(Ni和F)之虑。这是一个保证封孔和环境质量的好方法。

我国至今仍未处理冷封孔槽液在操作中氟离子一再补偿的问题,关于封孔工艺安稳性带来极大危害。国内各厂广泛增加氟化铵、氟化氢铵、氟化钠,乃至氢氟酸来补偿氟离子。但实践标明往往更加剧氟的贫化。尽管曾经试图用氟硼酸盐和氟硅酸盐来缓解,至今在工业大出产方面仍未彻底处理。

90年代以来,我国研讨工作和工业实践均证明,在冷封孔之后60~70℃纯水洗是行进封孔质量,加快封孔速度然后缩短检测周期的好方法,重型推拉门铝材乃至可以行进氧化膜的延性,防止微裂纹出现,因此热水洗与其说促进型材枯燥,不如说“冷封孔后处理”更加确切。单纯烘干不能替代热水“后处理”的效果。“冷封孔后处理”是工艺行进,也是值得推广的一项方法。

1.5上海铝型材立式阳极氧化出产线增加

我国的阳极氧化铝型材出产线,底子上是卧式的。80年代从日本引进的2条出产线效果并不抱负而简直被人否定。1997年西飞铝业公司从日本进口年产12000t立式阳极氧化电泳涂漆自动出产线,技术水平和产量质量较高。20世纪末和21世纪初,四川方舟和广东坚美先后投产年产20000t和30000t出产线。一般说来,立式线适于大批量出产,年产量以12000~36000t为佳。此时化学药品和电能消耗均低于卧式线,一同占地少,易于自动化出产。其首要缺点是一次出资的建造费用高,以月产1000t为例,重型推拉门铝材立式线是卧式线建造费用的1.8倍。然而立式阳极氧化出产线,尤其在电泳涂漆状况下,应是未来的*佳选择。

1.6铝型材表面高聚物涂层的商场比例扩展

如果说80年代在我国建立了建筑铝型材阳极氧化工艺,那么在90年代类别多样的电泳涂层、静电粉末汾层和液体涂层灵敏兴起。表面亮光的丙烯酸聚合物膜、颜色丰厚的粉末喷涂聚酯层和运用功用更佳的氟碳涂层在我国均已建立出产线结束批量出产,大约已占到铝型材表面处理产品的20%以上,并有不断扩展的趋势。

电泳(ED)重型推拉门铝材涂层是30多年前在日本开发的,兼有阳极氧化膜和聚合物涂层两层利益。ED膜以其滑润亮光在日本和东亚遭到欢迎,尽管已有白色和各种颜色的ED膜面世,但建筑商场当时仍以透明膜为主。国外虽在研制开发ED氟碳涂层,但没有工业化出产。ED漆前期均从日本进口,重型推拉门铝材现我国底子运用价格便宜的台湾或国产ED漆,其功用虽逊于日本漆,但可以通过国家标准的检测。


粉末静电喷涂聚酯涂层在欧洲倍受欢迎,商场比例已与阳极氧化适当,其颜色丰厚、重现性好、工艺控制便利、环境效益好,在我国也有不断扩展之趋势。聚酯粉末我国已能出产聚酯—TGIC,可满足建筑业的需求。重型推拉门铝材欧洲近期开发的功用更好的新式高寿数粉末,可与碳氟树脂比美,而这种聚酯—无TGIC粉末在我国没有运用。

功用优胜的碳氟树脂涂层在我国已有运用。但涂料只能从外国出产厂进口。含氟的聚合物是已知在环境中*安稳的化合物,现在所谓的碳氟涂料就是指从聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)为基的涂料。美国PPG公司创始,并以Kynar作为商标,世界各地的碳氟涂料厂一般均选用Kynar500或Hylar5000作为基料复配而成。现在我国的碳氟涂料首要从美国的PPG公司、英国的ICI公司和美国的Valspar公司进口,价格虽高但功用十分优异。据国外介绍其室外运用寿数保证25年以上,高于电泳层和静电喷涂层。

氟碳液体喷涂一般是多层喷涂,以2层(底漆和面漆)或3层(底漆、面漆和清漆)为*常用,个别也选用4层工艺。重型推拉门铝材每升氟碳涂料一般可喷涂5㎡,据介绍高压静电旋杯雾化枪可以把上漆率行进到7㎡.由于氟碳涂料价格极端贵重并且大批量和小批量供货价格不同大,所以上漆率仍应是重要的经济目标。

2.二十一世纪头10年的技术展望

我国铝型材表面处理的技术与国外比较没有实质的不同,但是从工艺水平、配备条件、技术办理、环保要素、品质目标和产品质量等方面与国外先进水平比较仍有不少间隔。作者在近期分别实地调查意大利、重型推拉门铝材德国和日本,并与国外同行面对面交流中,总结归纳出以下几个方面,作为我国建筑铝型材表面处理工业鄙人一个十年中技术展开的学习和参看。

