高鐵車廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線經(jīng)過(guò)零下三四十?dāng)z氏度的高寒地帶；南極科考船上的一些儀器、裝備與起居用品是以鋁材制造的，需要經(jīng)受零下六七十?dāng)z氏度的考驗(yàn)；由中國(guó)經(jīng)北極到歐洲的商船上有些裝備也是用鋁材制造的，其中的一部分露在外面，環(huán)境溫度也在零下五六十?dāng)z氏度；它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？沒(méi)問(wèn)題，鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說(shuō)說(shuō)鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料，沒(méi)有低溫脆性，不像普通鋼材、鎳合金等那樣有明顯的低溫脆性，它們的強(qiáng)度性能雖然隨著溫度的降低而升高，但是塑性與韌性卻隨著溫度的下降而降低，即有明顯的低溫脆性?？墒卿X及鋁合金則大不一樣，沒(méi)有一絲絲低溫脆性，它們的一切力學(xué)性能均隨著溫度的降低而明顯上升，與材料的成分無(wú)關(guān)，不管是鑄造鋁合金還是變形鋁合金，也不管是粉末冶金合金，還是復(fù)合材料；與材料狀態(tài)也沒(méi)有關(guān)系，不管是加工狀態(tài)的，還是熱處理狀態(tài)的；也與錠坯制備工藝無(wú)關(guān)，不管是用鑄錠軋制的，還是用熔體連續(xù)鑄軋的或連續(xù)連軋的；與鋁的提取工藝更無(wú)關(guān)系，電解的、碳熱還原的、化學(xué)提取，通通都沒(méi)有低溫脆性；與純度也無(wú)關(guān)，不管是99.50%~99.79%的工藝純鋁，還是99.80%~99.949%的高純鋁、99.950%~99.9959%的超純鋁（Super Purity）、99.9960%~99.9990%的極純鋁（extreme purity）、>99.9990%的超高純鋁等都沒(méi)有低溫脆性。有趣的是，另兩個(gè)輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒(méi)有低溫脆性。高鐵車廂鋁材有Al-Mg系的5005合金板材、5052合金板材、5083合金板材及型材，Al-Mg-Si系的6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材，Al-Zn-Mg系7N01合金板材及型材、7003合金型材。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數(shù)據(jù)可明顯地看出，不管哪種鋁合金，它的力學(xué)性能均隨著溫度的降低而上升，所以鋁材是一類絕妙的低溫結(jié)構(gòu)材料，火箭的低溫燃料（液氫、液氧）儲(chǔ)罐、液化天然氣（LNG）運(yùn)輸船上與岸基儲(chǔ)罐、低溫化工產(chǎn)品容器、冷庫(kù)、冷藏車等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車的車廂與車頭的結(jié)構(gòu)件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現(xiàn)行的相應(yīng)鋁合金制造，不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運(yùn)營(yíng)的廂體結(jié)構(gòu)鋁合金及其生產(chǎn)工藝，當(dāng)然如果能研發(fā)一種各項(xiàng)性能比6061合金大10%左右的6XXX合金，或比7N01合金約大8%的7XXX合金，那當(dāng)然是功勞很大的。實(shí)際上，在我國(guó)黑龍江省，以及以后在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、青海省跑的高鐵對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)算不了“高寒”，不需要對(duì)合金成分作特殊處理，也不需要對(duì)材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專門調(diào)整。只要為高張高鐵或以后為在其他寒冷地區(qū)運(yùn)營(yíng)的高鐵車輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國(guó)GB、歐洲EN、日本JIS、美國(guó)ASTM等標(biāo)準(zhǔn)要求，就是合格的產(chǎn)品，不需要采取特殊措施，以免加大成本。車廂鋁合金的發(fā)展趨勢(shì)：在現(xiàn)在軌道車輛廂體制造和維護(hù)中用的板材合金有5052、5083、5454、6061等合金，用的擠壓型材有5083、6061、7N01等，此外一些新的合金諸如5059、5383、6082等也有所應(yīng)用。它們都有良好的可焊性，焊絲為5356或5556合金，當(dāng)然*好是采用摩擦攪拌焊（FSW），不但焊接質(zhì)量高，而且不用焊絲。后來(lái)日本研發(fā)的7N01合金（Mn0.20~0.7、Mg1.0~2.0、Zn4.0~5.0，單位%），在軌道車輛制造中獲得廣泛應(yīng)用；德國(guó)在制造高鐵Trans Rapid車廂時(shí)采用5005合金板制作壁板，用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材?？