鋁型材具有密度小、質量輕、加工性和可塑性強的特點，廣泛應用在建筑家居領域。在建筑金屬型材中，鋁型材占比在80%以上，早在2010年我國建筑鋁型材年產量就超過了500萬t，是世界建筑鋁型材 生產大國。鋁型材在大氣中能自然氧化生成一層致密的Al2O3氧化膜，但是通常情況下這層氧化膜的厚度很薄，很容易受損失去保護作用。此外，未經表面處理的鋁型材外觀單一，容易審美疲勞。鋁型材的表面處理有兩大作用，一是防止腐蝕的發生，有效延長使用壽命；二是可以掩蓋鋁型材在加工過程中導致的少量表面瑕疵，并帶來各種豐富多彩的表面效果，裝飾性大大提高。本文從涂層性能和應用性能兩個方面對建筑鋁型材3種不同的表面處理方式進行了對比，并且結合粉末涂裝的特點，總結分析了作為粉末涂料重要發展方向的耐候性以及低溫固化的研究進展情況。指出粉末涂料的耐候性能還需要進一步提高以擴大應用，同時在烘烤固化環節的能耗需要進一步降低。?1粉末噴涂在建筑鋁型材表面處理中的優勢，目前鋁型材的表面處理主要包括陽極氧化、電泳涂裝和粉末噴涂3種。通常完整的陽極氧化工藝流程需要經過機械預處理、化學前處理、陽極氧化、著色和封閉5道工序。電泳涂裝工藝與陽極氧化工藝大體一致，區別在于電泳涂裝在陽極氧化著色工序之后用電泳涂裝工序取代了封閉工序。所以經過電泳涂裝的鋁型材表面其實是陽極氧化膜和電泳涂層的復合膜，又稱陽極氧化復合膜。粉末噴涂也需要化學前處理，之后進行靜電噴涂粉末涂料。鋁型材的3種表面處理得到的涂膜性能上各有特點。陽極氧化在早期是我國建筑鋁型材表面處理的*主要方式，陽極氧化膜具有高的耐磨性、良好的絕熱絕緣性能和抗蝕性能，現在仍是鋁型材表面處理的主要方式之一。電泳涂裝成熟于日本，日本是個海洋氣候 ，四面環海，海鹽粒或者混有海沙的灰泥引起的鋁型材腐蝕問題比較突出，陽極氧化處理工藝難以實現這種高腐蝕環境下的有效保護。電泳涂裝具有優異的耐候性和抗腐蝕性，同時外觀亮麗，易于清掃，因此得到了迅速發展。美國佛羅里達暴曬試驗數據顯示，電泳涂裝得到的陽極氧化復合膜（5a的保光率）與氟碳涂層相當，色差還小于氟碳涂層。然而電泳涂裝也存在漆膜易劃傷的缺陷，此外作為基層的陽極氧化膜韌性差，在機械應力或熱應力下容易發生開裂，有報道顯示冷封孔的陽極氧化膜只能承受66℃烘烤，在82℃下烘烤只有一半的試樣合格。20世紀90年代初，粉末噴涂開始在我國鋁型材的表面處理中規模化應用，近10a來發展迅速。粉末噴涂的性能優勢并不明顯。如在外觀平整度和涂膜均勻性上不如陽極氧化和電泳涂裝、耐候性能介于陽極氧化和電泳涂裝之間，但耐磨性、耐酸性和柔韌性明顯優于陽極氧化和電泳涂裝。建筑鋁型材作為一種半 性結構，耐久性至關重要，因而抵抗機械作用與抗老化保持涂膜的完整性和功能性尤為重要。通常使用的電泳漆是丙烯酸涂料，具有非常優異的耐候性，GB 5237―2008加速耐候性*低級別也要求1000h氙燈老化保光率＞80%，*高級別甚至要求4000h氙燈老化保光率＞80%；建筑鋁型材通用型粉末涂料主體結構是聚酯樹脂，其耐候性比丙烯酸略差，GB 5237―2008加速耐候性*高級別也僅要求1000h氙燈老化保光率＞90%。這表明電泳涂裝耐候性平均值明顯高于粉末噴涂，建筑鋁型材的粉末涂裝耐候性已經落后于實際需求。在應用上粉末噴涂優勢較大。粉末噴涂可以實現多達幾千種色彩和各式各樣的紋理裝飾效果，這是陽極氧化和電泳涂裝所難以達到的。另外，粉末噴涂環保優勢明顯。陽極氧化和電泳涂裝工藝中，水和電的消耗是相當大的，在氧化工序中，整流機的輸出電流可達到8~11kA，電壓在15~17.5V（硫酸直流陽極氧化工藝氧化電壓一般為12~18V），噸電耗可達1000度左右。此外，陽極氧化、著色和封閉工序需使用大量的酸、堿和鎳鹽等，廢水和廢氣后處理壓力大。粉末噴涂前處理工序比陽極氧化前處理工序簡便，主要為脫脂與鉻化，無需陽極氧化和電泳工序，能耗較低。粉末涂料不含溶劑，VOC排放幾乎為0，環保壓力小。鋁型材粉末涂裝相比陽極氧化和電泳涂裝耗電量要少很多。但是目前主流粉末涂料的固化溫度高達180~200℃，其能源消耗仍然不可忽視，降低粉末涂料固化條件是長期發展的趨勢。