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(guī)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(guī)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?shù)你~，一起參加適當?shù)你t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(yè)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(fā)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(yè)、電力工業(yè)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(fā)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過高時會使鑄件發(fā)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(fā)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(xiàn)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(qū)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。

            淺談如何提高鋁型材用粉末涂料的耐候性:噴涂在鋁型材表面的粉末涂膜的耐候性，是影響鋁型材壽命的關鍵性因素。本文主要從粉末涂料的原材料、配方結構、制作工藝、固化條件等技術角度分析，并結合所做的實驗結果，總結出幾個提高粉末涂料耐候性的可供參考的思路，從而*終達到延長鋁型材壽命的目的。隨著國民經濟的快速發(fā)展，粉末涂料的戶外應用越來越普遍，人們對粉末涂層耐候性和耐久性的關注度不斷提高，特別是對鋁型材、天花板、幕墻板等室外用品表面的粉末涂膜的耐候性要求越來越高。粉末涂料主要由樹脂、固化劑、助劑、顏填料等組成，噴涂在鋁型材表面的涂層隨著時間的延長，受周圍自然因素如日曬、雨淋、氧化、冷熱變化以及生物等的作用，會出現(xiàn)性能逐漸降低的現(xiàn)象，即老化。粉末涂料抑制或延緩自然老化的能力稱為耐自然老化性，簡稱耐老化性，也叫耐候性。影響粉末涂料耐候性的因素很多，其中包括粉末涂料成分中的樹脂、固化劑、顏填料、助劑等各種原材料的性能、用量、配比等內部因素；以及粉末涂料制作過程的工藝條件和涂料的固化程度；還有涂膜的使用環(huán)境如日光（主要是紫外線）的作用、大氣的組成（氧、臭氧、工業(yè)煙霧等）、濕度（包括酸雨、鹽霧等）、溫度變化等外部因素。
從粉末涂料本身的角度來看，提高粉末涂層耐候性能主要從原材料、配方結構以及制作工藝等方面著手。一、原材料：粉末涂料主要由樹脂、固化劑、助劑、顏填料等材料組成，這些原材料的耐候性，基本上決定了涂料的耐候性。因此，要提高粉末涂料的耐候性能，首先要選擇耐候性能滿足鋁型材行業(yè)要求的原材料，而且這些耐候性合格的原材料也要滿足涂膜的其他性能。當涂膜的各項性能相互間產生沖突時，可以根據(jù)客戶的要求側重于某項性能，但是人工加速老化試驗結果要滿足GB 5237.4-2008中加速耐候性的要求。1.樹脂：因為樹脂是粉末涂料的主要成膜物質，是決定粉末涂料性質和涂膜性能的*主要成分，所以樹脂的選擇至關重要。