鋁材的表面處理
來源：佳華
日期：2016-08-31
多年來，鋁材的表面處理均為陽極氧化。為了能達(dá)到氧化膜牢固和顏色有光澤，國(guó)內(nèi)外對(duì)用什么鋁合金牌號(hào)做鋁合金門窗型材，進(jìn)行了認(rèn)真的選擇，最后選擇6063合金(中國(guó)為L(zhǎng)D31)。該合金特點(diǎn)有：擠壓性能好（易擠壓），中等強(qiáng)度，關(guān)鍵是具有良好的氧化性能，能給鋁合金門窗型材一個(gè)好的裝飾面。主要表現(xiàn)在：氧化膜易天生且牢固度高；氧化膜厚度和色差可以控制，著色附著力強(qiáng)又有光澤。但氧化著色顏色只有白色和古銅色，顏色比較單調(diào)。由于氧化生產(chǎn)工藝是把鋁材放進(jìn)氧化槽液里清洗、氧化、著色和封孔。槽液又是由多種化學(xué)元素配制而成，每氧化一批鋁材，槽液內(nèi)的化學(xué)成份都在變化，因此槽液是可變值，氧化著色出來的鋁材總是有色差，單獨(dú)放置肉眼看不明顯，如大面積放在一起，則色差非常明顯地表現(xiàn)出來。所以鋁單板幕墻表面決不能用陽極氧化處理。否則裝這種鋁單板幕墻的建筑物會(huì)非常難看。
靜電噴涂的產(chǎn)生，使幕墻鋁單板的表面處理得到解決，不僅使色差變小而且可以得到多種顏色的鋁板。靜電噴涂分：粉沫噴涂和氟碳噴涂，粉沫噴涂的原料為：聚氨脂、聚氨樹脂、環(huán)氧樹脂、羥基聚脂樹脂以及環(huán)氧／聚酯樹脂，可配制多種顏色。粉沫噴涂的特點(diǎn) ：噴涂設(shè)備有手工的 ，有自動(dòng)懸掛式、施工簡(jiǎn)單、涂層厚度為30微米以上，抗沖擊，耐磨擦，防腐蝕，耐候性等均好，涂料價(jià)格比氟碳便宜。粉沫噴涂最大弱點(diǎn)是怕太陽紫外線照射，長(zhǎng)期照射會(huì)造成自然褪色，鋁板朝陽面和非朝陽面幾年后色差會(huì)很明顯，一般為2-5年就產(chǎn)生明顯色差 ?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)名字叫彩色鋁型材，用于鋁合金門窗，就是用普通鋁型材粉沫噴涂而成。使得鋁門窗顏色品種增加，同時(shí)也增強(qiáng)抗腐蝕能力。
另一種靜電噴涂為液態(tài)噴涂，又稱氟碳噴涂，香港稱為鋦油。屬于高檔次噴涂，價(jià)格較高，在國(guó)外早已應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)近二年才開始大面積用于鋁單板幕墻，由于其優(yōu)異的特點(diǎn)，越來越受到建筑業(yè)及用戶的重視和青睞。氟碳噴涂具有優(yōu)異的抗褪色性、抗起霜性、抗大氣污染(酸雨等)的腐蝕性，抗紫外線能力強(qiáng)，抗裂性強(qiáng)以及能夠承受惡劣天氣環(huán)境，是一般涂料所不能及的。
一、氟碳噴涂原料及結(jié)構(gòu)
氟碳噴涂料是以聚偏二氟乙烯樹脂 nCH2CF2 烘烤 (CH2CF2)n(PVDF) 為基料或配金屬鋁粉為色料制成的涂料。氟碳基料的化學(xué)結(jié)構(gòu)中以氟／碳化合物結(jié)合。 這種具有短暫性質(zhì)的結(jié)構(gòu)與氫離子結(jié)合以為最穩(wěn)定最牢固的結(jié)合，化學(xué)結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定與牢固使氟碳涂料的物理性質(zhì)不同于一般涂料。除了在機(jī)械性能方面的耐磨性，抗沖擊性具有優(yōu)良的性能外，特別是在惡劣天氣和環(huán)境顯示出長(zhǎng)久的抗褪色性，抗紫外光性能。六十年代初期開始用于工程塑料，用于導(dǎo)線和電纜，1965年美國(guó)Pennwalt化學(xué)公司首先將聚偏二氟乙烯為基料與金屬微粒鋁粉合成建筑用罩面漆，又稱金屬漆，并以Kynar 500作為商標(biāo)。由此世界制造商先后開始使用Kynar 500制造出各自的氟碳涂料罩面漆，來滿足高檔建筑室內(nèi)外鋁材的涂裝，廣泛顏色的選擇，美麗莊重的外觀，及耐久性為世界各地很多宏偉的幕墻建筑增添了光彩。涂料制造商對(duì)涂層使用壽命的保證開始為10年、15年發(fā)展到能保證20年。