2建筑鋁型材粉末涂料研究進展，近幾年來， 和社會對環保的要求越來越高，政策導向逐漸限制和減少高能耗高污染的生產工藝使用的趨勢十分明顯，粉末涂裝迎來了發展的良機。然而，要擴大粉末涂裝在建筑鋁型材表面處理中的應用，粉末涂裝在保持自身應用優勢的基礎上，提高耐候性彌補性能上的不足同時降低粉末涂料固化溫度減少能耗是必經的過程。2.1粉末涂料的耐候性改進，國內外對粉末涂料耐候性有較多研究。在粉末涂料用聚酯樹脂合成中，適當加大間苯二甲酸的比例減少對苯二甲酸的用量，以及盡量使用新戊二醇、減少使用或不用乙二醇以保證耐候性，已經得到了行業內的廣泛認同。然而常規的間苯二甲酸替代法存在機械性能變差的問題，目前國內商品化的超耐候聚酯樹脂絕大部分采用全間苯二甲酸方案。而這一類型的超耐候聚酯樹脂制備得到的粉末涂層，通常其反沖只能達到20cm，機械性能差是這些超耐候樹脂面臨的共同問題。在各種類型的粉末涂料中，氟碳粉末涂料的耐候性能*佳，可達到超耐候的要求。鞏永忠等對氟碳粉末涂料及其關鍵原材料氟碳樹脂進行了長期研究。目前PEVE氟碳粉末的加工性能已經大大改善，使用與常規粉末涂料相同的設備和工藝制備得到的FEVE氟碳粉末涂料通過了QUALICOAT―2009Ⅲ和AAMA2605―2005認證。固化溫度也降低到了180~200℃，機械性能和附著力都不存在應用問題。然而FEVE氟碳樹脂加工工藝復雜，價格昂貴限制了其的應用。為降低成本，國內粉末涂料廠家在常規粉末涂料中引入部分氟碳樹脂，通過拼用或層分離的技術制得耐候性優異的粉末涂料，在降低成本的同時提高了氟碳樹脂的潤濕性能和機械性能。魏育福等在TGIC固化粉末涂料中引入6%~17%的FEVE氟碳樹脂，制備得到的粉末涂料仍具有非常優異的耐候性，其1000h氙燈老化保光率在90%以上。張云偉通過環氧粉末涂料與氟碳粉末涂料干混，通過環氧樹脂與氟碳樹脂表面能差異實現1次涂裝之后的分層，實現了重防腐和超耐候，制備的涂層2000h氙燈加速老化后保光率仍有90%以上。慶福等將TGIC固化聚酯樹脂與異氰酸酯固化氟碳樹脂拼用制得復合型超耐候粉末涂料。研究表明當聚酯樹脂與氟碳樹脂的質量比為1∶1時其QUV-B 1000h人工加速老化保光率還有60%以上，可很好地實現耐候性和成本的均衡，而同等試驗條件下聚酯樹脂粉末涂料的保光率只有19.1%。通過引入新的耐候性單體，改善聚酯樹脂主體結構的耐候性也是可行的方案。Chang等發現，使用不含苯環的單體1,2-環己烷二甲酸或1,3-環己烷二甲酸、1,4-環己烷二甲酸和2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁烷二醇為主體合成的聚酯樹脂，與羥烷基酰胺在約177℃/20min下固化制得的涂膜具有非常優異的耐候性。其50%保光率的QUV-B老化時間均在1500h以上；二元酸采用1,2-環己烷二甲酸的50%保光率的QUV-B老化時間甚至達到了5000h，而常規聚酯樹脂制備的涂膜50%保光率的QUV-B老化時間在300h以下。楊小青等也發現使用不含苯環單體制備得到的聚酯樹脂具有優異的耐候性。鄭榮輝等在聚酯樹脂合成過程中引入含氟單體1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、四氟間苯二甲酸、六氟戊二酸，將制備得到的含氟聚酯樹脂與β-羥烷基酰胺固化可制得耐候型優異的涂層。然而這些耐候性單體價格遠高于常規單體，上述無苯環單體制備得到的涂層還存在Tg較低的缺陷。除了改進成膜物耐候性之外，使用改性填料和助劑來提高粉末涂料的耐候性也有見報道。郭剛和施奇武分別發現，將經過表面改性的金紅石(R)型納米TiO2作為紫外光吸收劑加入粉末涂料中，2%的添加量就可以大幅改善涂層的耐候性。涂清華等研究表明，粉末涂料在高溫高濕的環境中涂膜表面易出現發白斑塊，這些發白斑塊是由于涂層吸水導致的，通過使用10%~40%的經過表面處理的BaSO4和Al2O3疏水填料，白斑基本消失，通過提高疏水性來提高涂層的耐候性。2.2低溫固化粉末涂料的研究，目前行業內將固化條件＜160℃的粉末涂料稱為低溫固化粉末涂料。