選取市面上大型廠家常用的鋁型材用粉末涂料聚酯樹脂，使用同一配方結構和相同制作工藝分別制粉進行300小時耐老化試驗以及涂膜外觀比較，結果如表1所示。（加速老化條件為8小時光照，4小時凝露循環(huán)；UVB-313EL燈，輻照度0.65W/㎡，光照溫度60℃；凝露溫度50℃）由試驗結果可知，樹脂D、F、H在通一系列的樹脂中耐候性較好，但這種樹脂的缺點是分子量大，熔融黏度高，如果應用在平面粉中*終會導致涂膜流平性能差。所以，通過在粉末涂料配方中選用耐候性能好的樹脂來提高平面粉的耐候性能時，必須考慮到涂膜的流平是否會變差，變差之后客戶能否接受。2.固化劑：盡管HAA體系的固化劑環(huán)保型眾所周知，但是它的缺點是固化反應有副產物形成，厚噴時容易產生針孔、豬毛孔等弊端，涂膜過烘烤耐泛黃性和耐久性不如TGIC體系。[1]鋁型材行業(yè)目前難以接受HAA體系的這些弊端，或者說是大部分粉末廠家沒有解決這些弊端，所以鋁型材用粉末涂料還是以TGIC體系為主。固化劑TGIC對粉末涂料的耐候性能也有一定的影響。
經過對國內三家銷售量排名靠前的廠家的TGIC進行耐老化檢測，發(fā)現(xiàn)它們的耐老化性能基本一致，無較大的差別。因此，在通過固化劑TGIC的選擇上去提高粉末涂料的耐候性，并無多大的意義。3.顏料：顏料對粉末涂料耐候性的影響在原材料中是除了樹脂之外影響*大的因素，因為顏料在使用過程中會褪色，所以對于鋁型材用粉末涂料的顏料的選擇也很重要。市場上即使是用一種顏色的顏料，它的品種非常多，不同品種的色相、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性等性能千差萬別，這給我們粉末涂料廠家的選擇帶來很大的難度。顏料按化學組成分為無機顏料和有機顏料，它們的優(yōu)缺點如表2所示。顏料的選擇要從多方面考慮，如顏料的色相、著色力、遮蓋力、耐熱性、耐候耐光性、耐沸水性、毒性等等；而且由于一些顏料可能帶有對樹脂和固化劑起到促進作用的活性基團，所以也要考慮顏料對涂料反應速度、粘度的影響。為了提高粉末涂料的耐候性，顏料要選擇耐光性在7-8級（8級*好），耐候性4-5級（5級*好）的品種，同時耐熱性和耐沸水性要滿足鋁型材行業(yè)的使用要求。從表2可知，由顏料本身的性質決定，有機顏料的耐光性和耐候性有限，而無機顏料不夠鮮艷，所以一些鮮艷顏色的粉末大多使用了耐光性和耐候性有限的有機鮮艷顏料，這就是鮮艷顏色的涂膜耐老化色差較大的主要原因。因此，為了保證鮮艷顏色涂膜的耐候性，除了選用耐候性能優(yōu)異的其他材料，更加要注意顏料的選擇。4.填料：填料的重要功能是添加到粉末涂料中以后，能夠改進涂膜的硬度、剛性和耐劃傷性等物理力學性能，同時有利于改進粉末涂料的貯存穩(wěn)定性、松散性和帶電等性能。[3]鋁型材粉末涂料中*常用的填料為硫酸鋇，經過對多個廠家的硫酸鋇進行耐老化檢測，發(fā)現(xiàn)耐候性能無明顯差別。因此，為了保證涂料的耐候性，必須使用純度高的硫酸鋇作為填料。硫酸鋇進倉前必須經過檢驗，使用10%的鹽酸溶液是*簡單快捷的方法，可以快速檢測出硫酸是否含有碳酸鈣，碳酸鈣會降低涂料的耐候性能，不能作為鋁型材用粉末涂料的填料。5.助劑：在粉末涂料配方中，助劑的用量很少，但在一般粉末涂料配方組成中是不可缺少的成分，而且對涂膜的外觀及某些性能起決定性作用。經過對各國內大型廠家同類助劑進行加速老化對比試驗后，發(fā)現(xiàn)不同廠家的流平劑、光亮劑、安息香等對涂膜耐老化性能影響不大；而不同廠家的蠟粉、消光劑對涂膜耐老化的影響較大。因此，為了提高粉末涂料的耐候性，可以考慮使用耐老化性能好的蠟粉和消光劑。二、配方結構：通過粉末涂料中聚酯樹脂的酸值和固化劑羥基當量的計算，設計合適的固化劑用量，并通過加速老化試驗的驗證，使用*佳的固化劑用量，使涂料在固化時能夠充分固化，從而達到*好的耐候性能。