傊钡侥壳盁o(wú)論是中國(guó)還是其他 制造高鐵車輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車廂體鋁合金：我們可根據(jù)列車運(yùn)營(yíng)速度將廂體鋁合金分為：速度<200km/h的車輛用的可稱為 代合金，它們是常規(guī)的合金，多用于制造城市軌道車輛廂體，如6063、6061、5083合金等；第二代鋁合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等用于制造速度為200km/h~350km/h的高鐵車輛廂體；第三代合金是6082、含鈧的鋁合金等。除了6N01、7N01合金（它們是日本合金，N代表Nippon）外，還有7003合金，它的Mg含量比7N01合金的低，是一種低Mg的Al-Zn-Mg合金，它的可焊性及強(qiáng)度與7N01合金的相當(dāng)，并具有更高的可擠壓性能。日本東北和上越新干線、札幌地鐵大量采用7003、7N01合金生產(chǎn)壁厚3mm的寬幅型材6005A合金（Si0.50~0.9、Mg0.40~0.7、Mn和Cr 0.12~0.50,%）是法國(guó)注冊(cè)的，與美國(guó)6005合金相比，Mg與Si的含量相等，但增加了0.12%~0.50%的Mn的Cr，不但有與6063合金相當(dāng)?shù)目蓴D壓性能，而且強(qiáng)度性能也有所提高。6N01合金也如此，日本山陽(yáng)電化鐵路3050型車輛廂體側(cè)板（寬507mm、壁厚2.5mm）、寬558mm的地板，以及制造側(cè)板掛鉤、檐梁等的大型寬幅空心型材都是用6N01合金擠壓的。350ktm/h~450km/h列車廂體鋁合金：這是廂體用的新一代鋁合金，列車速度高達(dá)450m/h，車輛須承受更大的外力，受到的震動(dòng)也更強(qiáng)烈，因此應(yīng)研發(fā)新一代輕量化高鐵鋁合金。含鈧的鋁合金。鈧是鋁及鋁合金*有效的晶粒細(xì)化劑，也是優(yōu)化鋁合金性能有效的元素之一，鈧的含量都<0.5%，凡含有鈧的合金，不管含量多少都統(tǒng)稱鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強(qiáng)度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是艦船、航空航天器、反應(yīng)堆、國(guó)防軍工器械等領(lǐng)域選用的新一代鋁合金之一，當(dāng)然也可以用于制造鐵路車輛結(jié)構(gòu)。不過(guò)向現(xiàn)行鋁合金添加鈧，對(duì)組 織性能的改善如何，尚有待系統(tǒng)的研究，鈧是一種稀土元素，中國(guó)是世界上的鈧生產(chǎn)國(guó)，在Al-Sc合金研究方面居世界前列，但總的來(lái)看還不如俄羅斯，在Al-Sc合金研究與應(yīng)用方面俄羅斯是領(lǐng)跑者。東北輕合金有限責(zé)任公司、中南大學(xué)、航天材料及工藝研究所對(duì)Al-Sc合金的研發(fā)作了許多工作，他們研究的“大尺寸5B70鋁-鎂-鈧合金板材”獲2017年度中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，獲二等獎(jiǎng)的也有一項(xiàng)，為“航天用可焊高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Sc合金”。

        簡(jiǎn)易檢驗(yàn)陽(yáng)極氧化膜的五方法：一、觀顏色： 已生成氧化膜的純鋁表面光澤度下降，鑄鋁及雜鋁呈灰黑色。未生成氧化膜的表面呈帶金屬光澤的亮白色。二、測(cè)電阻： 已生成氧化膜的檢測(cè)時(shí)有電阻，常壓下不導(dǎo)電。未生成氧化膜的檢測(cè)室能導(dǎo)電。三、劃痕：已生成氧化膜的表面很硬，用針劃時(shí)打滑，無(wú)劃痕，未生成氧化膜的表面很軟，用針劃時(shí)有阻力和劃痕。四、聽聲：已生成氧化膜的敲打時(shí)會(huì)發(fā)出清脆聲，未生成氧化膜的敲打時(shí)發(fā)出悶聲、。五、著色檢驗(yàn)：已生成氧化膜未封閉的在染色溶液中很快可以上色，未生成氧化膜的在染料溶液中染不上色。
           為了滿足用戶的需要，建筑用鋁材一般經(jīng)過(guò)表面處理才能投放市場(chǎng)。建筑鋁材的表面保護(hù)方法，當(dāng)前不外乎3種：（1）陽(yáng)極氧化，上海鋁型材20世紀(jì)50年代已引入鋁合金門窗，至今仍是鋁門窗方面常用的表面處理措施；（2）陽(yáng)極氧化后電泳丙烯酸樹脂，日本在20世紀(jì)60年代已商品化，歐洲到70年代開始使用，目前還主要在亞洲地區(qū)應(yīng)用。該技術(shù)當(dāng)前已由透明光亮膜發(fā)展到無(wú)光透明膜和彩色膜，品種更趨多樣化，工業(yè)控制和產(chǎn)品質(zhì)量都比較穩(wěn)定；（3）化學(xué)轉(zhuǎn)化處理后靜電噴涂包括靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂，靜電液相噴涂氟碳樹脂在20世紀(jì)60年代，美國(guó)已實(shí)現(xiàn)商品化。而靜電粉末噴涂熱固性聚酯涂層，60年代末在歐洲已實(shí)現(xiàn)商品化，當(dāng)前仍是歐洲各國(guó)占優(yōu)勢(shì)的表面處理手段。時(shí)至今日，單一陽(yáng)極氧化的鋁門窗在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)均明顯縮小日本青睞于電泳涂層，白色電泳涂層發(fā)展很快，并在歐洲得到應(yīng)用。靜電粉末噴涂以其色彩多樣、控制方便、環(huán)境保護(hù)、性能優(yōu)良等原因，已成為歐美的 表面處理方法。近年來(lái)靜電粉末噴涂市場(chǎng)在我國(guó)也在迅速擴(kuò)大之中。