要實現低溫固化需要成膜物具有高的反應活性和低的熔融黏度。同時為保證涂膜必要的機械性能和粉末貯存穩定性，成膜物固化前的相對分子質量不能太低。不同類型粉末涂料里面，能夠滿足建筑鋁型材耐候要求的有TGIC固化體系、羥烷基酰胺固化體系、封閉異氰酸酯固化體系以及丙烯酸粉末涂料等。其中封閉異氰酸酯固化體系由于常用己內酰胺封閉固化劑的解封閉溫度高達160℃，難以滿足低溫固化的要求。丙烯酸樹脂具有高活性和優異的耐候性能，在低溫固化方面應用較多。L·莫恩斯制備了一種可在150℃以下固化得到優良涂膜性能的粉末涂料。該粉末涂料由無定形端羧基聚酯樹脂A、無定形或半結晶形端羧基端羥基雙官能團聚酯樹脂B1和/或結晶性多元酸B2、縮水甘油基丙烯酸共聚物C、可與羧基反應的其他化合物D組成。該粉末涂料在140℃/15min固化后得到的涂膜機械性能與常溫固化粉末涂料相當，QUVA人工加速老化50%保光率時間在2200~2500h，具有優異的耐候性。Bin Wu公開了一種半結晶聚酯樹脂及其制備方法，以半結晶樹脂與常規無定形樹脂和縮水甘油基丙烯酸樹脂共擠，制備得到的粉末涂料可在130℃/25min條件下充分固化,具有很好的機械性能和外觀流平。李光等通過選用高環氧當量丙烯酸樹脂、低環氧當量丙烯酸樹脂、十二烷二酸以及其他助劑制備了低溫固化丙烯酸粉末涂料。在150℃條件下烘烤20min實現充分固化，涂膜經過QUV-A 1400h人工加速老化后保光率在90%以上，并應用在鋁輪轂罩光漆上。張劍等通過聚酯樹脂和丙烯酸樹脂共混，在聚酯樹脂低溫固化劑的作用下，制備了戶外MDF用粉末涂料，可實現中波紅外脈沖輻射加熱下130~150℃快速固化。目前耐候性粉末涂料用量*大的TGIC固化體系和羥烷基酰胺固化體系，在低溫固化方面，羥烷基酰胺體系更有優勢。由于TGIC的加入對粉末涂料Tg影響非常大，TGIC固化樹脂需要較高的Tg，通常要求在60℃以上，TGIC反應活性高，通常都需要添加固化促進劑才能保證在200℃/10min充分固化。而通過固化促進劑能夠實現的*低固化溫度也都在160℃以上，因此開發TGIC低溫固化聚酯難度非常大。鄭榮輝等通過增加支化度高的三元醇的種類和用量，同時在多元酸組分中增加間苯二甲酸的用量并引入馬來酸酐和己二酸，以高活性的均苯四甲酸二酐封端，制備了可實現TGIC體系在140~160℃固化的聚酯樹脂。不過聚酯樹脂的Tg只有53~57℃。常用羥烷基酰胺T-105具有4個官能度，用量少，對粉末涂料Tg的影響比TGIC小得多，反應活性高，通常180℃/10 min就可完全固化。馬洪英通過配方優化，優選三羥甲基丙烷、新戊二醇、2-乙基,2-丁基-1,3丙二醇組合，調整配方中對苯二甲酸、間苯二甲酸和己二酸的比例，并以偏苯三酸酐作為封端劑量，合成了酸值50mgKOH/g左右，Tg為57℃的聚酯樹脂。該聚酯樹脂以羥烷基酰胺作為固化劑，可實現120℃/40min、130℃/30min、140℃/20min和150℃/15min條件下的完全固化。在上述固化條件下，涂膜均實現了50cm的正反沖，并且QUV-B 240h老化保光率均在80%以上。鄧慕強等通過引入脂肪族1,6-己二醇和脂環族多元醇1,4-環己烷二甲醇以及甲基丙烯酸，制備了可實現130~140℃固化的羥烷基酰胺固化聚酯樹脂，Tg在55℃以上。馬志平等引入氫化二聚脂肪酸實現了聚酯樹脂柔韌性和Tg的平衡，采用后加入1,4-環己烷二甲醇的方式降低了聚酯樹脂的黏度，制備得到的羥烷基酰胺固化樹脂酸值為50~55mgKOH/g，可實現140℃條件下的充分固化。張劍等選用酸值在42~56mgKOH/g的高酸值超耐候聚酯樹脂，以羥烷基酰胺為固化劑，在固化促進劑的作用下，在玻璃鋼表面涂裝實現了150~160℃的快速固化，制備得到的涂膜耐候型優異，附著力良好。3結語：我國建筑鋁型材的3種涂裝工藝在性能上各有特點，在應用性能上，粉末涂裝在選擇多樣化和個性化方面具有較大的優勢。但是我國粉末涂料在提高耐候性和降低固化溫度減少能耗方面，尚未取得突破性進展。目前氟碳粉末涂料價格昂貴、應用受限，成本可接受的耐候改進方案又存在其他性能上的不足；低溫固化粉末涂料商品化產品極少，上游原材料供應和下游應用市場都有許多困難需要解決。隨著我國人民群眾對環保問題關注的不斷提高，政策導向有利于粉末涂裝擴大應用比例，但是仍需要行業內加強技術研發解決面臨的各種問題。