2.1上海铝型材清洁阳极氧化工艺更加注重和展开

随着我国环境意识不断增加,清洁工艺必定会不断展开。阳极氧化工艺出产各工序废液采取闭路循环回收,逐渐结束低排放直至零排放(zero-discharge)工艺已在欧洲和日本选用。阳极氧化槽液用离子交换法除去铝离子回收硫酸;碱浸蚀槽液利用结晶器和真空过滤排出氢氧化铝回收碱;镍盐电解槽液及其水洗槽分别选用离子交换法和反渗透法回收硫酸镍并除去杂质;冷封孔槽液用过滤法和离子交换法除去固体沉积和金属杂质;ED漆槽分别选择离子交换精制和反渗透法回收。部清洗水通过中和、絮凝、弄清和压滤除去料渣,而弄清液通过反渗透后回收重用,零排放的清洁工艺无疑是全世界工业界都在寻求的方向。由于技术和经费的原因在我国只能分进程进行。

在实际操作和规划重型推拉门铝材阳极氧化出产线的时分,状况要凌乱的多。碱浸蚀槽液如选用结晶过滤的方法,其氢氧化钠浓度必定不高,此时不或许得到十分满足的哑光表面,那么碱浸蚀的闭路循环规划应该从头考虑改善,因此实际上它适于机械浸蚀法的工艺。重型推拉门铝材同理其他工艺的闭路循环规划也必定要与出产工艺和产品特征相结合来考虑。但是无论如何,闭路循环规划不只具有环境保护的特征,并且使阳极氧化各工序的工艺参数控制更加精 确,然后进一步安稳和行进了阳极氧化膜的质量。

2.2静电粉末喷涂工艺更加遭到欢迎

由于颜色丰厚,环境效益好,重型推拉门铝材静电粉末喷涂在我国展开更加灵敏。涂层粉末也会朝高档方向展开,脱节单一的聚酯—TGIC粉末的状态,涂层外观也从单色向木纹、大理石和图画等装饰性更强的方向展开。意大利和德国都在我国展出过此类产品。静电粉末喷涂的铝型材一般只需均匀单一的颜色,木纹和大理石外观是在原粉末涂层上进行类似丝网印刷工艺,将第二种颜色的粉末加到原粉末涂层上,再进行统一的固化处理,这也就是说新工艺只是在本来喷涂设备的基础上补充设备就可以结束。可用于铝型材,重型推拉门铝材更适用于铝板的表面处理。金相判定标明粉末涂层与基体之间以及两种粉末之间有机结合。作者欣赏意大利NATURALL工艺出产车间后,感觉技术思路清晰,工艺操作简略,适宜在我国推广运用。另一类获得本纹和图画效果的是转印法,即在第1次喷涂层基础上,将塑料膜或纸上的木纹图画在加热下转移到表面,此方法简略易行,关键在于转印上去斑纹的运用寿数。

粉末喷涂的化学预处理,从环境考虑,重型推拉门铝材应开发低铬和无铬化学转化处理。从战胜丝状腐蚀启航,也可以用阳极氧化膜作为粉末喷涂层的底层,两者都是铬化处理的*佳替代方法。而无铬化学转化膜处理的增加剂应是我国急待开发的种类。

2.3上海铝型材电泳涂层可以抵挡污染大气

ED重型推拉门铝材膜和粉末涂层都是高聚物涂层,可以有效地抵挡污染大气和海洋大气的腐蚀。而ED膜下有阳极氧化膜,不存在膜下丝状腐蚀的风险,可望成为污染大气中抱负的表面处理方法。长期以来我们印象中的电泳漆只是透明的聚丙烯树脂,近年来日本的电泳漆不论种类仍是质量都发作明显改动。除了我们了解的透明有光漆外,重型推拉门铝材还有哑光漆以及白色电泳漆等,都已用在建筑铝合金门窗上。至于电泳漆的质量也现已可以和粉末涂层相媲美。西班牙SIDASA公司曾检测了Honnystone的耐光性,并与粉末静电喷涂聚酯—TGIC涂层作了比较,结果标明颜色改动底子相同,涂层都不起泡,重型推拉门铝材但光泽坚持率Honnystone明显优于粉末涂层。443h露出实验,Honnystone光泽坚持率仍有79%~81%,而粉末涂层只剩下49~43%,这阐明电泳涂层的功用有了明显行进。

日本的建筑铝型材阳极氧化膜的90%用电泳涂漆封孔的,其他10%也选择高温沸水封孔工艺。据日方介绍这与日本是个岛国,重型推拉门铝材沿海区域大气盐份较高,并通过大气污染的工业展开阶段有关。而电泳涂漆层比封孔的阳极氧化膜具有更好的抗海洋大气和污染大气的才能。作者估在我国南边沿海各省和酸雨严峻区域电泳涂层具有明显的优势,参照日本ED膜的商场比例,我国鄙人一个10年中有适当大的展开空间。