美國(guó)研究機(jī)構(gòu)曾對(duì)氟碳涂料及超級(jí)涂料、一般涂料做過測(cè)試比較，分別涂層的樣件放在美國(guó)佛羅里達(dá)州灼熱陽光照射，以及在濕潤(rùn)含鹽份空氣的惡劣環(huán)境下暴露12年，實(shí)際證實(shí)氟碳涂料的穩(wěn)定性和耐久性比其他兩種涂料高30個(gè)和80百分點(diǎn)，氟碳涂料保證了在各種惡劣環(huán)境下使用。
世界各地很多氟碳涂料生產(chǎn)商，普遍采用Kynar 500或Hylar 5000作為氟碳涂料的基料 。國(guó)內(nèi)還沒有正規(guī)經(jīng)過鑒定的生產(chǎn)商。主要生產(chǎn)氟碳涂料的廠商有：
1.英國(guó)1CI公司；2．美國(guó)PPG公司；3．美國(guó)Valspar(華士巴)公司；4．DNT Singapore(大日本漆新加坡公司)； 5．日本Kawsai(關(guān)西)涂料公司； 6．韓國(guó)Korea chemical公司；7．臺(tái)灣峰源制漆公司。
二、氟碳噴涂技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)
氟碳噴涂作為高檔的表面涂裝工藝手段，整個(gè)過程的質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，除氟碳涂料制造廠需獲得質(zhì)量許可才能生產(chǎn)Kynar 500為基料的氟碳涂料外，用涂料廠商的整個(gè)表面處理工藝過程，包括前處理過程，噴涂過程到固化過程都需有嚴(yán)格的質(zhì)量控制， 以保證鋁材涂裝的質(zhì)量 。在氟碳噴涂界現(xiàn)今以美國(guó)建筑制造業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)AAMA一605.02.90為主要依據(jù)， 這一噴涂標(biāo)準(zhǔn)，被公以為是檢查涂裝質(zhì)量主要的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 。以下是AAMA一605.02.90標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)氟碳噴涂的主要指標(biāo)。
在AAMA標(biāo)準(zhǔn)中，多處提到以美國(guó)南佛羅里達(dá)州作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，是由于那里的天氣以濕潤(rùn)、高溫，陽光直照而著稱，因此以為是對(duì)涂層質(zhì)量檢查的惡劣環(huán)境。
世界上還有一些與美國(guó)AAMA-605.02.90標(biāo)準(zhǔn)相似檢查標(biāo)準(zhǔn)，也用來判定氟碳噴涂質(zhì)量。它們是：
1．英國(guó)BS6496-1984標(biāo)準(zhǔn)建筑鋁合金型材，板材的涂裝標(biāo)準(zhǔn)。
2．德國(guó)GSBRAL-RC 631 1994標(biāo)準(zhǔn)建筑鋁材質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)。
3．澳大利亞AS3715-1989標(biāo)準(zhǔn)金屬材涂裝標(biāo)準(zhǔn)。
4．南非SABS一1993建筑室外鋁材涂裝標(biāo)準(zhǔn)。
5．瑞士建筑業(yè)使用鋁材涂裝標(biāo)準(zhǔn)1994。
美國(guó)建筑制造業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(摘)AAMA一605．02．90
三、氟碳噴涂的設(shè)備及工藝