         鋁中雜質對性能的影響---1.合金元素影響：銅元素-鋁銅合金富鋁有些548時，銅在鋁中的較大溶解度為5.65%,溫度降到302時，銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素，有必定的固溶強化效果，此外時效分出的CuAl2有著顯著的時效強化效果。鋁合金中銅含量一般在2.5%~5%，銅含量在4%~6.8%時強化效果較好，所以大有些硬鋁合金的含銅量處于這規模。鋁銅合金中能夠富含較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。硅元素-Al—Si合金系富鋁有些在共晶溫度577時，硅在固溶體中的較大溶解度為1.65%。雖然溶解度隨溫度下降而削減，介這類合金一般是不能熱處理強化的。鋁硅合金具有極好的鍛造功能和抗蝕性。若鎂和硅一起參加鋁中構成鋁鎂硅系合金，強化相為MgSi。鎂和硅的質量比為1.73:1。規劃Al-Mg-Si系合金成分時，基體上按此份額裝備鎂和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，為了進步強度，參加適當的銅，一起參加適當的鉻以抵消銅對立蝕性的晦氣影響。Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁有些Mg2Si在鋁中的較大溶解度為1.85%，且隨溫度的下降而減速小。變形鋁合金中，硅獨自參加鋁中只限于焊接資料，硅參加鋁中亦有必定的強化效果。鎂元素-Al-Mg合金系平衡相圖富鋁有些雖然溶解度曲線標明，鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小，但是在大有些工業用變形鋁合金中，鎂的含量均小于6%，而硅含量也低，這類合金是不能熱處理強化的，但是可焊性杰出，抗蝕性也罷，并有中等強度。鎂對鋁的強化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強度大概升高瞻遠34MPa。假如參加1%以下的錳，能夠彌補強化效果。因而加錳后可下降鎂含量，一起可下降熱裂傾向，別的錳還能夠使Mg5Al8化合物均勻沉淀，改進抗蝕性和焊接功能。錳元素-Al-Mn合金系平平衡相圖有些在共晶溫度658時，錳在固溶體中的較大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加，錳含量為0.8%時，延伸率達較大值。Al-Mn合金對錯時效硬化合金，即不可熱處理強化。錳能阻撓鋁合金的再結晶進程，進步再結晶溫度，并能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化首要是經過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解雜質鐵，構成(Fe、Mn)Al6，減小鐵的有害影響。錳是鋁合金的重要元素，能夠獨自參加構成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一起參加，因而大多鋁合金中均富含錳。鋅元素-Al-Zn合金系平衡相圖富鋁有些275時鋅在鋁中的溶解度為31.6%，而在125時其溶解度則下降到5.6%。鋅獨自參加鋁中，在變形條件下對鋁合金強度的進步非常有限，一起存在應力腐蝕開裂、傾向，因而約束了它的運用。在鋁中一起參加鋅和鎂，構成強化相Mg/Zn2，對合金發生顯著的強化效果。Mg/Zn2含量從0.5%進步到12%時，可顯著增加抗拉強度和屈從強度。鎂的含量超越構成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中，鋅和鎂的份額操控在2.7擺布時，應力腐蝕開裂抗力較大。