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。為了能達到氧化膜牢固和顏色有光澤，國內外對用什么鋁合金牌號做鋁合金門窗型材，進行了認真的選擇，最后選擇6063合金(中國為LD31)。該合金特點有：擠壓性能好（易擠壓），中等強度，關鍵是具有良好的氧化性能，能給鋁合金門窗型材一個好的裝飾面。主要表現在：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。由于氧化生產工藝是把鋁材放進氧化槽液里清洗、氧化、著色和封孔。槽液又是由多種化學元素配制而成，每氧化一批鋁材，槽液內的化學成份都在變化，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非常難看。
靜電噴涂的產生，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、環氧樹脂、羥基聚脂樹脂以及環氧／聚酯樹脂，可配制多種顏色。粉沫噴涂的特點 ：噴涂設備有手工的 ，有自動懸掛式、施工簡單、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，涂料價格比氟碳便宜。粉沫噴涂最大弱點是怕太陽紫外線照射，長期照射會造成自然褪色，鋁板朝陽面和非朝陽面幾年后色差會很明顯，一般為2-5年就產生明顯色差 。現在市場上出現名字叫彩色鋁型材，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，同時也增強抗腐蝕能力。
另一種靜電噴涂為液態噴涂，又稱氟碳噴涂，香港稱為鋦油。屬于高檔次噴涂，價格較高，在國外早已應用。在國內近二年才開始大面積用于鋁單板幕墻，由于其優異的特點，越來越受到建筑業及用戶的重視和青睞。氟碳噴涂具有優異的抗褪色性、抗起霜性、抗大氣污染(酸雨等)的腐蝕性，抗紫外線能力強，抗裂性強以及能夠承受惡劣天氣環境，是一般涂料所不能及的。
一、氟碳噴涂原料及結構
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。氟碳基料的化學結構中以氟／碳化合物結合。 這種具有短暫性質的結構與氫離子結合以為最穩定最牢固的結合，化學結構上的穩定與牢固使氟碳涂料的物理性質不同于一般涂料。除了在機械性能方面的耐磨性，抗沖擊性具有優良的性能外，特別是在惡劣天氣和環境顯示出長久的抗褪色性，抗紫外光性能。六十年代初期開始用于工程塑料，用于導線和電纜，1965年美國Pennwalt化學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。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。涂料制造商對涂層使用壽命的保證開始為10年、15年發展到能保證20年。
美國研究機構曾對氟碳涂料及超級涂料、一般涂料做過測試比較，分別涂層的樣件放在美國佛羅里達州灼熱陽光照射，以及在濕潤含鹽份空氣的惡劣環境下暴露12年，實際證實氟碳涂料的穩定性和耐久性比其他兩種涂料高30個和80百分點，氟碳涂料保證了在各種惡劣環境下使用。
世界各地很多氟碳涂料生產商，普遍采用Kynar 500或Hylar 5000作為氟碳涂料的基料 。國內還沒有正規經過鑒定的生產商。主要生產氟碳涂料的廠商有：
1.英國1CI公司；2．美國PPG公司；3．美國Valspar(華士巴)公司；4．DNT Singapore(大日本漆新加坡公司)； 5．日本Kawsai(關西)涂料公司； 6．韓國Korea chemical公司；7．臺灣峰源制漆公司。
二、氟碳噴涂技術要求和標準
氟碳噴涂作為高檔的表面涂裝工藝手段，整個過程的質量要求極為嚴格，除氟碳涂料制造廠需獲得質量許可才能生產Kynar 500為基料的氟碳涂料外，用涂料廠商的整個表面處理工藝過程，包括前處理過程，噴涂過程到固化過程都需有嚴格的質量控制， 以保證鋁材涂裝的質量 。在氟碳噴涂界現今以美國建筑制造業協會標準AAMA一605.02.90為主要依據， 這一噴涂標準，被公以為是檢查涂裝質量主要的國際標準 。以下是AAMA一605.02.90標準中有關氟碳噴涂的主要指標。
在AAMA標準中，多處提到以美國南佛羅里達州作為測試標準，是由于那里的天氣以濕潤、高溫，陽光直照而著稱，因此以為是對涂層質量檢查的惡劣環境。
世界上還有一些與美國AAMA-605.02.90標準相似檢查標準，也用來判定氟碳噴涂質量。它們是：
1．英國BS6496-1984標準建筑鋁合金型材，板材的涂裝標準。
2．德國GSBRAL-RC 631 1994標準建筑鋁材質量檢查標準。
3．澳大利亞AS3715-1989標準金屬材涂裝標準。
4．南非SABS一1993建筑室外鋁材涂裝標準。
5．瑞士建筑業使用鋁材涂裝標準1994。
美國建筑制造業協會標準(摘)AAMA一605．02．90
三、氟碳噴涂的設備及工藝