氟碳涂料本身性能決定，噴涂設(shè)備必須保證有出色的霧化效果，保證噴涂層的均勻性，氟碳涂料中的金屬微粒的分布，直接影響涂層的外觀效果。涂層均勻，質(zhì)量?jī)?yōu)秀的氟碳涂層具有金屬光澤，顏色鮮明、明顯的立體感。而使用分歧適的噴涂設(shè)備的氟碳噴涂層，會(huì)產(chǎn)生顏色不均，表面有陰影或涂層不牢。大大影響了氟碳的裝飾效果，為了達(dá)到好的噴涂效果，均采用高壓靜電電氣噴槍。美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)生產(chǎn)出各種形式的各種牌號(hào)噴槍各有特點(diǎn)。
氟碳噴涂工藝多采用多層噴涂 ，以充分發(fā)揮Kynar 500金屬漆的耐久性、耐候性的上風(fēng)，從鋁材的前表面處理到各噴涂過程都需要嚴(yán)格控制質(zhì)量，終極產(chǎn)品必須達(dá)到美國(guó)建筑制造業(yè)協(xié)會(huì)AAMA-605.02.90標(biāo)準(zhǔn)。
氟碳噴涂工藝流程為：
前處理流程：鋁材的往油往污→水洗→堿洗(脫脂)→水洗→酸洗→水洗→鉻化→水洗→純水洗
噴涂流程：噴底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→質(zhì)檢
多層噴涂工藝以三次噴涂(簡(jiǎn)稱三噴)，噴底面漆、面漆及罩光漆和二次噴涂(底漆、面漆)。
1．前處理的目的：在鋁合金型材 、板材進(jìn)行噴涂前，工件表面要經(jīng)過往油往污及化學(xué)處理，以產(chǎn)生鉻化膜，增加涂層和金屬表面結(jié)協(xié)力和防氧化能力，有利于延長(zhǎng)漆膜的使用年限。
2．底漆涂層：作為封閉底材的底漆涂層，其作用在于進(jìn)步涂層抗?jié)B透能力，增強(qiáng)對(duì)底材的保護(hù)，穩(wěn)定金屬表面層，加強(qiáng)面漆與金屬表面的附著力，可以保證面漆涂層的顏色均勻性，漆層厚度一般為5-10微米。
3．面漆涂層：面漆涂層是噴涂層關(guān)鍵的一層 ，在于提供鋁材所需要的裝飾顏色，使鋁材外觀達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且保護(hù)金屬表面不受外界環(huán)境大氣，酸雨，污染的腐蝕，防止紫外線穿透。大大增強(qiáng)抗老化能力，面漆涂層是噴涂中最厚的一層漆層，漆層厚度一般為23-30微米。
4．罩光漆涂層：罩光漆涂層也稱清漆涂層， 主要目的是更有效地增強(qiáng)漆層抗外界腐蝕能力，保護(hù)面漆涂層，增加面漆色彩的金屬光澤，外觀更加顏色鮮明，光彩奪目，涂層厚度一般為5-10微米。三噴涂層總厚度一般為40-60微米，特殊需要的可以加厚。
5．固化處理：三噴涂層一般需要二次固化，鋁材進(jìn)進(jìn)固化爐處理，固化溫度一般在180℃-250℃之間，固化時(shí)間為15-25分鐘，不同氟碳涂料生產(chǎn)廠家 ，都會(huì)根據(jù)自己的涂料，提供最佳的溫度和時(shí)間。氯碳噴涂廠(鋦油廠)也有的根據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)把三噴時(shí)的兩次固化改為一次固化。
6．質(zhì)量檢驗(yàn)：質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)按AAMA-605.02.90標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格的質(zhì)量檢查才能保證高質(zhì)量噴涂產(chǎn)品。
四、我國(guó)氟碳噴涂現(xiàn)狀
隨著我國(guó)建筑業(yè)近幾年迅速的發(fā)展，幕墻業(yè)在我國(guó)的興起，鋁型材有多種顏色，加速了鋁材幕墻業(yè)的興起，尤其在熟悉到鋁復(fù)合板不易用于高層建筑之后，我國(guó)單層鋁板及鋁型材的氟碳噴涂層的需要量比90年代前期有成倍的增長(zhǎng)。原來最早僅在廣東東莞有二家鋦油廠(即氟碳噴涂專業(yè)廠)從95年開始至今我國(guó)增加到30多家，有手工的也有自動(dòng)化的，規(guī)模有大有小，多建在沿海一帶。不僅建立了專業(yè)噴涂廠，而有個(gè)別鋁材廠和幕墻公司也投資建噴涂廠，仍保持企業(yè)小而全體系?，F(xiàn)僅有十多家正式投產(chǎn)，有明顯的質(zhì)量差異。