如在Al-Zn-Mg基礎上參加銅元素，構成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基強化效果在所有鋁合金中較大，也是航天、航空工業、電力工業上的重要的鋁合金資料。2.量元素的影響：鐵和硅--鐵在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系鍛鋁合金中，硅在Al-Mg-Si系鍛鋁中和在Al-Si系焊條及鋁硅鍛造合金中，均作為合金元素加的，在基它鋁合金中，硅和鐵是常見的雜質元素，對合金功能有顯著的影響。它們首要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時，構成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而鐵大于硅時，構成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當鐵和硅份額不當時，會引起鑄件發生裂紋，鑄鋁中鐵含量過高時會使鑄件發生脆性。鈦和硼-鈦是鋁合金中常用的增加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式參加。鈦與鋁構成TiAl2相，成為結晶時的非自覺中心，起細化鍛造安排和焊縫安排的效果。Al-Ti系合金發生包反應時，鈦的臨界含量約為0.15%，假如有硼存在則減速小到0.01%。鉻-鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見的增加元素。600℃時，鉻在鋁中溶解度為0.8%，室溫時基本上不溶解。鉻在鋁中構成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物，阻止再結晶的形核和長大進程，對合金有必定的強化效果，還能改進合金耐性和下降應力腐蝕開裂敏感性。但會場增加淬火敏感性，使陽極氧化膜呈黃色。鉻在鋁合金中的增加量一般不超越0.35%，并隨合金中過渡元素的增加而下降。鍶-鍶是外表活性元素，在結晶學上鍶能改變金屬間化合物相的行動。因而用鍶元素進行蛻變處理能改進合金的塑性加工性和終究產品質量。因為鍶的蛻變有效時刻長、效果和再現性好等長處，近年來在Al-Si鑄造合金中替代了鈉的運用。對揉捏用鋁合金中參加0.015%~0.03%鍶，使鑄錠中β-AlFeSi相成為漢字形α-AlFeSi相，削減了鑄錠均勻化時刻60%~70%，進步資料力學功能和塑性加工性;改進成品外表粗糙度。對于高硅(10%~13%)變形鋁合金中參加0.02%~0.07%鍶元素，可使初晶削減至較低極限，力學功能也顯著進步，抗拉強度бb由233MPa進步到236MPa，屈從強度б0.2由204MPa提高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在過共晶Al-Si合金中參加鍶，能減小初晶硅粒子尺寸，改進塑性加工功能，可順暢地熱軋和冷軋。鋯元素-鋯也是鋁合金的常用增加劑。一般在鋁合金中參加量為0.1%~0.3%，鋯和鋁構成ZrAl3化合物，可阻止再結晶進程，細化再結晶晶粒。鋯亦能細化鍛造安排，但比鈦的效果小。有鋯存在時，會下降鈦和硼細化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，因為鋯對淬火敏感性的影響比鉻和錳的小，因而宜用鋯來替代鉻和錳細化再結晶安排。雜質元素-稀土元素參加鋁合金中，使鋁合金熔鑄時增加成分過冷，細化晶粒，削減二次晶距離，削減合金中的氣體和攙雜，并使攙雜相趨于球化。還可下降熔體外表張力，增加流動性，有利于澆注成錠，對工藝功能有著顯著的影響。各種稀土參加量約為0.1%at%為好。混合稀土(La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金時效G?P區構成的臨界溫度下降。含鎂的鋁合金，能激起稀土元素的蛻變效果。