1.20世紀(jì)90年代的上海鋁型材技術(shù)發(fā)展：過(guò)去10年中，我國(guó)鋁材（尤其是鋁型材）得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，鋁型材的生產(chǎn)規(guī)模已接近每年100萬(wàn)噸。在國(guó)外先進(jìn)工藝和進(jìn)口設(shè)備的帶動(dòng)下，國(guó)鋁型材生產(chǎn)技術(shù)在陽(yáng)極氧化工藝和設(shè)備方面有了新的進(jìn)步，而且建立了靜電粉末噴涂和靜電液相噴涂、電泳涂層等*新型生產(chǎn)線，國(guó)外的前沿技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)萌芽，有了程度不同的發(fā)展。1.1陽(yáng)極氧化預(yù)處理工藝上海鋁型材更新：陽(yáng)極氧化預(yù)處理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和雜質(zhì)，獲得均勻潔凈的鋁表面，有利于優(yōu)質(zhì)陽(yáng)極氧化膜的形成。我國(guó)用戶還要求去除擠壓條紋，獲得均一美觀表面。早期采用堿浸蝕法得到啞光表面，但過(guò)度浸蝕使鋁損耗很大，一般達(dá)到3%～5.5%，不僅增加成本，而且引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，形成啞光表面又伴隨暴露型材本身固有的組 織缺陷。此后日本在我國(guó)推出酸浸蝕法（日本國(guó)內(nèi)基本上不用于鋁型材），由于鋁耗低（可達(dá)到約1%），表面細(xì)致一度受到我國(guó)廠商歡迎。但由于以氟離子為主體的槽液，帶來(lái)了更為嚴(yán)重的污染，一度引起沸沸揚(yáng)揚(yáng)的議論。機(jī)械浸蝕法具有操作成本低、環(huán)境效益好和表面細(xì)致無(wú)條痕的優(yōu)點(diǎn)，首先在法國(guó)和意大利等歐洲 推廣應(yīng)用。我國(guó)在90年代中期，福建三源鋁業(yè)和浙江棟梁鋁業(yè)分別從意大利和西班牙引進(jìn)機(jī)構(gòu)拋丸機(jī)和機(jī)械拋光（掃紋）機(jī)及相關(guān)工藝，順利運(yùn)轉(zhuǎn)至今并收到極好的效益。此后廣東和江蘇等省多家工廠陸續(xù)從國(guó)外進(jìn)口多臺(tái)設(shè)備，同時(shí)我國(guó)自制設(shè)備也已進(jìn)入市場(chǎng)，價(jià)格只有進(jìn)口設(shè)備的1/5～1/8左右。不論機(jī)械拋丸（或稱噴砂）還是機(jī)構(gòu)拋光（鏡面或緞面拋光）都可以使鋁耗控制在1%以下，而且外觀均勻細(xì)致，裝飾效果好。作者根據(jù)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐，機(jī)械浸蝕處理替代傳統(tǒng)的化學(xué)浸蝕（酸或堿浸蝕），以我國(guó)鋁型材的外觀檔次。1.2陽(yáng)極氧化的工藝和設(shè)備進(jìn)步：陽(yáng)極氧化工藝在過(guò)去的20年中沒(méi)有根本性的變化。硬質(zhì)陽(yáng)極氧化技術(shù)在這期間有不少進(jìn)步。突破陽(yáng)極氧化法拉第區(qū)的“火花”陽(yáng)極氧化和弧氧化已經(jīng)商品化。而鋁型材近期開發(fā)的高速陽(yáng)極氧化技術(shù)（HEA技術(shù)）還未獲得廣泛工業(yè)應(yīng)用。1.2.1脈沖陽(yáng)極氧化電源：在70～80年代國(guó)外曾廣泛宣傳介紹。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大多選自高電流密度（如>3A/d㎡）的硬質(zhì)膜，隨后在建筑鋁型材陽(yáng)極氧化工藝中應(yīng)用時(shí)，未得到明顯的效果，因而未得到大面積推廣應(yīng)用。進(jìn)一步實(shí)踐表明，在生產(chǎn)厚膜（膜厚>20μm）時(shí)，脈沖法對(duì)于封孔質(zhì)量比較有利，這就說(shuō)明電流回復(fù)效應(yīng)可以幫助氧化膜生成過(guò)程中的散熱，降低由于溫度升高造成的膜的溶解作用，防止氧化膜孔口的擴(kuò)大，有利于硬度和致密度的提高，同時(shí)也有助于封孔作用。而對(duì)于鋁型材標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)極氧化工藝，電流密度低（一般在1～1.5A/d㎡），膜厚要求僅10μm，氧化過(guò)程放熱并不嚴(yán)重，因此未顯示出明顯優(yōu)點(diǎn)。作者認(rèn)為在硬質(zhì)陽(yáng)極氧化或厚膜生產(chǎn)時(shí)，脈沖電源還是很有實(shí)際意義的。1.2.2鋁離子去除的離子交換裝置：陽(yáng)極氧化硫酸槽液去除鋁離子的離子交換裝置對(duì)于優(yōu)化工藝措施具有實(shí)際意義。以往在硫酸槽液中Al3＋超過(guò)20g/L時(shí)部分排放槽液重新調(diào)整，不可避免地造成Al3＋含量周期性波動(dòng)。為了穩(wěn)定陽(yáng)極氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我國(guó)某些引進(jìn)線中進(jìn)口了日本或意大利的Al3＋去除裝置，可能由于當(dāng)時(shí)工藝水平和技術(shù)管理的限制，未得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)我國(guó)自行生產(chǎn)“回收硫酸自動(dòng)去Al3＋裝置”，一臺(tái)設(shè)備每天可去除大約100kg鋁，從而將硫酸中Al3＋控制在設(shè)定值，使氧化工藝更加穩(wěn)定和精 確，并同時(shí)具有很好的環(huán)境效益。