氟碳涂料本身性能決定，噴涂設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，質量優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備的氟碳噴涂層，會產生顏色不均，表面有陰影或涂層不牢。大大影響了氟碳的裝飾效果，為了達到好的噴涂效果，均采用高壓靜電電氣噴槍。美國、日本、德國等國生產出各種形式的各種牌號噴槍各有特點。
氟碳噴涂工藝多采用多層噴涂 ，以充分發揮Kynar 500金屬漆的耐久性、耐候性的上風，從鋁材的前表面處理到各噴涂過程都需要嚴格控制質量，終極產品必須達到美國建筑制造業協會AAMA-605.02.90標準。
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℃)→質檢
多層噴涂工藝以三次噴涂(簡稱三噴)，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 、板材進行噴涂前，工件表面要經過往油往污及化學處理，以產生鉻化膜，增加涂層和金屬表面結協力和防氧化能力，有利于延長漆膜的使用年限。
2．底漆涂層：作為封閉底材的底漆涂層，其作用在于進步涂層抗滲透能力，增強對底材的保護，穩定金屬表面層，加強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鍵的一層 ，在于提供鋁材所需要的裝飾顏色，使鋁材外觀達到設計要求，并且保護金屬表面不受外界環境大氣，酸雨，污染的腐蝕，防止紫外線穿透。大大增強抗老化能力，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漆層抗外界腐蝕能力，保護面漆涂層，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，鋁材進進固化爐處理，固化溫度一般在180℃-250℃之間，固化時間為15-25分鐘，不同氟碳涂料生產廠家 ，都會根據自己的涂料，提供最佳的溫度和時間。氯碳噴涂廠(鋦油廠)也有的根據自己經驗把三噴時的兩次固化改為一次固化。
6．質量檢驗：質量檢驗應按AAMA-605.02.90標準。嚴格的質量檢查才能保證高質量噴涂產品。
四、我國氟碳噴涂現狀
隨著我國建筑業近幾年迅速的發展，幕墻業在我國的興起，鋁型材有多種顏色，加速了鋁材幕墻業的興起，尤其在熟悉到鋁復合板不易用于高層建筑之后，我國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。原來最早僅在廣東東莞有二家鋦油廠(即氟碳噴涂專業廠)從95年開始至今我國增加到30多家，有手工的也有自動化的，規模有大有小，多建在沿海一帶。不僅建立了專業噴涂廠，而有個別鋁材廠和幕墻公司也投資建噴涂廠，仍保持企業小而全體系。現僅有十多家正式投產，有明顯的質量差異。
國內新建的氟碳噴涂設備多為美國、德國和日本設計，并引進電腦軟件，引進先進國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品。這種全自動線國內未幾，投資較大。另一種為鋁板的前處理在幾個槽液中處理(如鋁材陽極氧化的清洗槽)，鉻化也在槽液中進行，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品。現在國內懸掛線從100米長到最長420米 。一般自動氟碳噴涂多用于鋁板的表面噴涂，因鋁型材規定長度為6米，在一般自動懸掛式六米長自動帶懸轉及噴涂有困難，90年初期香港最早在廣東東莞建立的第一專業鋦油公司在香港稱成功專業鋦油公司 ，最近又新建了全國最長的420米長全自動懸掛氟碳噴涂線，不僅可以噴各種規格、厚度的鋁板，而且還可以自動噴涂六米長鋁型材，年噴涂面積60萬平米，也是現在國內最大、最長，型材板材均自動噴的一條噴涂線。
任何產品，制造產品的設備的先進和落后，當然是產品質量重要。但許多人往往把設備看的過重，似乎只要設備好，就能生產出好產品，事實并非如此，技術軟件更為重要，沒有高水平的技術職員，熟練的工人，只有好設備也生產不出好的產品，正如一位駕駛技術不高的司機， 駕駛一輛寶馬轎車，同樣會出事故。氟碳噴涂的技術性極強，在國內新上的噴涂線，正規的調試有2-3個月就可以了，但有的調試半年甚至更長時間調不好，這不就說明了技術經驗的重要性。最近就發生過工程圖便宜，讓一家剛開的噴涂廠噴近千平米鋁板，結果是：色差很大，膜厚不均，只有少部分可以使用，嚴重影響了幕墻的交工日期，勸告大家在選擇噴涂廠時，不僅要看設備先進程度，也要重視技術職員條件和經驗，就是說也要重視軟件，不要只圖便宜。
總之：氟碳噴涂在我國是一種較新的產品，我們要初步了解并熟悉它，才能正確地使用它，國內一些新上的噴涂線， 首先要進步技術，總結經驗，穩固發展氟碳噴涂事業 。現時，國內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，短時間不要重復再上氟碳噴涂線。
