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(guān)鍵性因素。本文主要從粉末涂料的原材料、配方結(jié)構(gòu)、制作工藝、固化條件等技術(shù)角度分析，并結(jié)合所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)出幾個(gè)提高粉末涂料耐候性的可供參考的思路，從而*終達(dá)到延長(zhǎng)鋁型材壽命的目的。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，粉末涂料的戶(hù)外應(yīng)用越來(lái)越普遍，人們對(duì)粉末涂層耐候性和耐久性的關(guān)注度不斷提高，特別是對(duì)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(lái)越高。粉末涂料主要由樹(shù)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(shí)間的延長(zhǎng)，受周?chē)匀灰蛩厝缛諘?、雨淋、氧化、冷熱變化以及生物等的作用，?huì)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(chēng)為耐自然老化性，簡(jiǎn)稱(chēng)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(shù)脂、固化劑、顏填料、助劑等各種原材料的性能、用量、配比等內(nèi)部因素；以及粉末涂料制作過(guò)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(lái)看，提高粉末涂層耐候性能主要從原材料、配方結(jié)構(gòu)以及制作工藝等方面著手。一、原材料：粉末涂料主要由樹(shù)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(dāng)涂膜的各項(xiàng)性能相互間產(chǎn)生沖突時(shí)，可以根據(jù)客戶(hù)的要求側(cè)重于某項(xiàng)性能，但是人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果要滿足GB 5237.4-2008中加速耐候性的要求。1.樹(shù)脂：因?yàn)闃?shù)脂是粉末涂料的主要成膜物質(zhì)，是決定粉末涂料性質(zhì)和涂膜性能的*主要成分，所以樹(shù)脂的選擇至關(guān)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(shù)脂，使用同一配方結(jié)構(gòu)和相同制作工藝分別制粉進(jìn)行300小時(shí)耐老化試驗(yàn)以及涂膜外觀比較，結(jié)果如表1所示。（加速老化條件為8小時(shí)光照，4小時(shí)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(yàn)結(jié)果可知，樹(shù)脂D、F、H在通一系列的樹(shù)脂中耐候性較好，但這種樹(shù)脂的缺點(diǎn)是分子量大，熔融黏度高，如果應(yīng)用在平面粉中*終會(huì)導(dǎo)致涂膜流平性能差。所以，通過(guò)在粉末涂料配方中選用耐候性能好的樹(shù)脂來(lái)提高平面粉的耐候性能時(shí)，必須考慮到涂膜的流平是否會(huì)變差，變差之后客戶(hù)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(diǎn)是固化反應(yīng)有副產(chǎn)物形成，厚噴時(shí)容易產(chǎn)生針孔、豬毛孔等弊端，涂膜過(guò)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(shuō)是大部分粉末廠家沒(méi)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(duì)粉末涂料的耐候性能也有一定的影響。
經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)三家銷(xiāo)售量排名靠前的廠家的TGIC進(jìn)行耐老化檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)它們的耐老化性能基本一致，無(wú)較大的差別。因此，在通過(guò)固化劑TGIC的選擇上去提高粉末涂料的耐候性，并無(wú)多大的意義。3.顏料：顏料對(duì)粉末涂料耐候性的影響在原材料中是除了樹(shù)脂之外影響*大的因素，因?yàn)轭伭显谑褂眠^(guò)程中會(huì)褪色，所以對(duì)于鋁型材用粉末涂料的顏料的選擇也很重要。市場(chǎng)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(wàn)別，這給我們粉末涂料廠家的選擇帶來(lái)很大的難度。顏料按化學(xué)組成分為無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料，它們的優(yōu)缺點(diǎn)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(duì)樹(shù)脂和固化劑起到促進(jìn)作用的活性基團(tuán)，所以也要考慮顏料對(duì)涂料反應(yīng)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(jí)（8級(jí)*好），耐候性4-5級(jí)（5級(jí)*好）的品種，同時(shí)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(zhì)決定，有機(jī)顏料的耐光性和耐候性有限，而無(wú)機(jī)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(jī)