1.3著色技術(shù)多種多樣：鋁型材的著色，傳統(tǒng)采用電解著色（即日本人淺田發(fā)明的淺田法，也稱二次電解）。室內(nèi)裝飾也用染色法獲得豐富多彩的顏色（染色法不適于應(yīng)用在室外）。近年來(lái)，國(guó)外已推出多色化技術(shù)（即利用光干涉效應(yīng)著色，日本稱之為三次電解）復(fù)合著色（染色后再電解著色）技術(shù)，突破了電解著色只有古銅色的框框。但在我國(guó)還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1.3.1單鎳鹽電解著色體系：?jiǎn)捂圎}電解著色體系逐漸增多。歐洲一直以錫鹽著色為主，由于錫鹽和錫鎳混合鹽抗雜質(zhì)干擾強(qiáng)，對(duì)環(huán)境損害小，工業(yè)控制容易，我國(guó)一直以錫鹽（和錫鎳混合鹽）為主。而日本則一直青睞于單鎳鹽，并配有與之適應(yīng)的特殊電源和槽液凈化（如去鈉鉀）裝置。由于單鎳鹽對(duì)于淺色系（仿不銹鋼色和香檳色）色差小，色調(diào)重復(fù)性好，因此我國(guó)和歐洲近年來(lái)均發(fā)展單鎳鹽著色技術(shù)，其槽液成分除MgSO4、H3BO3之外，NiSO4含量一般較高，在100g/L左右，雜質(zhì)鈉、鉀均要控制，視工藝要求而不同，日本工藝還要控制銨的含量。1.3.2新型上海鋁型材著色電源的引進(jìn)：電源不是孤立的設(shè)備，它必然是特定工藝的配套裝置。我國(guó)從日本引進(jìn)的單鎳鹽電解著色工藝有2類，即日輕的尤尼可爾法（均勻著色之意）和新住化法，其電源并不相同，大體可認(rèn)為是波形不同的直流著色。而歐洲用于單鎳鹽的著色電源也并非單純的正弦波交流電，如西班牙采用DC（直流）/AC（交流）電源，美國(guó)有DC/AC/不對(duì)稱AC電源。而意大利的ELCA公司推出多功能著色電源，可以輸出DC.變頻AC及DC和DC/AC疊加等。這種電源可以適用于各種類型的電解著色以及多色化技術(shù)。1.3.3顏色多樣化的要求：顏色多樣化促進(jìn)新的電解著色槽液出現(xiàn)。鈦金色的硒鹽溶液，金黃色的錳鹽溶液在我國(guó)已經(jīng)相當(dāng)普遍，但由于不像鎳鹽和錫鹽那樣經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期實(shí)踐考驗(yàn)，這些溶液著色的鋁材在封孔質(zhì)量，尤其在使用中變色和褪色問(wèn)題仍值得關(guān)注。*近在我國(guó)鋁材陽(yáng)極氧化的工藝中，不時(shí)出現(xiàn)一些與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)工藝不一致的做法，并未仔細(xì)考查和檢驗(yàn)（只為了降低成本）匆匆上馬，作者以為對(duì)于長(zhǎng)期使用效果和生產(chǎn)環(huán)境效益存在不少隱患。1.4封孔方法百花齊放：當(dāng)前冷封孔仍是我國(guó)建筑鋁型材陽(yáng)極氧化膜占 多數(shù)的封孔方法，這是與80年代大量從歐洲引進(jìn)工藝和設(shè)備有關(guān)。冷封孔的水質(zhì)要求不高，工藝控制容易，比較適合我國(guó)生產(chǎn)現(xiàn)狀。當(dāng)前歐洲主要采用冷封孔和高溫蒸汽封孔，后者似有發(fā)展之趨勢(shì)。日本至今不認(rèn)可冷封孔工藝，青睞于沸水的水合封孔或電泳（ED）封孔。與沸水封孔和Ni和F的冷封孔相比較，高溫蒸汽封孔正好彌補(bǔ)了它們的缺點(diǎn)，其操作條件在100～110℃，壓力稍高于大氣壓下進(jìn)行，封孔速度比沸水封孔快，對(duì)水質(zhì)和pH控制不嚴(yán)，不會(huì)起 ，既不會(huì)發(fā)生有機(jī)染料在封孔時(shí)流失，又沒(méi)有環(huán)境污染（Ni和F）之慮。這是一個(gè)保證封孔和環(huán)境質(zhì)量的好方法。我國(guó)至今仍未解決冷封孔槽液在操作中氟離子頻繁補(bǔ)充的問(wèn)題，對(duì)于封孔工藝穩(wěn)定性帶來(lái)極大危害。國(guó)內(nèi)各廠普遍添加氟化銨、氟化氫銨、氟化鈉，甚至 來(lái)補(bǔ)充氟離子。但實(shí)踐表明往往更加劇氟的貧化。雖然曾經(jīng)試圖用氟硼酸鹽和氟硅酸鹽來(lái)緩解，至今在工業(yè)大生產(chǎn)方面仍未徹底解決。90年代以來(lái)，我國(guó)研究工作和工業(yè)實(shí)踐均證明，在冷封孔之后60～70℃純水洗是提高封孔質(zhì)量，加速封孔速度從而縮短檢測(cè)周期的好辦法，甚至可以提高氧化膜的延性，防止裂紋出現(xiàn)，因此熱水洗與其說(shuō)促進(jìn)型材干燥，不如說(shuō)“冷封孔后處理”更加確切。單純烘干不能代替熱水“后處理”的作用?！袄浞饪缀筇幚怼笔枪に囘M(jìn)步，也是值得推廣的一項(xiàng)措施。1.5上海鋁型材立式陽(yáng)極氧化生產(chǎn)線增加：我國(guó)的陽(yáng)極氧化鋁型材生產(chǎn)線，基本上是臥式的。80年代從日本引進(jìn)的2條生產(chǎn)線效果并不理想而幾乎被人否定。1997年西飛鋁業(yè)公司從日本進(jìn)口年產(chǎn)12000t立式陽(yáng)極氧化電泳涂漆自動(dòng)生產(chǎn)線，技術(shù)水平和產(chǎn)量質(zhì)量較高。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，四川方舟和廣東堅(jiān)美先后投產(chǎn)年產(chǎn)20000t和30000t生產(chǎn)線。