铝氧化着色现状和前景
发布时间：2017-08-17
一、概述
我国建筑铝材氧化着色技术发展比国外约晚20年。自1981年天津铝合金厂从日本引进第一条氧化着色生产线起，迄今国内约有引进的生产线150条左右，分别来自美、日、德、法、英、意等国以及港、台地区。与此同时国内自行设计制造的生产线也有200余条，年生产能力为0.1至1万吨不等，以0.3～0.6万吨级居多。着色材以青铜色系为主，约90%。采用的金属盐有单锡盐、镍盐、钴盐以及镍锡、镍钴混合盐。其它色调有金黄、赭红、暗红等。还有少数采用无机盐如草酸铁铵、高锰酸盐和钴盐等化学着色。目前铝型材挤压能力超过60万吨、氧化着色能力大于35万吨，而国内市场年销售量不足10万吨，除少数厂家部分出口以及来料加工出口部分外，，总的形势是供远过于求。许多工厂的生产线没有达到设计生产能力，经济效益差、浪费惊人，这是一窝蜂式的赶潮流、盲目引进、盲目设厂的突出表现。
80年代后期，国家进行治理整顿，基本建设萎缩，建筑限制使用铝材，亦不准铝材出口，铝锭和化工原材料价格暴涨。这一时期铝行业市场疲软、销路不畅，给许多企业带来了困扰。从1991年起国家对某些限制松了绑，市场开始起动。今年“两会”之后普遍认为一个新的建设高潮即将来临，铝行业又呈现勃勃生机。
本文主要谈谈引进线用添加剂国产化问题，预测和展望铝行业的前景。
二、现状——引进线添加剂国产化的思考
我国铝氧化着色引进线有挤压、氧化着色全套引进，单一引进氧化着色线，中外合资进口全套生产线等三种类型。无论哪种形式，其设备备件和工艺添加剂均依靠进口。这种靠“洋面包”过日子的状况困扰着许多企业。除少数生产出口材料及沿海开放省市的工厂有部分外汇自主权，可继续进口配件和药品外，许多企业均难以为继。
“七五”计划期间国家计委为引进线国产化投资80万元指标开发氧化着色添加剂，(铝加工业其他研究投资更大)，与此同时国内研究氧化着色添加剂也空前活跃，在80年代中期就取得了显著成就。湖南大学、广州电器科学研究所起步最早，随后武汉材料保护研究所、北京有色金属设计研究总院都先后研究成功铝系列添加剂，为引进线添加剂的国产化奠定了基础。渤海铝业有限公司、天津铝合金厂、华北铝加工厂、西南铝加工厂等率先在引进线上全部或部分替代进口添加剂取得成功，产品畅销国内外。实践证明我国研制的添加剂如碱蚀剂、锡盐稳定剂、冷封剂等的质量指标已达到、有的还超过进口的添加剂，且成本降低、综合经济效益提高。一批生产铝添加剂的企业堀起。引进线添加剂国产化是必然的发展趋势，这是我国自力更生，立于世界民族之林的精神体现。但为何现在还未能全面替代进口添加剂，下面我们来讨论一下其主客观原因。
1.阻碍引进线国产化的主要原因
(1)意识上的原因:改革开放，引进国外先进技术，加速国家建设，无疑是明智之举。但我国在引进技术方面陷入了极大的盲目性，既花费了国家巨额外汇，又阻碍了民族工业的发展。与此同时，也有轻视国内研究成果的倾向，妨碍了国内科技成果的推广应用。
同期，国内设计建造了更多的生产线，采用国内的设备、工装和工艺，由于设备特别是模具、工装辅助设施简陋，技术管理和质量监督体系均不完备，其氧化着色材的质量普遍比引进线差，这是事实。大家知道产品质量是一个系统工程，个好的工艺方法必须有相应的设施和良好技术管理配套，才能达到预期的效果。遗憾的是一些人未有看到引进线和国产线在配套设备和管理上的差异，未予详细分析，便一概认为国产添加剂不如进口的，深怕引进线用上国产化的添加剂会影响质量，因而亦影响了国产先进添加剂的推广。
(2)技术上的原因:纵观铝行业现状，氧化着色技术人才都是从冶金、热处理、机加工等专业转行的，主持改革工艺难免有困难。且经过一段时间对国外添加剂的摸索，他们熟悉了国外工艺的基本规律，要他们改用国产药品总会怕掌握不了会影响生产和自己的前途，这是来自技术人员的另一种阻力。
