铝材的表面处理

2016-08-31 来源: 佳华铝材

  多年来,铝材的表面处理均为阳极氧化。为了能达到氧化膜牢固和颜色有光泽,国内外对用什么铝合金牌号做铝合金门窗型材,进行了认真的选择,最后选择6063合金(中国为LD31)。该合金特点有:挤压性能好(易挤压),中等强度,关键是具有良好的氧化性能,能给铝合金门窗型材一个好的装饰面。主要表现在:氧化膜易天生且牢固度高;氧化膜厚度和色差可以控制,着色附着力强又有光泽。但氧化着色颜色只有白色和古铜色,颜色比较单调。由于氧化生产工艺是把铝材放进氧化槽液里清洗、氧化、着色和封孔。槽液又是由多种化学元素配制而成,每氧化一批铝材,槽液内的化学成份都在变化,因此槽液是可变值,氧化着色出来的铝材总是有色差,单独放置肉眼看不明显,如大面积放在一起,则色差非常明显地表现出来。所以铝单板幕墙表面决不能用阳极氧化处理。否则装这种铝单板幕墙的建筑物会非常难看。   

  静电喷涂的产生,使幕墙铝单板的表面处理得到解决,不仅使色差变小而且可以得到多种颜色的铝板。静电喷涂分:粉沫喷涂和氟碳喷涂,粉沫喷涂的原料为:聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧/聚酯树脂,可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点 :喷涂设备有手工的 ,有自动悬挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上,抗冲击,耐磨擦,防腐蚀,耐候性等均好,涂料价格比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射,长期照射会造成自然褪色,铝板朝阳面和非朝阳面几年后色差会很明显,一般为2-5年就产生明显色差 。现在市场上出现名字叫彩色铝型材,用于铝合金门窗,就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使得铝门窗颜色品种增加,同时也增强抗腐蚀能力。  

  另一种静电喷涂为液态喷涂,又称氟碳喷涂,香港称为锔油。属于高档次喷涂,价格较高,在国外早已应用。在国内近二年才开始大面积用于铝单板幕墙,由于其优异的特点,越来越受到建筑业及用户的重视和青睐。氟碳喷涂具有优异的抗褪色性、抗起霜性、抗大气污染(酸雨等)的腐蚀性,抗紫外线能力强,抗裂性强以及能够承受恶劣天气环境,是一般涂料所不能及的。  
 
  一、氟碳喷涂原料及结构   
  氟碳喷涂料是以聚偏二氟乙烯树脂 nCH2CF2 烘烤 (CH2CF2)n(PVDF) 为基料或配金属铝粉为色料制成的涂料。氟碳基料的化学结构中以氟/碳化合物结合。 这种具有短暂性质的结构与氢离子结合以为最稳定最牢固的结合,化学结构上的稳定与牢固使氟碳涂料的物理性质不同于一般涂料。除了在机械性能方面的耐磨性,抗冲击性具有优良的性能外,特别是在恶劣天气和环境显示出长久的抗褪色性,抗紫外光性能。六十年代初期开始用于工程塑料,用于导线和电缆,1965年美国Pennwalt化学公司首先将聚偏二氟乙烯为基料与金属微粒铝粉合成建筑用罩面漆,又称金属漆,并以Kynar 500作为商标。由此世界制造商先后开始使用Kynar 500制造出各自的氟碳涂料罩面漆,来满足高档建筑室内外铝材的涂装,广泛颜色的选择,美丽庄重的外观,及耐久性为世界各地很多宏伟的幕墙建筑增添了光彩。涂料制造商对涂层使用寿命的保证开始为10年、15年发展到能保证20年。   
  美国研究机构曾对氟碳涂料及超级涂料、一般涂料做过测试比较,分别涂层的样件放在美国佛罗里达州灼热阳光照射,以及在湿润含盐份空气的恶劣环境下暴露12年,实际证实氟碳涂料的稳定性和耐久性比其他两种涂料高30个和80百分点,氟碳涂料保证了在各种恶劣环境下使用。   
  世界各地很多氟碳涂料生产商,普遍采用Kynar 500或Hylar 5000作为氟碳涂料的基料 。国内还没有正规经过鉴定的生产商。主要生产氟碳涂料的厂商有:   
  1.英国1CI公司;2.美国PPG公司;3.美国Valspar(华士巴)公司;4.DNT Singapore(大日本漆新加坡公司); 5.日本Kawsai(关西)涂料公司; 6.韩国Korea chemical公司;7.台湾峰源制漆公司。
 