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(jìn)涂膜的硬度、剛性和耐劃傷性等物理力學(xué)性能，同時(shí)有利于改進(jìn)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(jīng)過(guò)對(duì)多個(gè)廠家的硫酸鋇進(jìn)行耐老化檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)耐候性能無(wú)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(jìn)倉(cāng)前必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，使用10%的鹽酸溶液是*簡(jiǎn)單快捷的方法，可以快速檢測(cè)出硫酸是否含有碳酸鈣，碳酸鈣會(huì)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(duì)涂膜的外觀及某些性能起決定性作用。經(jīng)過(guò)對(duì)各國(guó)內(nèi)大型廠家同類(lèi)助劑進(jìn)行加速老化對(duì)比試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)不同廠家的流平劑、光亮劑、安息香等對(duì)涂膜耐老化性能影響不大；而不同廠家的蠟粉、消光劑對(duì)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(jié)構(gòu)：通過(guò)粉末涂料中聚酯樹(shù)脂的酸值和固化劑羥基當(dāng)量的計(jì)算，設(shè)計(jì)合適的固化劑用量，并通過(guò)加速老化試驗(yàn)的驗(yàn)證，使用*佳的固化劑用量，使涂料在固化時(shí)能夠充分固化，從而達(dá)到*好的耐候性能。
在滿足粉末涂料各項(xiàng)性能的前提下，盡量在配方中減少原材料的種類(lèi)，特別是對(duì)涂膜耐候性起負(fù)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(dāng)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(guò)程充分被樹(shù)脂包覆，在涂膜的使用過(guò)程中減少顏料的顏色變化，從而達(dá)到提高涂膜耐候性的目的。三、制作工藝：粉末涂料制作過(guò)程主要包括預(yù)混合、熔融擠出、壓片破碎、分級(jí)粉碎四個(gè)階段，其中預(yù)混合、熔融擠出兩個(gè)工藝對(duì)粉末涂料的耐候性能有很大影響。預(yù)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(chǔ)。為了提高耐候性，在預(yù)混合階段，原材料必須按一定的先后順序進(jìn)行投料，而且投料量控制在混料缸容量的20%-80%，并適當(dāng)延長(zhǎng)混合時(shí)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(dá)到粉末涂料成品中的每個(gè)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(dāng)提高擠出機(jī)溫度（特別是在氣溫較低的情況下），使樹(shù)脂熔融成一種流體，保證顏料能有良好的潤(rùn)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(gè)均勻的體系；在保證生產(chǎn)進(jìn)度的同時(shí)，可以適當(dāng)降低擠出速度，保證物料有充足的熔融混煉時(shí)間；從而提高混煉效果，使粉末涂料中的顏料填料被樹(shù)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(shù)脂能按配方的比例混煉均勻，固化時(shí)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(shù)脂的高分子鏈才會(huì)和固化劑完全交聯(lián)，各項(xiàng)物理化學(xué)性能才會(huì)達(dá)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(shí)要控制好溫度和時(shí)間。綜上所述，對(duì)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(shù)脂；注意鮮艷顏料、蠟粉、消光劑的選擇；設(shè)計(jì)有利于提高涂膜耐候性的配方結(jié)構(gòu)；控制好粉末涂料生產(chǎn)工藝。

         在空分、液化天然氣、石油化工、航天等領(lǐng)域，奧氏體不銹鋼、鋁合金有著日益廣泛的應(yīng)用。如何將這兩種脾氣、習(xí)性完全不對(duì)路子的材料結(jié)合在一起，困難可想而知.梳理國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀可以看出，目前鋼鋁連接，工程上主要采用兩種方法：一種是將各自材料制成法蘭，依靠螺栓聯(lián)結(jié)在一起；另一種是鋼鋁焊接接頭形成過(guò)渡。對(duì)于空分、液化天然氣這種低溫應(yīng)用場(chǎng)合，螺栓聯(lián)結(jié)可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程需要，因而焊接過(guò)渡形式成為 方式。然而，鋼鋁焊接并非坦途一條。無(wú)論是釬焊、熔焊還是壓焊，總是存在這樣那樣的問(wèn)題難以克服。針對(duì)鋼鋁焊接存在的問(wèn)題和難點(diǎn)，本研究組選擇擴(kuò)散焊工藝手段，以大尺寸、高可靠性鋼鋁轉(zhuǎn)換接頭為目標(biāo)，深入開(kāi)展相關(guān)工藝及性能評(píng)測(cè)工作并在以下幾個(gè)方面獲得關(guān)鍵性突破。