2.引进线国产化的客观上存在的问题 目前我国铝材生产厂家只有少数厂家的产品符合出口要求，因而外销量少。这是制约我国铝业的一个重要原因。与国外铝材相比我国产品基体光洁度低、光泽差、氧化着色膜厚度不足、硬度较低等，我们要达到大量外销的目的，必须重视解决如下问题:
(1)熔铸问题
我国对建筑铝合金的熔铸缺乏基础研究，合金元素的配比、细化剂、稀土元素的加入量、熔铸温度等缺乏科学性，造成某些元素偏析，不能形成均匀的固溶体合金或某些金属间化合物，这是造成着色材出现灰斑、色差以及不能氧化着色的所谓第三相现象的重要原因。
(2)时效问题
时效硬化处理是铝合金最重要的热处理，是改善合金构造和性能的重要手段。经过时效热处理的合金，强度提高5～6倍，消除挤压残存的应力，合金元素在重结晶中变得均匀化、固溶体化。6063-T5，6063-T6合金型材都必须经过时效处理。
有些单位挤压型材不经时效处理，氧化着色后便产生灰色斑块或产生不能着色的部位，废品率高，这是合金组织不均匀、残余应力、元素偏析等因素造成的。所以不进行时效处理是不行的。
时效处理的温度和时间依合金种类、合金元素含量而变化。如果这些参数选择不当，同样会导致合金组织结构和表面状态的差异，从而影响氧化着色质量。
(3)模具问题
模具表面光洁度直接影响铝材的表面状态。引进线初期用进口模具，产品平滑光泽好，后来用本厂或外协加工的模具，外观质量就下降。型材上有粗细不均的丝纹、沟纹等缺陷，氧化着色的色感、光泽就不同。国产线的模具质量差也是影响整体质量的原因之一。
虽然实力雄厚的铝厂很重视模具质量，采取了有效措施，在竞争中大大提高了一步。但应当指出，大多数中小型厂模具加工能力弱、技术素质差，完全靠外购模具也很难如愿。模具质量问题仍然是制约铝材质量的重要因素。如果国内有几个专门从事铝挤压模具的精加工厂，为铝行业提供高质量(包括使用寿命)的模具，那么我国铝型材质量就会上一个新台阶。
(4)氧化着色技术和质量监测问题
除上述3个因素影响铝材内在和外观质量外，氧化着色的硬度、膜层厚度、耐蚀性、色调等主要技术指标便取决于工艺技术和技术监督。引进线有一整套完善的工艺参数、控制系统和检测手段，如恒温、恒压、计时、终点切换系统等，工艺成分控制也很严格。这对于保障质量十分有利。但部分进口设备的生产线大多数是半机械化的，人为因素对质量影响很大，这取决于技术素质、工作责任感、质量意识及技术管理水平等因素。普遍存在的问题是技术素质偏低、工艺控制不严、质量检测监督不力，追求产量而忽视质量的现象严重。
国产线的问题则更为突出。主要是工艺管理不严，辅助设备不足、工艺参数无控制系统、技术素质差。其中，人为因素起了决定性作用，故产品质量普遍不如引进线。
我国未有建立适合国情及符合外贸要求的铝型材质量标准，无法规可依，亦无部门抽检、完全各自为政，这也是质量提不高的原因。
(5)氧化着色电源问题
目前我国氧化和着色所用电源有来自不同国家的，也有是国产的。电源的类型五花八门，如氧化用的有平滑直流、脉冲电源；着色用的有单相和多相交流电源，升压方式有连续式和阶梯式等，到底哪种最好，还缺乏论证和评价。
氧化用脉冲电源对提高膜硬度、厚度均匀性、提高耐蚀性和氧化速度等极为有效，这已获得共识。但其价格昂贵。国内尚无大容量的脉冲电源。除少数引进线外，主要启用一般直流电源。
着色电源相极和波形对着色均匀性的影响还未引起人们的注意。首先发现和提出这一问题的是广州电器科学研究所电源分所的专家们。他们发现采用三相交流电源比单相交流电源着色均匀，色差小，速度加快。随后他们推出这种着色电源，实用效果很好，值得推荐。但理论上如何解释则有待研究。
3.引进线国产化和提高国产线质量的途径
(1)发挥专业组织的力量
