我国铝型材氧化着色现状和发展趋势
湖南大学暨调和
摘要本文概述了我国铝型材发展中的三个阶段,三大特点,叙述了铝型材氧化着争现状和发展趋势.
指出电解着色虽受到各种着争才法的挑战,在今后10牟内它仍将占主导地位.电解着钦全色,金黄色,红色,
仿不锈钢色等浅色多色化是主炙的发展方向,伙金色是其主色调.
关键词电解着色型材让金色
一,引言我国198.年以来铝生产及消耗增长情况见表
铝具有重量轻,易成型,比强度高,耐蚀性好等l.铝材消耗比例现状和展望见表2.由表可知我国
优点,在我国民经济和人民生活的各领域中得到了铝发展速度很快,建筑,机械化工,电子电器和包装
广泛的应用.世界上铝制品达70余万种.有第二钢容是用铝大户.
铁之称.以铝代钢,代铜,代木材等当今世界的发展铝表面处理包括氧化着色,涂装和电镀,而铝
趋势.阳极氧化和电解着色,化学着色约占80%以上.过
我国铝矿产十分丰富,已查明的有十几亿吨,而去由于制铝业落后,其表面处理技术发展缓慢,例如
1997年铝产量才2000kt/a.约占世界铝产量的建筑铝型材的阳极氧化和着色技术比国外晚20年,
8.7%,人均占有量居世界倒数几位,故我国又是一是从引进全套生产线起步的.为赶超国际先进水平,
个制铝业很落后的国家.使氧化着色用添加剂国产化,我国表面处理工作者
改革开放以来,国家重点发展铝业,现拥有作出了卓有成效的努力,铝系添加剂已完全国产化
1000多家铝加工企业,生产能力达到3500kt/a,可了.着色的品种也在迅速发展.与国外产品相比.表
生产带,箔,型,捧,线,锻,粉等18大类.200余种合面处理质掀仍有一定的差距.
金.24..多个品种,形成了较完善的加工体系.
表1铝生产及消耗增长情况10
年份铝生产量(万吨)增长速度(%)铝消耗(万吨)增长速度(%)1980、1985、1990、1995、2000、39. 9、52. 5、84.4、165. 8、376^386(值计)、12.5、56、10.1、14.5、524、84. 4、76167、7. 2 10、一0.2、17. 1表2铝材消耗比例现状及展望[21子二~一~裂1990(%)1990M1995(%)2000(%)建筑、机械,化工电子,电器包装,容器航空交通其他2522139625362212107134022121286建筑铝材氧化着色量大面广,色种多,品质要求严,在铝表面处理的水平方面具有代表性我国铝型材氧化着色发展历程,现状和工艺技术的发展趋势.二,我国铝型材氧化着色发展历程
1982年夭津铝合金厂从日本引进第一条生产线起步,从1983年的IOkt/a到1996年铝型材产量达1000kt/a.14年间增长了10.倍,发展速度很快,其中经历了三个不平凡的阶段1982-1987年是引进起步阶段中央和地方从日,意,法,德,美及港澳台地区引进了I50条氧化着色生产线,加之自己设计的生产线达到300余家,但实际生产和消耗方30kt/a.生产线使用的各种添加剂也是花外汇购进的.湖南大学,广州电器科学研究所等一批高等院校和研究所急国家之所急,研究开发铝长寿命碱蚀剂,锡盐着色添加剂和常温快速封孔剂十分活跃,从1985年起在部分引进的生产线上替代日本,法国,意大利产品取得成功,为铝系添加剂全部国产化打响了第一炮.1986年冬国家计委出资招标研究生产线和添加剂国产化,北京有色金属设计研究总院中标,加速了国产化的进程.1988^-1989年是停滞阶段,国家治理整顿,基建萎缩,投机倒把导致铝价飞涨.国家呆取强制借施,限树建筑用铝,也不许出口,刚起步不久的铝业跌入了低谷.