一般說(shuō)來(lái)，立式線適于大批量生產(chǎn)，年產(chǎn)量以12000～36000t為佳。此時(shí)化學(xué)藥品和電能消耗均低于臥式線，同時(shí)占地少，易于自動(dòng)化生產(chǎn)。其主要缺點(diǎn)是一次投資的建設(shè)費(fèi)用高，以月產(chǎn)1000t為例，立式線是臥式線建設(shè)費(fèi)用的1.8倍。然而立式陽(yáng)極氧化生產(chǎn)線，尤其在電泳涂漆情況下，應(yīng)是未來(lái)的*佳選擇。1.6鋁型材表面高聚物涂層的市場(chǎng)份額擴(kuò)大：如果說(shuō)80年代在我國(guó)建立了建筑鋁型材陽(yáng)極氧化工藝，那么在90年代門類多樣的電泳涂層、靜電粉末汾層和液體涂層迅速興起。表面光亮的丙烯酸聚合物膜、色彩豐富的粉末噴涂聚酯層和使用性能更佳的氟碳涂層在我國(guó)均已建立生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，大約已占到鋁型材表面處理產(chǎn)品的20%以上，并有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。電泳（ED）涂層是30多年前在日本開發(fā)的，兼有陽(yáng)極氧化膜和聚合物涂層雙重優(yōu)點(diǎn)。ED膜以其平滑光亮在日本和東亞受到歡迎，雖然已有白色和各種顏色的ED膜問(wèn)世，但建筑市場(chǎng)當(dāng)前仍以透明膜為主。國(guó)外雖在研制開發(fā)ED氟碳涂層，但尚未工業(yè)化生產(chǎn)。ED漆早期均從日本進(jìn)口，現(xiàn)我國(guó)基本使用價(jià)格便宜的臺(tái)灣或國(guó)產(chǎn)ED漆，其性能雖遜于日本漆，但可以通過(guò) 標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)。粉末靜電噴涂聚酯涂層在歐洲倍受歡迎，市場(chǎng)份額已與陽(yáng)極氧化相當(dāng)，其色彩豐富、重現(xiàn)性好、工藝控制方便、環(huán)境效益好，在我國(guó)也有不斷擴(kuò)大之趨勢(shì)。聚酯粉末我國(guó)已能生產(chǎn)聚酯—TGIC，可滿足建筑業(yè)的需要。歐洲近期開發(fā)的性能更好的新型高壽命粉末，可與碳氟樹脂比美，而這種聚酯—無(wú)TGIC粉末在我國(guó)尚未使用。性能優(yōu)越的碳氟樹脂涂層在我國(guó)已有應(yīng)用。但涂料只能從外國(guó)生產(chǎn)廠進(jìn)口。含氟的聚合物是已知在環(huán)境中*穩(wěn)定的化合物，目前所謂的碳氟涂料就是指從聚偏二氟乙烯樹脂（PVDF）為基的涂料。美國(guó)PPG公司首創(chuàng)，并以Kynar作為商標(biāo)，世界各地的碳氟涂料廠一般均采用Kynar500或Hylar5000作為基料復(fù)配而成。目前我國(guó)的碳氟涂料主要從美國(guó)的PPG公司、英國(guó)的ICI公司和美國(guó)的Valspar公司進(jìn)口，價(jià)格雖高但性能十分優(yōu)異。據(jù)國(guó)外介紹其室外使用壽命保證25年以上，高于電泳層和靜電噴涂層。氟碳液體噴涂一般是多層噴涂，以2層（底漆和面漆）或3層（底漆、面漆和清漆）為*常用，個(gè)別也采用4層工藝。每升氟碳涂料一般可噴涂5㎡，據(jù)介紹高壓靜電旋杯霧化槍可以把上漆率提高到7㎡.由于氟碳涂料價(jià)格極其昂貴并且大批量和小批量供貨價(jià)格差別大，所以上漆率仍應(yīng)是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2.二十一世紀(jì)頭10年的技術(shù)展望：我國(guó)鋁型材表面處理的技術(shù)與國(guó)外相比沒(méi)有本質(zhì)的差別，但是從工藝水平、裝備條件、技術(shù)管理、環(huán)保因素、品質(zhì)指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量等方面與國(guó)外先進(jìn)水平比較仍有不少差距。作者在近期分別實(shí)地考察意大利、德國(guó)和日本，并與國(guó)外同行面對(duì)面交流中，總結(jié)概括出以下幾個(gè)方面，作為我國(guó)建筑鋁型材表面處理工業(yè)在下一個(gè)十年中技術(shù)發(fā)展的借鑒和參考。2.1上海鋁型材清潔陽(yáng)極氧化工藝更加重視和發(fā)展：隨著我國(guó)環(huán)境意識(shí)不斷增加，清潔工藝必然會(huì)不斷發(fā)展。陽(yáng)極氧化工藝生產(chǎn)各工序廢液采取閉路循環(huán)回收，逐步實(shí)現(xiàn)低排放直至零排放（zero－discharge）工藝已在歐洲和日本采用。陽(yáng)極氧化槽液用離子交換法除去鋁離子回收硫酸；堿浸蝕槽液利用結(jié)晶器和真空過(guò)濾排出氫氧化鋁回收堿；鎳鹽電解槽液及其水洗槽分別選用離子交換法和反滲透法回收硫酸鎳并除去雜質(zhì)；冷封孔槽液用過(guò)濾法和離子交換法除去固體沉淀和金屬雜質(zhì)；ED漆槽分別選擇離子交換精制和反滲透法回收。全部清洗水通過(guò)中和、絮凝、澄清和壓濾除去料渣，而澄清液經(jīng)過(guò)反滲透后回收重用，零排放的清潔工藝無(wú)疑是全世界工業(yè)界都在追求的方向。由于技術(shù)和經(jīng)費(fèi)的原因在我國(guó)只能分步驟進(jìn)行。在實(shí)際操作和設(shè)計(jì)陽(yáng)極氧化生產(chǎn)線的時(shí)候，情況要復(fù)雜的多。堿浸蝕槽液如采用結(jié)晶過(guò)濾的方法，其氫氧化鈉濃度必然不高，此時(shí)不可能得到十分滿意的啞光表面，那么堿浸蝕的閉路循環(huán)設(shè)計(jì)應(yīng)該重新考慮改進(jìn)，因此實(shí)際上它適于機(jī)械浸蝕法的工藝。