國(guó)內(nèi)新建的氟碳噴涂設(shè)備多為美國(guó)、德國(guó)和日本設(shè)計(jì)，并引進(jìn)電腦軟件，引進(jìn)先進(jìn)國(guó)家的不同類型靜電噴槍 。有懸掛式有半懸掛式 、懸掛式即鋁材的前處理和噴涂，固化過程，鋁材全部是懸掛起來，由電腦操縱工件在吊裝上行走。清洗、多次噴涂、固化直到噴涂完畢生產(chǎn)品。這種全自動(dòng)線國(guó)內(nèi)未幾，投資較大。另一種為鋁板的前處理在幾個(gè)槽液中處理(如鋁材陽極氧化的清洗槽)，鉻化也在槽液中進(jìn)行，然后再把鋁材懸掛起來，工件在吊架上行走，完成噴涂固化工序直到生產(chǎn)品?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)懸掛線從100米長(zhǎng)到最長(zhǎng)420米 。一般自動(dòng)氟碳噴涂多用于鋁板的表面噴涂，因鋁型材規(guī)定長(zhǎng)度為6米，在一般自動(dòng)懸掛式六米長(zhǎng)自動(dòng)帶懸轉(zhuǎn)及噴涂有困難，90年初期香港最早在廣東東莞建立的第一專業(yè)鋦油公司在香港稱成功專業(yè)鋦油公司 ，最近又新建了全國(guó)最長(zhǎng)的420米長(zhǎng)全自動(dòng)懸掛氟碳噴涂線，不僅可以噴各種規(guī)格、厚度的鋁板，而且還可以自動(dòng)噴涂六米長(zhǎng)鋁型材，年噴涂面積60萬平米，也是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)最大、最長(zhǎng)，型材板材均自動(dòng)噴的一條噴涂線。
任何產(chǎn)品，制造產(chǎn)品的設(shè)備的先進(jìn)和落后，當(dāng)然是產(chǎn)品質(zhì)量重要。但許多人往往把設(shè)備看的過重，似乎只要設(shè)備好，就能生產(chǎn)出好產(chǎn)品，事實(shí)并非如此，技術(shù)軟件更為重要，沒有高水平的技術(shù)職員，熟練的工人，只有好設(shè)備也生產(chǎn)不出好的產(chǎn)品，正如一位駕駛技術(shù)不高的司機(jī)， 駕駛一輛寶馬轎車，同樣會(huì)出事故。氟碳噴涂的技術(shù)性極強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)新上的噴涂線，正規(guī)的調(diào)試有2-3個(gè)月就可以了，但有的調(diào)試半年甚至更長(zhǎng)時(shí)間調(diào)不好，這不就說明了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的重要性。最近就發(fā)生過工程圖便宜，讓一家剛開的噴涂廠噴近千平米鋁板，結(jié)果是：色差很大，膜厚不均，只有少部分可以使用，嚴(yán)重影響了幕墻的交工日期，勸告大家在選擇噴涂廠時(shí)，不僅要看設(shè)備先進(jìn)程度，也要重視技術(shù)職員條件和經(jīng)驗(yàn)，就是說也要重視軟件，不要只圖便宜。
總之：氟碳噴涂在我國(guó)是一種較新的產(chǎn)品，我們要初步了解并熟悉它，才能正確地使用它，國(guó)內(nèi)一些新上的噴涂線， 首先要進(jìn)步技術(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，穩(wěn)固發(fā)展氟碳噴涂事業(yè) ?，F(xiàn)時(shí)，國(guó)內(nèi)已有三十多條噴涂線，年噴涂面積已超過400萬平米。供大于求，短時(shí)間不要重復(fù)再上氟碳噴涂線。