通990-1996年是调整发r阶段改革开放步伐加快,基本建设和住宅建设大发展,铝型材需求量剧增,刺激了铝型材业的飞速发展,199.年生产100kt/a.1991年200kt/a.1992年400kt/a.T9 1996年达到IOOOkt/a.这时期铝型材厂发展到100.余家挤压机1000台, 氧化着色生产线100.余条,工厂数量,挤压机及生产能力都达到了世界第一.由于供大于求,行业间的竞争加剧价格和质址起主导作用市场是其仲裁者曾几何时只要是铝型材就能卖个好价钱,皇帝的女儿不愁嫁这时期大量的伪劣铝材充斥市场,给建筑物的使用安全造成了危害,中央电视台两次曝光,各地技术监督部门加强了检查,市场竞争优胜劣汰,一批劣质生产企业由此倒闭.而一向重视以质取胜的广东兴发,亚洲,坚美和福建南平铝厂,尽管价格偏高,还是产销两旺,产能不断扩大,达到了质量,规模,效益的和谐统一.雄辩地证明在市场经济条件下质量与价格相比,质fit仍是取胜的法宝. 我国铝型材厂的分布极不合理.70---80%的铝材产于广东,而广东的70^-80%又集中在南海市.近年来山东发展很快,已有近100个铝厂,江苏,四川,辽宁也发展较快,铝厂向合理分布发展与此同时铝表面处理技术也取得了很大进步,除使用的部分电泳漆,喷粉用树脂粉.氟碳彩色漆还需进口外常规的铝氧化着色添加剂已完全国产化了实践证明国内研制的铝长寿命碱蚀剂,着色添加齐11,常温快速封闭剂等已经达到甚至超过了国外同类产品,其成本只有进口品的1/3^1/5,综合经济效益显著为国家节省了大量外汇,为型材生产降耗增效起了重要作用.生产1000kt/a的铝型材需要
2. 5-3亿元的添加剂和化工原铺材料一批专业铝化工企业崛起,如长城(长程)化工有限公司,深圳艾克公司,新星公司,福建华银公司,河南开封奥博公司等有数十家自然铝系添加剂市场竞争也很剧烈由于一些厂搞假冒伪劣,低价销售,不但导致市场紊乱,也极大地影响了铝型材的生产质量,生产厂不要只追求便宜,要选择优质且价格适宜的添加剂.如果我们把九十年代中期以前从零开始跃到1000kt/a作为铝m材业的第一次产业革命的话,那么这次革命的特点是普遍开花,土洋结合,良N j-并存形成了企业多,挤压机多,生产线多,产量少,效益低的局面.同时对铝型材生产,质云和技术管理积累了宝贵经验,从"胆大可赚大钱到必须上规模上档次",认识上也产生了飞跃,迎来了1997年开始的铭行业的第二次产业革命,这场革命呈现出三大特点
1,铝型材生产正在向大型化集团化发展经历了九十年代前期的大发展.我国铝型材业正在向结构优化,地域分布合理化,规棋效益化和产品中高档化发展.在市场经济完善过程中将有大批中小型企业关停并靠,还将出现几个年产50100kt/a具有先进技术装配能带动和左右全行业的大型企业及集团公司.这两年来已有约200个厂倒闭,在广东3kt/a以下者己不复存在,5kt/a以下者在负债经营,到200.年以后恐怕IOkt/.也难于维持生计广东南海大沥镇鼎盛时铝厂达200多家,现在只剩100余家了.铝型材生产规模效益十分明显.规模大效益好,可不断扩产,提高质量增加花色品种,产生良性循环,发展或大型企业如亚洲集团,兴发铝厂,福建南平铝厂,辽宁忠旺集团等.相反规模小,成本高,质量次的产品滞销产品恶性循环而自生自灭.估计200.年前后还将有50%的厂要倒闭,企业总数将降至300 ^ 4000家,产量将达到1500kt/a,
2. 氧化着色向多品种多色化方面发展九十年代以来铝古铜色系列产品由占总产量的70-80另降到目前的1020肠,并且还有下降的趋势.青一色的暗色调使用10余年已令人厌倦,在没有适当色调选择时,宁愿不要着色的,如是哑光,砂石料受人青眯,这是出于无奈.随着人民生活水平的提高,家庭装饰启用铝材.迫切需要多品种多色化的铝材.于是电解着浅色调如钦金色,金黄色,仿不锈钢色;有机染色的多彩色型材;彩色静电喷粉,彩色静电喷氟碳漆,电泳涂漆等新工艺技术应时而生铝型材着色多样化的格局已经形成,并朝各自的规律发展.
