铝合金型材无缝钢管工艺层层把关

         铝中杂质对性能的影响---1.合金元素影响：铜元素-铝铜合金富铝有些548时，铜在铝中的较大溶解度为5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有必定的固溶强化效果，此外时效分出的CuAl2有着显着的时效强化效果。铝合金中铜含量一般在2.5%~5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果较好，所以大有些硬铝合金的含铜量处于这规模。铝铜合金中能够富含较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。硅元素-Al—Si合金系富铝有些在共晶温度577时，硅在固溶体中的较大溶解度为1.65%。虽然溶解度随温度下降而削减，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的锻造功能和抗蚀性。若镁和硅一起参加铝中构成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。规划Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此份额装备镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了进步强度，参加适当的铜，一起参加适当的铬以抵消铜对立蚀性的晦气影响。Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝有些Mg2Si在铝中的较大溶解度为1.85%，且随温度的下降而减速小。变形铝合金中，硅独自参加铝中只限于焊接资料，硅参加铝中亦有必定的强化效果。镁元素-Al-Mg合金系平衡相图富铝有些虽然溶解度曲线标明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大有些工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性杰出，抗蚀性也罢，并有中等强度。镁对铝的强化是显着的，每增加1%镁，抗拉强度大概升高瞻远34MPa。假如参加1%以下的锰，能够弥补强化效果。因而加锰后可下降镁含量，一起可下降热裂倾向，别的锰还能够使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改进抗蚀性和焊接功能。锰元素-Al-Mn合金系平平衡相图有些在共晶温度658时，锰在固溶体中的较大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达较大值。Al-Mn合金对错时效硬化合金，即不可热处理强化。锰能阻挠铝合金的再结晶进程，进步再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化首要是经过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解杂质铁，构成(Fe、Mn)Al6，减小铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素，能够独自参加构成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一起参加，因而大多铝合金中均富含锰。锌元素-Al-Zn合金系平衡相图富铝有些275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。锌独自参加铝中，在变形条件下对铝合金强度的进步非常有限，一起存在应力腐蚀开裂、倾向，因而约束了它的运用。在铝中一起参加锌和镁，构成强化相Mg/Zn2，对合金发生显着的强化效果。Mg/Zn2含量从0.5%进步到12%时，可显着增加抗拉强度和屈从强度。镁的含量超越构成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的份额操控在2.7摆布时，应力腐蚀开裂抗力较大。如在Al-Zn-Mg基础上参加铜元素，构成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中较大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金资料。2.量元素的影响：铁和硅--铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅锻造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金功能有显着的影响。它们首要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时，构成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，构成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅份额不当时，会引起铸件发生裂纹，铸铝中铁含量过高时会使铸件发生脆性。钛和硼-钛是铝合金中常用的增加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式参加。