在滿足粉末涂料各項性能的前提下，盡量在配方中減少原材料的種類，特別是對涂膜耐候性起負作用的材料。在不影響涂膜遮蓋力以及硬度、耐磨性的前提下，適當降低配方中的顏料（特別是吸油量大的顏料）和填料的用量，使配方中的顏料能夠在熔融混煉過程充分被樹脂包覆，在涂膜的使用過程中減少顏料的顏色變化，從而達到提高涂膜耐候性的目的。三、制作工藝：粉末涂料制作過程主要包括預混合、熔融擠出、壓片破碎、分級粉碎四個階段，其中預混合、熔融擠出兩個工藝對粉末涂料的耐候性能有很大影響。預混合的作用是為了使粉末涂料配方中的各種原材料組成分散均勻，為熔融擠出打下良好的基礎。為了提高耐候性，在預混合階段，原材料必須按一定的先后順序進行投料，而且投料量控制在混料缸容量的20%-80%，并適當延長混合時間。熔融擠出是為了使粉末涂料組成中的各種成分混合均勻，也就是達到粉末涂料成品中的每個粒子組成成分一樣。為了提高耐候性，在熔融擠出階段，在不出現(xiàn)膠化粒子的前提下，適當提高擠出機溫度（特別是在氣溫較低的情況下），使樹脂熔融成一種流體，保證顏料能有良好的潤濕和獲得*大的剪切力，有利于顏料等的高度分散，使各組分成為一個均勻的體系；在保證生產進度的同時，可以適當降低擠出速度，保證物料有充足的熔融混煉時間；從而提高混煉效果，使粉末涂料中的顏料填料被樹脂充分包覆，而且各種原材料成分粒子分散均勻，特別是固化劑和樹脂能按配方的比例混煉均勻，固化時涂膜能夠充分固化，從而增加涂膜的表面致密性，*終提高粉末涂層的耐候性。四、固化條件：粉末涂料只有充分固化的情況下，樹脂的高分子鏈才會和固化劑完全交聯(lián)，各項物理化學性能才會達到*佳狀態(tài)，耐候性能也不例外。因此，提高耐候性能必須使粉末涂料充分固化，固化時要控制好溫度和時間。綜上所述，對于提高鋁型材用粉末涂料的耐候性，可參考如下思路：選用耐候性能好且流平不至于太差的樹脂；注意鮮艷顏料、蠟粉、消光劑的選擇；設計有利于提高涂膜耐候性的配方結構；控制好粉末涂料生產工藝。

         鋁型材擠壓車間關鍵工序操作規(guī)程：1.根據(jù)作業(yè)計劃單選定符合計劃單的模具，平模：460℃---480℃B.分流模：480℃---500℃。模具在爐中的停留時間較長不超過8小時，裝模過程應迅速快捷，而且要防止模具冷卻。2.盛錠筒必須保持干凈，無嚴重磨損或大肚，否則，擠壓產品將會出現(xiàn)夾渣或氣泡。鋁型材擠壓車間關鍵工序操作規(guī)程3.不允許鋁合金圓鑄錠在地面上滾動，凡是表面有泥沙、灰塵時，均應清理干凈后再入爐加熱。鋁棒加熱爐的溫度設定加熱階段設定300℃-450℃，鋁棒上機時溫度控制，根據(jù)壁厚應符合T≥1.4mm以溫度控制在440℃-540℃，T＜1.4mm溫度控制在400℃-540℃，具體情況根據(jù)品種、模具結構、合金種類而定。4.鋁合金圓鑄錠在入爐加熱之前，應作表面質量自檢，自檢由主機手負責，凡是有明顯夾渣、冷隔、中心裂紋和彎曲的圓鑄錠，都不應入爐加熱，應將其挑選出來退回熔鑄車間。5.采用加溫100℃/1小時的梯溫形式，將盛錠筒加溫至380℃---420℃。盛錠筒端面溫度為280℃---360℃6.盛錠筒與模具配合的端面應平整無損傷和粘鋁，否則擠壓時會跑料。擠壓過程中，擠壓班長要每隔10-20個鑄錠用手提測溫儀測量一次溫度，并如實作好記錄，以便隨時掌握鑄錠溫度變化情況，保持正常擠壓溫度。7.