3,改造氧化着色生产线,更新工艺装配八十年代引进和自制的氧化着色线的电源容量,电源波形和控制装置已经落后了,原单一着古铜色的布局也不适合多种色调的发展要求,设备也受到腐蚀老化,因此生产线的技术改造也迫在眉睫,改线热潮已随扩大产量,增加色种的要求俏然欣起.氧化电源多选用8000 - 1500安培,脉冲波丰富的EOE - 88系列;厚膜氧化启用"快脉冲"电源;着色电源采用三相合成单相输入的ECE-3系列或直流交流联合电源三,铝材氧化着色技术动态分析和预测
1,前处理
(1)为适应砂石料的发展,目前所用的长寿碱蚀剂重碱蚀剂存在着速度慢和溶铝量多等特点,开发数分钟可出砂的专用砂石剂是迫切要解决的课题.
(2)为适应光石料和镜面料的发展,机械抛光设备和无硝烟化学抛光技术极待开发.我国型材表面质量与国外产品的重要差距是表面平滑度和光亮度差.除改善铸锭和挤压技术外,采用机械或化学抛光是提高型材表面质量的重要方法.国外铝型材一律采用机械抛光和刷光,机械抛光占80%.我国尚无这类设备,进口又太贵(20万美元/台),广东正在研制这种机械.开发磷酸一硫酸化学抛光添加剂是当务之急现已有商品问世.这将是今后一段时间提高表面平滑光亮度的重要手段.
(3)近年来市场上出现了所谓除油,碱洗,和出光"三合一"蚀洗剂,为降低成本,减少铝耗部分厂在启用,这是为生产低档产品出的怪招,上量上档次的产品决不可盲目使用,不但达不到技术要求,还会导致工艺槽的交叉污染,后患无穷.
2,铝氧化技术以提高氧化速度和硬度为发展方向我国GB/T5237(铝合金建筑型材》标准即将出台,新标准对其厚度,硬度和耐蚀性提出了更高的要求.为达到上质量,上水平的目的除扩大电源容量提高单产外,提高氧化速度和综合性能建议采用带有脉冲波的EOE-88系列氧化电源,其输出电压和电流中脉冲成分较丰富,相当于每秒有300个叠加在直流上的小脉冲波,成膜速度快[[37.对于厚膜势化可采用频率为3-13H元的"快脉冲"电源,充分发挥节电,提高速度和表面硬度的优势,这种电源在12微米以下优点不明显.微弧氧化技术是在铝,镁等轻金属的表面应用等离子体化学和电化学原理生成一层类似陶瓷性质的氧化膜,硬度特高,耐磨,绝统电阻高,在特殊电解液中氧化还可以形成不同色调和花纹的瓷釉质感的铝表面,既可作高档装饰材,又可作功能膜,如汽车活塞环,电子工业的绝统层和消光层等.但能耗大,工艺装配复杂,目前仍处于试验阶段.
3,电解着色将以钦金色为代表的浅色体系为主电解着古铜色的比例将继续减少,一统天下的日子一去不复返了,代之以钦金色,金黄色,仿不锈钢色,浅红色,香槟色,银灰色等多种浅色调,古铜槽将改造为着浅色或纯黑色.仿不锈钢色由于要求基体抛光,着色很浅不经久,原先看好的发展势头并不理想.饮金色以其鲜而不艳,比金黄色更显典雅高贵,黄中透红,令人赏心悦目.且与玻璃,家具等有良好的配套性.着色成本较低,增值较高等优点,它作为浅色调中的主色调发展趋十分明显.在广东地区已上了十几条生产线,将逐渐向内地扩展,销售市场看好.并出口东南亚多国.由湖南大学开发的两槽法着钦金色技术居领先地位,可方便地得到了5种深浅不同的色调,比单槽法色种多而且鲜活.以银盐和锰盐为主的金黄色着色杭在香港和越南市场行销看好.锰盐着色色调金黄色逼真性好,在抛光的铝材上可仿18K金和24K金,成本很低,但极不稳定,只有连续生产才显示优点.银盐着色可获得金黄色,绿金色,黄绿色和金土色等多种色调,槽液十分稳定,每公斤银盐可着色7^-10吨型材,潜在经济效益好,应努力开发应用.