1、了接頭脆化問(wèn)題：鋼鋁接頭中Fe3Al型金屬間化合物是接頭脆化的根源。我們的工藝完全杜絕了金屬間化合物的產(chǎn)生，從源頭上了脆化的風(fēng)險(xiǎn)。而且，鋼鋁之間有顯著的元素?cái)U(kuò)散，這是獲得高結(jié)合強(qiáng)度界面的保證。2、高可靠性：考察鋼鋁擴(kuò)散焊接頭的拉伸性能可以發(fā)現(xiàn)，接頭斷在鋁側(cè)，說(shuō)明鋼-鋁界面結(jié)合強(qiáng)度高，二者之間并非單純的機(jī)械咬合。3、優(yōu)異的耐高溫性能：鋼鋁接頭因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在兩端與各自的材料焊接時(shí)，接頭失效的風(fēng)險(xiǎn)很大。如鋼鋁爆炸焊接頭結(jié)合面在施焊時(shí)溫度一般控制在200℃×30min以下，法國(guó)T＆C公司的鋼鋁接頭hothopping工藝對(duì)溫度更加敏感，結(jié)合面應(yīng)控制在150℃以下使用。我們鋼鋁焊接接頭經(jīng)過(guò)400℃×20min的熱處理后，接頭試樣同樣斷在鋁合金母材位置。說(shuō)明鋼鋁結(jié)合面性能并沒(méi)有退化。目前，我們開(kāi)發(fā)的焊接工藝適合各種尺寸的鋼鋁接頭，而且接頭尺寸越大，工藝優(yōu)勢(shì)越顯著。

         鋁合金是世界上應(yīng)用zui為廣泛的合金材料之一，除了鋁合金門(mén)窗外，zui常見(jiàn)鋁合金非鋁合金輪轂?zāi)獙佟Ｈ巳硕枷矚g鋁合金輪轂，但是知道鋁合金輪轂來(lái)由的人卻是少之又少，所以今天我們就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)一下鋁合金輪轂的起源。鋁合金輪轂以其質(zhì)量輕、散熱快、減震性能好可靠，外觀漂亮等優(yōu)點(diǎn)深得人們喜愛(ài)。而賽車(chē)運(yùn)動(dòng)所需要的正是要具備這些的特質(zhì)的輪轂，因此早在1920年，賽車(chē)設(shè)計(jì)師哈利米勒（harry a.miller）就萌生了制作鋁合金輪轂的想法，并為此申請(qǐng)了概念 ?？上У氖怯捎诜N種原因，他并未制作任何鋁合金輪轂。但是，布加迪汽車(chē)的創(chuàng)始人埃托雷布加迪（ettore bugatti）十分中意這一創(chuàng)意，并于1924年在莫爾塞姆的鑄造廠成功地用自己設(shè)計(jì)的模具鑄造了鋁輪、輻條以及剎車(chē)鼓，并將其安裝在布加迪Type 35上。一般來(lái)說(shuō)，簧下質(zhì)量越低，慣性矩越小，操縱性也就越好。鋁合金剛好具有質(zhì)量較輕的特質(zhì)，這也就使得安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35在操縱方面十分得心應(yīng)手。對(duì)于早期長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)甚至幾天的賽車(chē)比賽來(lái)說(shuō)，鋁合金輪轂無(wú)疑是給車(chē)手疊了一層“buff”，這也是布加迪能能夠在1925年至1930年間統(tǒng)治世界賽道的原因之一。不過(guò)，鋁合金輪轂的首次實(shí)戰(zhàn)就沒(méi)有這么順利了。在1924年8月3日的里昂大獎(jiǎng)賽上，布加迪將鋁合金輪轂安裝在參加比賽的Type 35賽車(chē)上，該輪轂由8個(gè)扁平輻條，一個(gè)可移動(dòng)的輪緣和一個(gè)集成的制動(dòng)鼓構(gòu)成。埃托雷·布加迪稱(chēng)這款鋁合金輪轂為一款精美的雕塑藝術(shù)品，一次藝術(shù)與技術(shù)的完美融合。往往打臉就是來(lái)得這么快。當(dāng)日大獎(jiǎng)賽上，所有安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35賽車(chē)都沒(méi)有完成比賽。原因是賽車(chē)使用的輪胎并沒(méi)有采用正確地硫化處理，導(dǎo)致了胎面在高速運(yùn)動(dòng)中飛了出去。但問(wèn)題是出在輪胎上，對(duì)于鋁合金的輪轂影響不大，所以埃托雷布加迪依舊對(duì)自己的輪轂創(chuàng)新充滿心。在接下來(lái)的幾年里，埃托雷布加迪制造了七種不同類(lèi)型的鋁合金輪轂，還分別為T(mén)ype 35、Type 39型和Type 51賽車(chē)設(shè)計(jì)了三種不同的剎車(chē)系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)輪的空氣流動(dòng)性越好，渦流越低，對(duì)于車(chē)輪的設(shè)計(jì)就越嚴(yán)苛復(fù)雜。而同樣的，對(duì)于空氣動(dòng)力學(xué)要求嚴(yán)格的賽車(chē)對(duì)于制動(dòng)器的散熱要求同等嚴(yán)苛。在高負(fù)荷的賽車(chē)運(yùn)動(dòng)中，制動(dòng)器產(chǎn)生的熱量必須迅速且充分地消散，而扁平化與開(kāi)放式的輪轂設(shè)計(jì)剛好可以滿足這一點(diǎn)。為此，埃托雷布加迪開(kāi)始不斷改進(jìn)鋁合金輪轂的造型，并順手注冊(cè)了“關(guān)于與冷卻盤(pán)的車(chē)輪有關(guān)的改進(jìn)”“彈性車(chē)輪與徑向和軸向彈簧輪輞相對(duì)于車(chē)輪中心”等 。值得一提的是，這些與鋁合金輪轂有關(guān)的 只不過(guò)是他個(gè)人所擁有的500項(xiàng) 中的寥寥一筆。也就從此時(shí)起，多輻條輪轂成為了布加迪的標(biāo)志性特征。后來(lái)，布加迪的工程師則是將輪轂造型改為多輻條Y型布局，這種布局更加穩(wěn)定，能承受的壓力也更大。到了現(xiàn)在，鋁合金輪轂的普及度已經(jīng)不用多說(shuō)了。想成為一家立足于世界的車(chē)企，著眼于未來(lái)必不可少，很顯然，布加迪做到了，布加迪成功地把鋁合金輪轂帶向了世界。