擠壓時，要注意壓力的變化。起壓時不超過210kg/cm2，正常擠壓時，壓力會隨過程下降，若在起壓后超過1分鐘壓力不下降，則應停止擠壓，以防損壞設備和模具。鋁型材擠壓車間關鍵工序操作規(guī)程8.應根據(jù)不同合金的不同特性控制擠壓速度，低雜質合金擠壓速度可高些，高雜質合金擠壓速度會慢些。若鋁棒溫度偏高，應減低擠壓速度，若想加大擠壓速度，應將鋁棒溫度控制低些。9.為了控制好力學性能出料口的溫度較低必須≥500℃。10.首件檢查：上模擠壓出來的第1支型材應將其料頭切下500mm長留給修模作依據(jù)，第1支與第2支棒切下500mm長交巡檢員作外觀尺寸和形位公差檢查，以確認是否符合圖紙尺寸及裝配關系要求，從而判定該模具可否繼續(xù)生產。11.為了防止模具端面、盛錠筒端面和擠壓墊片端面粘鋁，允許在模具端面和墊片端面上涂少量脫模油脂，但要盡量少涂或不涂，而且不允許涂及模具型腔和盛錠筒內壁，以免油脂污染型材。12.要正確使用擠壓墊片，保護擠壓墊片不被碰傷。當擠壓墊片磨損太大，變成圓角，清缸不干凈時，應及時更換新墊片。每次擠壓時，都要特別注意墊片是否已放好，防止因擠壓墊片沒放好造成設備事故。13.鋁材擠壓過程中應注意液壓油溫度的變化：當油溫升高到約45-50℃時，擠壓力會大大下降，擠壓機會變得無力，此時應停機并設法將油溫降下來，然后才能再開機擠壓。14.鋁型材擠壓機噸位(噸)60010001650，每套模具一次擠壓鑄錠數(shù)(個)100-15060-8040-80。15.為了防止擠壓死區(qū)的氣體及臟物流入鋁型材和為了保護擠壓桿不致破壞，限定壓余長度不許過厚，也不允許過簿，壓余控制15-30mm厚度。16.6063擠壓鋁型材T6淬火采用強制風冷，T5自然冷卻，型材流出后不可小于80℃/分的速度冷卻至170℃以下。6061擠壓型材淬火采用強風、水霧或直接水冷方式，并要在2-3分鐘將溫度降至200℃以下。17.鋁型材在冷床上要冷卻到50℃以下才能進行拉直。型材拉直時，其拉直量應控制在1-2%左右，超厚型材的拉直變形量允許稍大一些，但不許超過3%。，拉直時，要注意保護裝飾面不被擦傷，盡可能做到以非裝飾面接觸棚架輸送帶。18.鋁型材在定尺之前，應清楚其長度公差要求。若客戶有特殊要求時，應按客戶要求執(zhí)行；若無特殊要求，長度公差一律按+15mm控制，以倍尺交貨時，總偏差為+20mm。校好定尺位后，切出第1支型材時驗長度是否符合要求，必須是正偏差，不許負偏差，確認無錯后，開始成批定尺鋸切。19.為防止鋁型材擦傷，不要將型材疊起來鋸切，型材前進時，應先將鋸臺上的鋁屑吹掃干凈。20.鋸切時，應在鋸片涂油潤滑，但要防止?jié)櫥驼车戒X型材表面上。20鋸切后鋁型材的鋸口應垂直于軸線，鋸口應無毛刺、飛邊和扭歪變形。為了有漂亮的鋸口，應經常保持鋸片的鋒利，應注意鋸片上的積鋁，當鋸片不夠鋒利時，應及時換下來打磨鋸齒或換用新鋸片。21.定尺后的鋁型材應用壓縮空氣吹干凈鋁屑，然后裝框。22.鋁型材定尺后，大料逐支檢查，中小料按10%的比例抽查，檢查的內容是平面度、彎曲度、扭擰度、張口、收口、表面質量。23.鋁型材定尺并檢查合格后，要兩人輕輕地抬著放于料框中，小心擺放整齊，不要互相碰撞和磨擦。裝框時應戴干凈的紗手套，手套不能有油、水和其他臟物。裝框時，長料、重料在框下層，短料、輕料在框上層。24.放完一層后，根據(jù)鋁型材長度及其承受自重的程度，適當放4-8支橫隔條，再放第二層鋁型材，不允許型材垂彎及疊起堆放。25.凡是細料縱向不能通風的實心鋁型材，應使用帶通風孔的小方管橫隔條分層隔開，以便于時效通風傳熱。26.較上一層鋁型材的平面要低于料框的平面，以防疊框時壓壞型材。