目前的浅色系中红色系和银灰色系还可见,作为受人喜爱的色调也将有所发展.现在浅色调都是在银白和砂石材上粉色,偏暗,不够鲜活艳丽.随着机械她光和化学抛光推广应用,光亮浅色调将会诱人.可作这样的预测.经过2-3年的市场发育,光亮浅色调将占一定比例,银白,哑光,砂石料将明显减少.
随着技术逐步和市场需求发展国外己有的花洋电解着色,仿木纹着色,光干涉着色,金杂色着色等川也将在不同时期在国内开发应用4,复合着色,有机染色材将在我国发展所谓复合着色就是在电解着色之后再进行一次有机染色,产生一种暗色底和艳色叠加的复合新色调,这种组合色可达数十种.在欧洲这种复合色八十年代就很流行.占铝建材的15^20%,并在高层建筑上使用.复合色在阳光pa耀下和阴天时色调不同,随时间推移色调还会缓慢变化,增加了建筑物的美感.该技术尚未在国内出现是因为缺乏适合于铝建材着色的耐晒,耐光,耐候的铝专用有机染料现在铝专用染料已引进国内,河南课河铝合金厂,青岛核工实业公司分别建成了彩色铝型材生产线.这种特种有机均冠以"铝"字头如铝红铝兰,铝坚固金等,据称25年不会褪色.解决了染料的来源问题.复合粉色和有机染色的彩色铝型材,板材,条,管将在我国邃渐发展起来.5.静电喷粉和朴电喷漆多彩铝材前景不容乐观铝经脱脂,出光,铬化处理之后喷彩色树脂粉或喷氛碳表面漆新技术近年来在我国一轰而上,建了新十条生产线.该法取消了现行的阳极氧化和电解着色,对环境污染减少,生产效率和成品率提高,对基材表面质址要求不高,色种特多.这是其优点.但现时普遍开工不足,效益不好,原因何在(1)喷涂之后铝型材尖去厂可贵的金属光泽和金属质感.无异于在塑料,木材,钢材仁涂装,不符合装饰铝型材显示气派豪华的消费心理,(2)必竟是有机物膜层存在老化,粉化,剥落等固有缺陷,一般只能使用2025年这与建筑型材要求半水久性相悖.(3)成本比较贵.价格竞争中也处于劣势作为一种表面处理方法会长期存在下去,市场需求不会有太大的起色故前景不容乐观.
6.电泳涂漆比彩色喷涂更有发展前途铝型材经阳极氧化或氧化着色之后电泳一层无色透明漆,装饰性和耐蚀性均优,等于双层保险又光彩照人.作为高档装饰材,市场前景看好家庭装修将是道选对象.但电泳涂漆必须具有铸锭质旦高,挤压材表面平滑机械缺陷少, 氧化着色工艺管理严格,水质和车间环境清洁等条件,因为任何微小的缺陷和沾污都会在亮漆下暴露无遗.一些单位电泳涂漆成品率很低就在于系统工程上质量管理跟不上造成的,因此不具备条件的单位绝莫盲目建线.7,开发新电源是开拓电解着色新工艺的重要手36段改变电源波形和施电方式来提高阳极化膜综合性能和开拓电解着色新工艺的专利文献很多.是新的研究热点.已商品化的有脉冲电源,电流反向(换相)电源,直流脉冲等电源,正在开发的有功能性氧化和着色兼容的微弧氧化电源.都是围绕着提高氧化速度厚度,均匀性,膜硬度,孔隙分布以及改善孔结构形态等.为提高着色质量(含多色化)和整体质量奠定了基础.