钛与铝构成TiAl2相，成为结晶时的非自觉中心，起细化锻造安排和焊缝安排的效果。Al-Ti系合金发生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，假如有硼存在则减速小到0.01%。铬-铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的增加元素。600℃时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。铬在铝中构成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻止再结晶的形核和长大进程，对合金有必定的强化效果，还能改进合金耐性和下降应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。铬在铝合金中的增加量一般不超越0.35%，并随合金中过渡元素的增加而下降。锶-锶是外表活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行动。因而用锶元素进行蜕变处理能改进合金的塑性加工性和终究产品质量。因为锶的蜕变有效时刻长、效果和再现性好等长处，近年来在Al-Si铸造合金中替代了钠的运用。对揉捏用铝合金中参加0.015%~0.03%锶，使铸锭中β-AlFeSi相成为汉字形α-AlFeSi相，削减了铸锭均匀化时刻60%~70%，进步资料力学功能和塑性加工性;改进成品外表粗糙度。对于高硅(10%~13%)变形铝合金中参加0.02%~0.07%锶元素，可使初晶削减至较低极限，力学功能也显着进步，抗拉强度бb由233MPa进步到236MPa，屈从强度б0.2由204MPa提高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中参加锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改进塑性加工功能，可顺畅地热轧和冷轧。锆元素-锆也是铝合金的常用增加剂。一般在铝合金中参加量为0.1%~0.3%，锆和铝构成ZrAl3化合物，可阻止再结晶进程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化锻造安排，但比钛的效果小。有锆存在时，会下降钛和硼细化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，因为锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因而宜用锆来替代铬和锰细化再结晶安排。杂质元素-稀土元素参加铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，削减二次晶距离，削减合金中的气体和搀杂，并使搀杂相趋于球化。还可下降熔体外表张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺功能有着显着的影响。各种稀土参加量约为0.1%at%为好。混合稀土(La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区构成的临界温度下降。含镁的铝合金，能激起稀土元素的蜕变效果。

            浅谈如何提高铝型材用粉末涂料的耐候性:喷涂在铝型材表面的粉末涂膜的耐候性，是影响铝型材寿命的关键性因素。本文主要从粉末涂料的原材料、配方结构、制作工艺、固化条件等技术角度分析，并结合所做的实验结果，总结出几个提高粉末涂料耐候性的可供参考的思路，从而*终达到延长铝型材寿命的目的。随着国民经济的快速发展，粉末涂料的户外应用越来越普遍，人们对粉末涂层耐候性和耐久性的关注度不断提高，特别是对铝型材、天花板、幕墙板等室外用品表面的粉末涂膜的耐候性要求越来越高。粉末涂料主要由树脂、固化剂、助剂、颜填料等组成，喷涂在铝型材表面的涂层随着时间的延长，受周围自然因素如日晒、雨淋、氧化、冷热变化以及生物等的作用，会出现性能逐渐降低的现象，即老化。粉末涂料抑制或延缓自然老化的能力称为耐自然老化性，简称耐老化性，也叫耐候性。影响粉末涂料耐候性的因素很多，其中包括粉末涂料成分中的树脂、固化剂、颜填料、助剂等各种原材料的性能、用量、配比等内部因素；以及粉末涂料制作过程的工艺条件和涂料的固化程度；还有涂膜的使用环境如日光（主要是紫外线）的作用、大气的组成（氧、臭氧、工业烟雾等）、湿度（包括酸雨、盐雾等）、温度变化等外部因素。
从粉末涂料本身的角度来看，提高粉末涂层耐候性能主要从原材料、配方结构以及制作工艺等方面着手。一、原材料：粉末涂料主要由树脂、固化剂、助剂、颜填料等材料组成，这些原材料的耐候性，基本上决定了涂料的耐候性。因此，要提高粉末涂料的耐候性能，首先要选择耐候性能满足铝型材行业要求的原材料，而且这些耐候性合格的原材料也要满足涂膜的其他性能。当涂膜的各项性能相互间产生冲突时，可以根据客户的要求侧重于某项性能，但是人工加速老化试验结果要满足GB 5237.4-2008中加速耐候性的要求。1.树脂：因为树脂是粉末涂料的主要成膜物质，是决定粉末涂料性质和涂膜性能的*主要成分，所以树脂的选择至关重要。选取市面上大型厂家常用的铝型材用粉末涂料聚酯树脂，使用同一配方结构和相同制作工艺分别制粉进行300小时耐老化试验以及涂膜外观比较，结果如表1所示。