随着建筑铝型材的发展，国内相继成立了“建筑铝材加工协会”和“中国表面工程协会转化膜专业委员会”。前者偏在于铝加工的理论和实践，后者则着重于铝材的表面处理，实质上是相辅相成的统一体。有些省成立了有色金属加工学会，把两个组织的作用结合起来了。这些组织集中了我国铝行业的专业人才，但又分属不同部门管辖，如能发挥两个组织的作用，针对铝加工业存在的问题有计划地进行技术攻关、技术交流和人才培训，这对引进线国产化和国产线产品质量的提高将起重要的推动作用。
(2)制定和实施铝加工业产品标准
我国铝型材生产已历10年，但现在还没有一个统一的行业标准。一些力量雄厚者为外贸需要执行了国际ISO标准，而更多的企业则无标准可依，连企业自检标准都没有。标准化对提高产品质量十分重要。建议中国有色金属总公司及所属的北京有色金属设计研究部门将这项工作抓起来。
(3)积极宣传和推广我国研制的铝系添加剂
80年代中后期，我国研制的铝系添加剂已经成熟，在数十条引进线或国产线上使用均显示出了强大的生命力。总结推广这些优秀成果一定会产生良好的社会和经济效益。1986～1988年之间，我们和开封电镀化工厂合作，分别在无锡、芜湖、桂林主办了3期培训班，效果很好。其他院校和研究所也相继办过学习班、新闻发布演示会等，对提高行业技术素质均起了良好的作用。
可以毫不夸口地说:我国目前使用的碱蚀剂、锡盐稳定剂、冷封剂等主要添加剂完全可以替代进口添加剂。以锡盐稳定剂为例，无论从哪个国家引进的，均属70年代中后期的水平，与我国80年代研究的成果相比，相形见绌。河南开封电镀化工厂把国外多家公司的产品与中国的GKC-1稳定剂比较，分别按照各自的工艺要求配液，在同等条件下进行加热试验，结果GKC-1对亚锡的稳定性最优。
湖南省轻工所也作了两个月静止试验对比(室内温度30℃以上)。
由试验得知A号10天开始混浊，24天严重混浊并有大量沉淀；B、C56天始终保持清透，硫酸亚锡消耗仅为A号的10～14%。
还有大量的生产实践例证:沈阳新阳机械厂使用GKC-1稳定剂达7年(由1985年起用)，着色液一直澄清，性能不变；天津津港铝合金厂、渤海铝业公司用GKC-1稳定剂多年，溶液清透，色差极小，销路好，制出产品深受外商的欢迎。
如果说我国天津铝合金厂引进日本亚锡盐稳定剂是第一代产品的话，后续引进的法卡士、西沙特等可属第二代产品，而我国自研的，已经受大生产考验的产品可认为是第三代产品。可悲的是，我国80年代后期从台湾、香港等地引进的生产线，所提供的稳定剂大部份仍然是落后被淘汰的第一代产品。
三、铝型材行业前景展望和预测
铝型材供过于求的局面短时间内看来仍不会有多大改变，与此同时，还会遇到一种新的装饰处理方法——铝经磷化后喷粉涂装法的挑战。后者已在国外启用，与铝氧化着色法相比，处理成本低、装饰效果更好，色彩多样且鲜艳夺目，因而更具吸引力。那么摆脱困难的出路在哪里呢?新的装饰方法是否会迅即在国内普及并取代氧化着色呢?不妨如下的分析和预测
1.提高产品质量，拓宽外销市场
有了10余年的生产实践，一批骨干企业在工艺和质量管理方面已积累了丰富的经验，如能努力提产品质量，利用我国铝资源丰富、劳动力便宜的优势，开拓国外市场、向亚洲、中近东等市场发展，会是摆脱困境的重要途径。而其中以提高质量为关键。
氧化着色的质量必须从熔铸、挤压、时效和表面处理各环节抓起，务必使整体质量提高。
由于国力有限，我国民用建筑除宾馆、商场以及个别发达地区的民居可采用铝型材外，大部分还将以木质和铁质门窗为主，所以建筑铝材到本世纪末，充其量每年内销10～15万吨之内，不可能根本解决供过于求的矛盾。必须把眼光转向机械、交通、家电、家具等其他经济领域，例如汽车零部件、散热器、水暖器材、娱乐设施、家庭住房的装饰板、条等等。有些厂已利用大功率挤压机压散热片和汽车部件，就是良好的开端。铝的用途十分广宽，只要努力进取就有出路。
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