电解着色的相级和波形对着色影响极大,日本在电颐波形与着色的关系的研究方而走在世界前列,例如微机控制的直流着色电源解决了镍盐着色色差大的问题,通过改变波形和时间可着出4-8种深浅不同的色调,色调完全均匀一致.日本还用特殊电源从事花样着色和多色着色.日本还开发了正弦波正负电压可调的着色电源,使着色的重视性提高;使用断续交流电如断电I秒,每次着色断电3-6次,以防止色差,提高着色均匀性很有作用W.使用不对称或不平衡输出的交流电可提高着色速度.利用周期换向的脉冲电源可得到由浅到深的多种色调川我国从西班牙引进仿不锈钢着色电源是一种直流交流联合电源,利用低压直流改善氧化膜的阻挡层后再交流着色对提高着色均匀性和光泽很有作用川.由干着浅色调要求特别均匀且光泽要求高,这种电源特别适合于着浅色调.此外还可减少屏蔽效应,绑料可密一些,可提高单槽产量.这种电源在广东中南电器厂仿制成功.
研究新电源可克服化学和电化学方法中的缺陷和不足.化学和电子专家合作可开拓新的着色技术.总而言之铝型材的氧化着色技术受到各种表面处理方法的挑战预计在未来的10年内,电解着色仍将是主要的着色方法但工艺技术要不断改进提高才能长期占主导地位.
参考文献
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省有色金属加工学术委员会编,1997.11.
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氧化和着色质量的影响,论文集P90.湖南腐蚀与防护学会
编.1997.11:
(4)R调和等《建筑铝型材的阳极氧化和电解着色》,湖南
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(6)张华民铝周期换向脉冲电解昔色,电镀与环保(7)来源同(3)
Vo116NO5 19 21.1996:
国内外电镀废水,废气及废渣治理
发展的概况
原中国电子工程设计院电镀工程总设计师(100036)黄瑞光
摘要本文介绍国内外电镀皮水,度气,应渣治理发展的概K,以及清洁生产在我国电极工业中发展
的简戈,
一,前言近几年来国内外电镀废水治理大多数仍采用传
上从电子卫星下至日用五金,各行各业都需要统的化学法同时推广局部闭路循环技术,使后处理
电镀.随着功能性电镀不断发展,电镀所用的化工材的废水回用于前处理的清洗工序以减少废水的排出
料多达几百种.这些化工材料在电镀过程产生大量量.并开始制造和投产零排放的电镀自动化生产线.
有害和有毒的废水,废气和废渣给环境带来严重污把治理电镀废水达到理想的水平.
染.据不完全统计我国电镀厂点约有1万家,职工目前国内外治理废水的特点是广泛地采用精密
约有40万人,每年排出的废水40亿mJ,酸雾3000和先进的监控仪器和设备.如:PH值自动控制仪及
万mJ,废渣5万吨川电镀已与石化,制药成为三大ORP电位仪.使废水中酸碱度及氧化还原电位值达
污染工业之一.我国政府与企业已投资数百亿元不到鼓佳点同时采用自动加药,液位自动报T.以及
断治理电镀污染取得巨大成效.但是至今还有不少电脑监控和显示等措施,确保电镀废水达标排放.
电镀厂点对于治理三废污染不够重视,管理不严治2. 1化学法
理不够科学,以致排放不能达标,污染不能解决.为化学法治理电镀废水投资省上马快,方法简单
此特写本文介绍近几年来国内外电镀三废治理发展易行.只要操作人员能够正确掌握废水治理原理和
的概况和经验,提供先进,可靠或实用的技术及有关工艺,反应药品和混凝剂的选择与投加量,废水PlH
数据.并介绍清洁生产在我国电镀工业中发展的简值,氧化还原电位值,反应时间,以及废水中有害物
况.以供参考.的定址分析等就可做到达标排放.