同理其他工藝的閉路循環(huán)設(shè)計(jì)也必然要與生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品特征相結(jié)合來(lái)考慮。但是無(wú)論如何，閉路循環(huán)設(shè)計(jì)不僅具有環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn)，而且使陽(yáng)極氧化各工序的工藝參數(shù)控制更加精 確，從而進(jìn)一步穩(wěn)定和提高了陽(yáng)極氧化膜的質(zhì)量。2.2靜電粉末噴涂工藝更加受到歡迎：由于色彩豐富，環(huán)境效益好，靜電粉末噴涂在我國(guó)發(fā)展更加迅速。涂層粉末也會(huì)朝方向發(fā)展，擺脫單一的聚酯—TGIC粉末的狀態(tài)，涂層外觀也從單色向木紋、大理石和圖案等裝飾性更強(qiáng)的方向發(fā)展。意大利和德國(guó)都在我國(guó)展出過(guò)此類產(chǎn)品。靜電粉末噴涂的鋁型材一般只有均勻單一的顏色，木紋和大理石外觀是在原粉末涂層上進(jìn)行類似絲網(wǎng)印刷工藝，將第二種顏色的粉末加到原粉末涂層上，再進(jìn)行統(tǒng)一的固化處理，這也就是說(shuō)新工藝只是在原來(lái)噴涂設(shè)備的基礎(chǔ)上增補(bǔ)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)?？捎糜阡X型材，更適用于鋁板的表面處理。金相鑒定表明粉末涂層與基體之間以及兩種粉末之間有機(jī)結(jié)合。作者參觀意大利NATURALL工藝生產(chǎn)車間后，感覺(jué)技術(shù)思路明確，工藝操作簡(jiǎn)單，適合在我國(guó)推廣使用。另一類獲得本紋和圖案效果的是轉(zhuǎn)印法，即在第1次噴涂層基礎(chǔ)上，將塑料膜或紙上的木紋圖案在加熱下轉(zhuǎn)移到表面，此方法簡(jiǎn)單易行，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)印上去花紋的使用壽命。粉末噴涂的化學(xué)預(yù)處理，從環(huán)境考慮，應(yīng)開發(fā)低鉻和無(wú)鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。從克服絲狀腐蝕出發(fā)，也可以用陽(yáng)極氧化膜作為粉末噴涂層的底層，兩者都是鉻化處理的*佳替代方法。而無(wú)鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理的添加劑應(yīng)是我國(guó)急待開發(fā)的品種。2.3上海鋁型材電泳涂層可以抵御污染大氣
ED膜和粉末涂層都是高聚物涂層，可以有效地抵御污染大氣和海洋大氣的腐蝕。而ED膜下有陽(yáng)極氧化膜，不存在膜下絲狀腐蝕的危險(xiǎn)，可望成為污染大氣中理想的表面處理手段。長(zhǎng)期以來(lái)我們印象中的電泳漆只是透明的聚丙烯樹脂，近年來(lái)日本的電泳漆不論品種還是質(zhì)量都發(fā)生明顯變化。除了我們熟悉的透明有光漆外，還有啞光漆以及白色電泳漆等，都已用在建筑鋁合金門窗上。至于電泳漆的質(zhì)量也已經(jīng)可以和粉末涂層相媲美。西班牙SIDASA公司曾檢測(cè)了Honnystone的耐光性，并與粉末靜電噴涂聚酯—TGIC涂層作了比較，結(jié)果表明顏色變化基本相同，涂層都不起泡，但光澤保持率Honnystone明顯優(yōu)于粉末涂層。443h暴露實(shí)驗(yàn)，Honnystone光澤保持率仍有79%～81%，而粉末涂層只剩下49～43%，這說(shuō)明電泳涂層的性能有了明顯提高。日本的建筑鋁型材陽(yáng)極氧化膜的90%用電泳涂漆封孔的，另外10%也選擇高溫沸水封孔工藝。據(jù)日方介紹這與日本是個(gè)島國(guó)，沿海地區(qū)大氣鹽份較高，并經(jīng)過(guò)大氣污染的工業(yè)發(fā)展階段有關(guān)。而電泳涂漆層比封孔的陽(yáng)極氧化膜具有更好的抗海洋大氣和污染大氣的能力。作者估計(jì)在我國(guó)南方沿海各省和酸雨嚴(yán)重地區(qū)電泳涂層具有明顯的優(yōu)勢(shì)，參照日本ED膜的市場(chǎng)份額，我國(guó)在下一個(gè)10年中有相當(dāng)大的發(fā)展空間。2.4陽(yáng)極氧化技術(shù)之進(jìn)步以節(jié)能為目的：眾所周知，陽(yáng)極氧化的工藝參數(shù)已數(shù)十年未變化，溶液的硫酸濃度和鋁離子范圍、溫度和電流密度均已列入各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。為了提高陽(yáng)極氧化效率，加快成膜速度，必然要求在保證氧化膜性能的前提下盡量加大電流密度，并想方設(shè)法提高成膜系數(shù)。氧化膜厚度是與通過(guò)的電量（即電流乘以時(shí)間）庫(kù)侖值成正比，并因合金不同而異。例如，對(duì)于鋁合金1100、5005、5052和6063，生成25μm氧化膜需要4700庫(kù)倉(cāng)/d㎡；而6061、6082和6300鋁合金則需要5500庫(kù)倉(cāng)/d㎡.此時(shí)若外加電流密度為1.5A/d㎡，則生成20μm氧化膜需要時(shí)間為44min，則成膜速度為0.46μm/min.而意大利新近開發(fā)的高速陽(yáng)極氧化技術(shù)（HEA）成膜速度可提高到1.2μm/min以上，據(jù)說(shuō)可在25℃下電流密度達(dá)3A/d㎡穩(wěn)定地操作。