2.4阳极氧化技术之行进以高效节能为目的

众所周知,阳极氧化的工艺参数已数十年未改动,重型推拉门铝材溶液的硫酸浓度和铝离子范围、温度和电流密度均已列入各国标准。为了行进阳极氧化功率,加快成膜速度,必定要求在保证氧化膜功用的前提下尽量加大电流密度,并想方设法行进成膜系数。氧化膜厚度是与通过的电量(即电流乘以时间)库仑值成正比,并因合金不同而异。例如,关于铝合金1100、500550526063,生成25μm氧化膜需求4700库仓/d㎡;而60616082和6300铝合金则需求5500库仓/d㎡.此时若外加电流密度为1.5A/d㎡,则生成20μm氧化膜需求时间为44min,则成膜速度为0.46μm/min.而意大利新近开发的高效高速阳极氧化技术(HEA)成膜速度可行进到1.2μm/min以上,听说可在25℃下电流密度达3A/d㎡安稳地操作。HEA技术是一个整体规划,包含化学、物理和机械三方面配合而成。化学要素有溶液成分和增加剂引进;物理要素有拌和方法、冷却系统以及溶液温度与电流密度的组合等;机械要素指多功用电脑控制整流器,其间阳极氧化工艺进程计算机(APC)设备是很有用的。

2.5多颜色一贯是上色的寻求政策

铝阳极氧化膜的电解上色,颜色是单调的古铜色,寻求多颜色一贯是阳极氧化工作者的政策。染色虽可获得五颜六色的颜色,但耐光性差不适于户外运用,并且一种颜色要一个槽子十分费事,复合上色仍脱节不了上述困难,也未在欧洲结束大规模工业化出产。利用光干与原理得到蓝、灰、绿、黄和紫色的各种干与色已有许多文献报导,但一贯被人们以为难于工业控制而视为实验室工艺。近年来意大利和日本在世界各地约有10余条多色化出产线面世,日本称之为三次电解法。作者等曾在意大利的Italtecno公司的中试线上,在DrStrazz指导下操作,并欣赏坐落丹麦哥本哈根市邻近的出产线和日本昭和钢机一工场三次电解车间,又调查了日本西武百货大楼和哥本哈根机场三号门的运用现场,证明颜色一起,无显上色差,打破古铜色框框,具有一起的装饰效果。我国浙江栋梁铝业引进意大利技术和设备,重型推拉门铝材在该厂原有阳极氧化和电解上色的基础上,增加意大利设备于2001年4月第 一次出产出多色化铝材,颜色均匀,重复性好,控制便利,已抵达批量出产之要求。尽管该技术对原材料和阳极氧化工艺控制要求甚严,但也不是高不可攀和远远赶不上的技术。栋梁铝业多色化的开工和往后的推广可以改动传统古铜色的单调形势,使建筑业获得更多的铝型材的颜色选择。

2.6改善生态环境是封孔工艺的展开方向

铝氧化膜的封孔方法许多,我国关于热封孔、ED膜和冷封孔都比较了解,尤其是冷封孔用的比较广泛,但是Ni2+和F的污染不可轻视。欧洲出于生态之考虑,进行了一系列研讨,首要开发镍基无氟中温封孔,再展开到无镍无氟中温封孔,乃至无金属离子中温封孔,这条展开路途值得我们学习,或许也会成为我国往后的展开方向,现简介如下:

2.6.1镍基无氟中温封孔

镍基(醋酸镍为宜)有利于行进封孔质量,可以安稳膜孔中有机染料分子,其典型溶液为:

NiAC3~4g/L(无氟)

抑灰剂100mg/L

温度75~85℃

封孔时间1~2min/μm

或Ni2+0.4~1.1g/L

F-30~90mg/L(低氟)

潮湿剂0.2~0.6mg/L

抑灰剂10~40mg/L

温度75℃

封孔时间0.5min/μm

2.6.2无镍无氟封孔

举荐用碱金属或碱土金属替代镍离子,如镁、锂和钾等。封孔温度75℃,pH6.3,封孔时间按1~2min/μm操作。工业实践标明封孔质量可以通过世界标准的检测,槽液寿数和节能效果都比较满足。

其他也举荐钛和锆盐的冷封孔,由于没有毒性,封孔质量抵达磷铬酸失重10mg/d㎡而引起广泛兴趣,操作条件如下:

重型推拉门铝材钛或锆氟化络合物3~10g/L硅酸盐>0.5g/L硫脲>5g/L温度25~35℃封孔时间0.5~1.0min/μm 2.6.3无金属离子中温封孔


2.7新技术的展开

研讨中的新技术许多,有些或许已挨近商品化阶段,而有些只停留在实验室阶段,在此只能略举一二。新技术的展开

一是日本曾用周期反向电流技术,在阳极氧化的硫酸溶液中,结束电解浸蚀除去揉捏条纹。该技术虽仍处于实验阶段,但一旦成功,则具有十分重要技术和经济价值,并可以从底子上改动铝材的预处理方法。

二是新西兰开发的电脑规划,通过两次上色阳极氧化,获得两种颜色的图画装饰效果,作为室内装饰的铝板十分特别,赋有创意,新西兰称之为Aluart,展示铝的艺术效果之内在。

此外,重型推拉门铝材随着喷涂的灵敏推广,生态预处理技术和无铬增加剂必定会展开。相关于国外,我国比较滞后,在未来10年中我国一定会得到注重和灵敏开发。

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