  二、氟碳喷涂技术要求和标准   
  氟碳喷涂作为高档的表面涂装工艺手段,整个过程的质量要求极为严格,除氟碳涂料制造厂需获得质量许可才能生产Kynar 500为基料的氟碳涂料外,用涂料厂商的整个表面处理工艺过程,包括前处理过程,喷涂过程到固化过程都需有严格的质量控制, 以保证铝材涂装的质量 。在氟碳喷涂界现今以美国建筑制造业协会标准AAMA一605.02.90为主要依据, 这一喷涂标准,被公以为是检查涂装质量主要的国际标准 。以下是AAMA一605.02.90标准中有关氟碳喷涂的主要指标。   
  在AAMA标准中,多处提到以美国南佛罗里达州作为测试标准,是由于那里的天气以湿润、高温,阳光直照而著称,因此以为是对涂层质量检查的恶劣环境。   
  世界上还有一些与美国AAMA-605.02.90标准相似检查标准,也用来判定氟碳喷涂质量。它们是:
       1.英国BS6496-1984标准建筑铝合金型材,板材的涂装标准。    
  2.德国GSBRAL-RC 631 1994标准建筑铝材质量检查标准。    
  3.澳大利亚AS3715-1989标准金属材涂装标准。    
  4.南非SABS一1993建筑室外铝材涂装标准。    
  5.瑞士建筑业使用铝材涂装标准1994。    
  美国建筑制造业协会标准(摘)AAMA一605.02.90  

  三、氟碳喷涂的设备及工艺   
  氟碳涂料本身性能决定,喷涂设备必须保证有出色的雾化效果,保证喷涂层的均匀性,氟碳涂料中的金属微粒的分布,直接影响涂层的外观效果。涂层均匀,质量优秀的氟碳涂层具有金属光泽,颜色鲜明、明显的立体感。而使用分歧适的喷涂设备的氟碳喷涂层,会产生颜色不均,表面有阴影或涂层不牢。大大影响了氟碳的装饰效果,为了达到好的喷涂效果,均采用高压静电电气喷枪。美国、日本、德国等国生产出各种形式的各种牌号喷枪各有特点。  
  氟碳喷涂工艺多采用多层喷涂 ,以充分发挥Kynar 500金属漆的耐久性、耐候性的上风,从铝材的前表面处理到各喷涂过程都需要严格控制质量,终极产品必须达到美国建筑制造业协会AAMA-605.02.90标准。   
  氟碳喷涂工艺流程为:   
  前处理流程:铝材的往油往污→水洗→碱洗(脱脂)→水洗→酸洗→水洗→铬化→水洗→纯水洗   
  喷涂流程:喷底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→质检
   
  多层喷涂工艺以三次喷涂(简称三喷),喷底面漆、面漆及罩光漆和二次喷涂(底漆、面漆)。
  1.前处理的目的:在铝合金型材 、板材进行喷涂前,工件表面要经过往油往污及化学处理,以产生铬化膜,增加涂层和金属表面结协力和防氧化能力,有利于延长漆膜的使用年限。   
  2.底漆涂层:作为封闭底材的底漆涂层,其作用在于进步涂层抗渗透能力,增强对底材的保护,稳定金属表面层,加强面漆与金属表面的附着力,可以保证面漆涂层的颜色均匀性,漆层厚度一般为5-10微米。   
  3.面漆涂层:面漆涂层是喷涂层关键的一层 ,在于提供铝材所需要的装饰颜色,使铝材外观达到设计要求,并且保护金属表面不受外界环境大气,酸雨,污染的腐蚀,防止紫外线穿透。大大增强抗老化能力,面漆涂层是喷涂中最厚的一层漆层,漆层厚度一般为23-30微米。   