HEA技術(shù)是一個(gè)整體設(shè)計(jì)，包括化學(xué)、物理和機(jī)械三方面配合而成?；瘜W(xué)因素有溶液成分和添加劑引入；物理因素有攪拌方法、冷卻系統(tǒng)以及溶液溫度與電流密度的組合等；機(jī)械因素指多功能電腦控制整流器，其中陽(yáng)極氧化工藝過(guò)程計(jì)算機(jī)（APC）裝置是很有用的。2.5多色彩一直是著色的追求目標(biāo)：鋁陽(yáng)極氧化膜的電解著色，色彩是單調(diào)的古銅色，尋求多色彩一直是陽(yáng)極氧化工作者的目標(biāo)。染色雖可獲得豐富多彩的顏色，但耐光性差不適于戶外使用，而且一種顏色要一個(gè)槽子十分麻煩，復(fù)合著色仍擺脫不了上述困難，也未在歐洲實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。利用光干涉原理得到藍(lán)、灰、綠、黃和紫色的各種干涉色已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，但一直被人們認(rèn)為難于工業(yè)控制而視為實(shí)驗(yàn)室工藝。近年來(lái)意大利和日本在世界各地約有10余條多色化生產(chǎn)線問(wèn)世，日本稱之為三次電解法。作者等曾在意大利的Italtecno公司的中試線上，在DrStrazz指導(dǎo)下操作，并參觀位于丹麥哥本哈根市附近的生產(chǎn)線和日本昭和鋼機(jī)一工場(chǎng)三次電解車間，又考察了日本西武百貨大樓和哥本哈根機(jī)場(chǎng)三號(hào)門的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，證明顏色一致，無(wú)明顯色差，突破古銅色框框，具有獨(dú)特的裝飾效果。我國(guó)浙江棟梁鋁業(yè)引進(jìn)意大利技術(shù)和設(shè)備，在該廠原有陽(yáng)極氧化和電解著色的基礎(chǔ)上，增加意大利設(shè)備于2001年4月 次生產(chǎn)出多色化鋁材，顏色均勻，重復(fù)性好，控制方便，已達(dá)到批量生產(chǎn)之要求。雖然該技術(shù)對(duì)原材料和陽(yáng)極氧化工藝控制要求甚嚴(yán)，但也不是高不可攀和不可企及的技術(shù)。棟梁鋁業(yè)多色化的開工和今后的推廣可以改變傳統(tǒng)古銅色的單調(diào)局面，使建筑業(yè)獲得更多的鋁型材的顏色選擇。2.6改善生態(tài)環(huán)境是封孔工藝的發(fā)展方向：鋁氧化膜的封孔方法很多，我國(guó)對(duì)于熱封孔、ED膜和冷封孔都比較熟悉，尤其是冷封孔用的比較普遍，但是Ni2＋和F的污染不可輕視。歐洲出于生態(tài)之考慮，進(jìn)行了一系列研究，首先開發(fā)鎳基無(wú)氟中溫封孔，再發(fā)展到無(wú)鎳無(wú)氟中溫封孔，甚至無(wú)金屬離子中溫封孔，這條發(fā)展道路值得我們借鑒，可能也會(huì)成為我國(guó)今后的發(fā)展方向，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下：2.6.1鎳基無(wú)氟中溫封孔鎳基（醋酸鎳為宜）有利于提高封孔質(zhì)量，可以穩(wěn)定膜孔中有機(jī)染料分子，其典型溶液為：NiAC3～4g/L（無(wú)氟）、抑灰劑100mg/L、溫度75～85℃、封孔時(shí)間1～2min/μm、或Ni2＋0.4～1.1g/L、F－30～90mg/L（低氟）、潤(rùn)濕劑0.2～0.6mg/L、抑灰劑10～40mg/L、溫度75℃、封孔時(shí)間0.5min/μm。2.6.2無(wú)鎳無(wú)氟封孔：用堿金屬或堿土金屬替代鎳離子，如鎂、鋰和鉀等。封孔溫度75℃，pH6.3，封孔時(shí)間按1～2min/μm操作。工業(yè)實(shí)踐表明封孔質(zhì)量可以通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)，槽液壽命和節(jié)能效果都比較滿意。另外也鈦和鋯鹽的冷封孔，由于沒(méi)有毒性，封孔質(zhì)量達(dá)到磷鉻酸失重10mg/d㎡而引起廣泛興趣，操作條件如下：鈦或鋯氟化絡(luò)合物3～10g/L硅酸鹽＞0.5g/L硫脲＞5g/L溫度25～35℃封孔時(shí)間0.5～1.0min/μm 2.6.3無(wú)金屬離子中溫封孔。2.7新技術(shù)的發(fā)展：研究中的新技術(shù)很多，有些可能已接近商品化階段，而有些只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在此只能略舉一二。新技術(shù)的發(fā)展一是日本曾用周期反向電流技術(shù)，在陽(yáng)極氧化的硫酸溶液中，完成電解浸蝕除去擠壓條紋。該技術(shù)雖仍處于實(shí)驗(yàn)階段，但一旦成功，則具有十分重要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并可以從根本上改變鋁材的預(yù)處理方法。二是新西蘭開發(fā)的電腦設(shè)計(jì)，通過(guò)兩次著色陽(yáng)極氧化，獲得兩種顏色的圖案裝飾效果，作為室內(nèi)裝飾的鋁板十分別致，富有創(chuàng)意，新西蘭稱之為Aluart，展示鋁的藝術(shù)效果之內(nèi)涵。此外，隨著噴涂的迅速推廣，生態(tài)預(yù)處理技術(shù)和無(wú)鉻添加劑必然會(huì)發(fā)展。相對(duì)于國(guó)外，我國(guó)比較滯后，在未來(lái)10年中我國(guó)一定會(huì)得到重視和迅速開發(fā)。