（加速老化条件为8小时光照，4小时凝露循环；UVB-313EL灯，辐照度0.65W/㎡，光照温度60℃；凝露温度50℃）由试验结果可知，树脂D、F、H在通一系列的树脂中耐候性较好，但这种树脂的缺点是分子量大，熔融黏度高，如果应用在平面粉中*终会导致涂膜流平性能差。所以，通过在粉末涂料配方中选用耐候性能好的树脂来提高平面粉的耐候性能时，必须考虑到涂膜的流平是否会变差，变差之后客户能否接受。2.固化剂：尽管HAA体系的固化剂环保型众所周知，但是它的缺点是固化反应有副产物形成，厚喷时容易产生针孔、猪毛孔等弊端，涂膜过烘烤耐泛黄性和耐久性不如TGIC体系。[1]铝型材行业目前难以接受HAA体系的这些弊端，或者说是大部分粉末厂家没有解决这些弊端，所以铝型材用粉末涂料还是以TGIC体系为主。固化剂TGIC对粉末涂料的耐候性能也有一定的影响。
经过对国内三家销售量排名靠前的厂家的TGIC进行耐老化检测，发现它们的耐老化性能基本一致，无较大的差别。因此，在通过固化剂TGIC的选择上去提高粉末涂料的耐候性，并无多大的意义。3.颜料：颜料对粉末涂料耐候性的影响在原材料中是除了树脂之外影响*大的因素，因为颜料在使用过程中会褪色，所以对于铝型材用粉末涂料的颜料的选择也很重要。市场上即使是用一种颜色的颜料，它的品种非常多，不同品种的色相、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性等性能千差万别，这给我们粉末涂料厂家的选择带来很大的难度。颜料按化学组成分为无机颜料和有机颜料，它们的优缺点如表2所示。颜料的选择要从多方面考虑，如颜料的色相、着色力、遮盖力、耐热性、耐候耐光性、耐沸水性、毒性等等；而且由于一些颜料可能带有对树脂和固化剂起到促进作用的活性基团，所以也要考虑颜料对涂料反应速度、粘度的影响。为了提高粉末涂料的耐候性，颜料要选择耐光性在7-8级（8级*好），耐候性4-5级（5级*好）的品种，同时耐热性和耐沸水性要满足铝型材行业的使用要求。从表2可知，由颜料本身的性质决定，有机颜料的耐光性和耐候性有限，而无机颜料不够鲜艳，所以一些鲜艳颜色的粉末大多使用了耐光性和耐候性有限的有机鲜艳颜料，这就是鲜艳颜色的涂膜耐老化色差较大的主要原因。因此，为了保证鲜艳颜色涂膜的耐候性，除了选用耐候性能优异的其他材料，更加要注意颜料的选择。4.填料：填料的重要功能是添加到粉末涂料中以后，能够改进涂膜的硬度、刚性和耐划伤性等物理力学性能，同时有利于改进粉末涂料的贮存稳定性、松散性和带电等性能。[3]铝型材粉末涂料中*常用的填料为硫酸钡，经过对多个厂家的硫酸钡进行耐老化检测，发现耐候性能无明显差别。因此，为了保证涂料的耐候性，必须使用纯度高的硫酸钡作为填料。硫酸钡进仓前必须经过检验，使用10%的盐酸溶液是*简单快捷的方法，可以快速检测出硫酸是否含有碳酸钙，碳酸钙会降低涂料的耐候性能，不能作为铝型材用粉末涂料的填料。5.助剂：在粉末涂料配方中，助剂的用量很少，但在一般粉末涂料配方组成中是不可缺少的成分，而且对涂膜的外观及某些性能起决定性作用。经过对各国内大型厂家同类助剂进行加速老化对比试验后，发现不同厂家的流平剂、光亮剂、安息香等对涂膜耐老化性能影响不大；而不同厂家的蜡粉、消光剂对涂膜耐老化的影响较大。因此，为了提高粉末涂料的耐候性，可以考虑使用耐老化性能好的蜡粉和消光剂。二、配方结构：通过粉末涂料中聚酯树脂的酸值和固化剂羟基当量的计算，设计合适的固化剂用量，并通过加速老化试验的验证，使用*佳的固化剂用量，使涂料在固化时能够充分固化，从而达到*好的耐候性能。
在满足粉末涂料各项性能的前提下，尽量在配方中减少原材料的种类，特别是对涂膜耐候性起负作用的材料。在不影响涂膜遮盖力以及硬度、耐磨性的前提下，适当降低配方中的颜料（特别是吸油量大的颜料）和填料的用量，使配方中的颜料能够在熔融混炼过程充分被树脂包覆，在涂膜的使用过程中减少颜料的颜色变化，从而达到提高涂膜耐候性的目的。三、制作工艺：粉末涂料制作过程主要包括预混合、熔融挤出、压片破碎、分级粉碎四个阶段，其中预混合、熔融挤出两个工艺对粉末涂料的耐候性能有很大影响。预混合的作用是为了使粉末涂料配方中的各种原材料组成分散均匀，为熔融挤出打下良好的基础。为了提高耐候性，在预混合阶段，原材料必须按一定的先后顺序进行投料，而且投料量控制在混料缸容量的20%-80%，并适当延长混合时间。熔融挤出是为了使粉末涂料组成中的各种成分混合均匀，也就是达到粉末涂料成品中的每个粒子组成成分一样。为了提高耐候性，在熔融挤出阶段，在不出现胶化粒子的前提下，适当提高挤出机温度（特别是在气温较低的情况下），使树脂熔融成一种流体，保证颜料能有良好的润湿和获得*大的剪切力，有利于颜料等的高度分散，使各组分成为一个均匀的体系；在保证生产进度的同时，可以适当降低挤出速度，保证物料有充足的熔融混炼时间；从而提高混炼效果，使粉末涂料中的颜料填料被树脂充分包覆，而且各种原材料成分粒子分散均匀，特别是固化剂和树脂能按配方的比例混炼均匀，固化时涂膜能够充分固化，从而增加涂膜的表面致密性，*终提高粉末涂层的耐候性。四、固化条件：粉末涂料只有充分固化的情况下，树脂的高分子链才会和固化剂完全交联，各项物理化学性能才会达到*佳状态，耐候性能也不例外。因此，提高耐候性能必须使粉末涂料充分固化，固化时要控制好温度和时间。综上所述，对于提高铝型材用粉末涂料的耐候性，可参考如下思路：选用耐候性能好且流平不至于太差的树脂；注意鲜艳颜料、蜡粉、消光剂的选择；设计有利于提高涂膜耐候性的配方结构；控制好粉末涂料生产工艺。