  4.罩光漆涂层:罩光漆涂层也称清漆涂层, 主要目的是更有效地增强漆层抗外界腐蚀能力,保护面漆涂层,增加面漆色彩的金属光泽,外观更加颜色鲜明,光彩夺目,涂层厚度一般为5-10微米。三喷涂层总厚度一般为40-60微米,特殊需要的可以加厚。   
  5.固化处理:三喷涂层一般需要二次固化,铝材进进固化炉处理,固化温度一般在180℃-250℃之间,固化时间为15-25分钟,不同氟碳涂料生产厂家 ,都会根据自己的涂料,提供最佳的温度和时间。氯碳喷涂厂(锔油厂)也有的根据自己经验把三喷时的两次固化改为一次固化。   
  6.质量检验:质量检验应按AAMA-605.02.90标准。严格的质量检查才能保证高质量喷涂产品。

  四、我国氟碳喷涂现状   
  随着我国建筑业近几年迅速的发展,幕墙业在我国的兴起,铝型材有多种颜色,加速了铝材幕墙业的兴起,尤其在熟悉到铝复合板不易用于高层建筑之后,我国单层铝板及铝型材的氟碳喷涂层的需要量比90年代前期有成倍的增长。原来最早仅在广东东莞有二家锔油厂(即氟碳喷涂专业厂)从95年开始至今我国增加到30多家,有手工的也有自动化的,规模有大有小,多建在沿海一带。不仅建立了专业喷涂厂,而有个别铝材厂和幕墙公司也投资建喷涂厂,仍保持企业小而全体系。现仅有十多家正式投产,有明显的质量差异。   

  国内新建的氟碳喷涂设备多为美国、德国和日本设计,并引进电脑软件,引进先进国家的不同类型静电喷枪 。有悬挂式有半悬挂式 、悬挂式即铝材的前处理和喷涂,固化过程,铝材全部是悬挂起来,由电脑操纵工件在吊装上行走。清洗、多次喷涂、固化直到喷涂完毕生产品。这种全自动线国内未几,投资较大。另一种为铝板的前处理在几个槽液中处理(如铝材阳极氧化的清洗槽),铬化也在槽液中进行,然后再把铝材悬挂起来,工件在吊架上行走,完成喷涂固化工序直到生产品。现在国内悬挂线从100米长到最长420米 。一般自动氟碳喷涂多用于铝板的表面喷涂,因铝型材规定长度为6米,在一般自动悬挂式六米长自动带悬转及喷涂有困难,90年初期香港最早在广东东莞建立的第一专业锔油公司在香港称成功专业锔油公司 ,最近又新建了全国最长的420米长全自动悬挂氟碳喷涂线,不仅可以喷各种规格、厚度的铝板,而且还可以自动喷涂六米长铝型材,年喷涂面积60万平米,也是现在国内最大、最长,型材板材均自动喷的一条喷涂线。

  任何产品,制造产品的设备的先进和落后,当然是产品质量重要。但许多人往往把设备看的过重,似乎只要设备好,就能生产出好产品,事实并非如此,技术软件更为重要,没有高水平的技术职员,熟练的工人,只有好设备也生产不出好的产品,正如一位驾驶技术不高的司机, 驾驶一辆宝马轿车,同样会出事故。氟碳喷涂的技术性极强,在国内新上的喷涂线,正规的调试有2-3个月就可以了,但有的调试半年甚至更长时间调不好,这不就说明了技术经验的重要性。最近就发生过工程图便宜,让一家刚开的喷涂厂喷近千平米铝板,结果是:色差很大,膜厚不均,只有少部分可以使用,严重影响了幕墙的交工日期,劝告大家在选择喷涂厂时,不仅要看设备先进程度,也要重视技术职员条件和经验,就是说也要重视软件,不要只图便宜。
   
  总之:氟碳喷涂在我国是一种较新的产品,我们要初步了解并熟悉它,才能正确地使用它,国内一些新上的喷涂线, 首先要进步技术,总结经验,稳固发展氟碳喷涂事业 。现时,国内已有三十多条喷涂线,年喷涂面积已超过400万平米。供大于求,短时间不要重复再上氟碳喷涂线。   


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