        1、合金鋁板等鋁合金型材的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：(1)合金鋁板等鋁合金型材技術(shù)特點(diǎn)：無(wú)煙鏡面拋光具有無(wú)黃煙、無(wú)流痕、低成本、低消耗、低設(shè)備投入、高亮度、高穩(wěn)定性、高功效、高成品率等特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)拋光技術(shù)的瓶頸和缺陷，成功實(shí)現(xiàn)了11米長(zhǎng)材化學(xué)拋光以及自動(dòng)線化學(xué)拋光的規(guī)?；a(chǎn)。無(wú)煙鏡面拋光技術(shù)是普通三酸和電解拋光的升級(jí)換代技術(shù)，是合金鋁板等鋁合金型材化學(xué)拋光技術(shù)的發(fā)展方向。(2)合金鋁板等鋁合金型材技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：1)無(wú)黃煙：無(wú)煙鏡面拋光從根本解決了三酸拋光產(chǎn)生大量黃煙的難題?？晒?jié)約大量的環(huán)保處理成本。為化學(xué)拋光的廣泛運(yùn)用掃清了主要障礙。2)無(wú)流痕：無(wú)煙拋光技術(shù)徹底解決了拋光流痕的難題、并實(shí)現(xiàn)了11米長(zhǎng)拋光材的全自動(dòng)線規(guī)模生產(chǎn)，使拋光像堿蝕一樣易于操作。3)高亮度：無(wú)煙拋光由于采用新的拋光成分，比三酸拋光、電解拋光的亮度提高20％～30％，是目前亮度*高的拋光技術(shù)。4)低消耗-無(wú)煙鏡面拋光藥劑的消耗可比電解拋光的消耗(500-700kg／t材)降低60％-70％。5)高成品率：無(wú)煙鏡面拋光過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生缺陷，產(chǎn)品成品率極高。6)生產(chǎn)效率高：無(wú)煙拋光掛料而積大，每次可拋光多排；拋光無(wú)廢品，生產(chǎn)效率至少是三酸拋光的2倍以上，是電解拋光的6-9倍。7)槽液穩(wěn)定：無(wú)煙鏡面拋光槽幾乎不調(diào)槽，可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。為化學(xué)拋光鋁材的大規(guī)模工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)鋪平了道路。8)亮度穩(wěn)定：不同批次生產(chǎn)拋光材，由于不調(diào)槽，所生產(chǎn)的拋光材亮度穩(wěn)定。2、工藝?yán)斐膛c操作要點(diǎn)分析：(1)槽位設(shè)置說(shuō)明：1)無(wú)煙鏡面拋光槽前是完全封閉的抽風(fēng)墻，杜絕外界自然風(fēng)降低抽風(fēng)效率，利于陰雨天、濃霧天的全天候生產(chǎn)。2)無(wú)煙鏡面拋光槽的寬度為1.6m以上，加強(qiáng)槽液吸收煙霧的緩沖能力，利于大規(guī)模批量生產(chǎn)。(2)槽液功能說(shuō)明：1)除蠟除垢槽：本槽中盛一種新型弱堿性除蠟除垢劑，能去機(jī)械拋光蠟及殘存的重油垢，不腐蝕鋁合金。操作簡(jiǎn)單。2)無(wú)煙鏡面拋光槽：本槽含有多種組分，富古強(qiáng)氧化劑，能對(duì)鋁合金進(jìn)行鏡面拋光。與其他拋光技術(shù)相比，本槽具有如下特點(diǎn)：①絕無(wú)黃煙，亮度穩(wěn)定：本槽添加有足夠量的煙霧抑制劑，黃煙的分解被徹底抑制；由于強(qiáng)氧化劑分解較慢，濃度比三酸槽穩(wěn)定，因此不同批次鋁合金的亮度差別比三酸拋光要小得多。②亮度增加：化學(xué)拋光的亮度，陳了與磷酸濃度、硝酸濃度，溫度有關(guān)外，還與拋光液的含水量有關(guān)。含水量越高，亮度越低；三酸拋光液中磷酸含量高達(dá)80％(磷酸的含水量為15％)，相應(yīng)拋光液水含量小低于12％；如此高的水含量必然降低拋光材的亮度。無(wú)煙鏡面拋光液在制作過(guò)程中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高溫濃縮，水含量水足5％，因此鏡面拋光材的亮度明顯提高。③可長(zhǎng)時(shí)間滴流：考慮到化學(xué)拋光反應(yīng)過(guò)于劇烈，鋁合金離開槽液后，滴流時(shí)間不能超過(guò)20s，大量拋光液被帶進(jìn)水洗槽，造成拋光材成本過(guò)于昂貴。無(wú)煙鏡面拋光液中添加有足夠量的緩蝕劑，保護(hù)鋁合金離開槽液后，可在空中按任意時(shí)間滴流而不花材，也沒(méi)流痕。由此可節(jié)約拋光液70％以上。④自動(dòng)除灰：鋁合金不純或拋光液老化時(shí)，鋁材經(jīng)三酸拋光后，表面往往有一層黑灰，一般方法很難除去，嚴(yán)重影響拋光材質(zhì)量。無(wú)煙鏡面拋光槽中，添加有除灰成分，可自動(dòng)拋光灰。⑤成品率高：由于鏡面拋光槽解決了色差、流痕、花材、拋光灰等問(wèn)題，使得成品率大幅提高。從而降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。3)保光氧化槽。設(shè)置本槽有兩大目的：①預(yù)制化學(xué)氧化膜：保光氧化槽，能生成一定厚度的氧化膜，又能完全保留原有亮度；鋼合金從鏡面拋光到陽(yáng)極氧化之前，可以過(guò)保光氧化槽，預(yù)制一定厚度的化學(xué)氧化膜，避免氧化之前在水洗槽中產(chǎn)生點(diǎn)蝕或花材，提高成品率，同時(shí)在進(jìn)行陽(yáng)極氧化時(shí)，減少氧化失光。②精除灰：拋光灰的來(lái)源有兩種，一是鋁合金中有夾雜，二是拋光液老化。拋光灰用一般方法很難，能嚴(yán)重影響拋光材的外觀質(zhì)量。盡管無(wú)煙鏡面拋光槽中已添加有除灰劑，能絕大部分拋光灰，但仍可能有少量殘留拋光灰。保光氧化槽能徹底清理拋光灰，從而保證拋光材質(zhì)量。