铝合金型材

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《现代工程材料实用手册》第435页（2764字）

(一)建筑装饰铝合金型材的生产

由于建筑装饰铝合金型材品种规格繁多，断面形状复杂，尺寸和表面要求严格，它和钢铁材料不同，在国内外的生产中，绝大多数采用挤压方法；当生产批量较大，尺寸和表面要求较低的中、小规格的棒材和断面形状简单的型材时，可以采用轧制方法。由此可见，建筑铝合金型材的生产方法，可分为挤压和轧制两大类，以挤压方法生产为主。

1．挤压方法的优点

挤压方法与其他压力加工方法相比，具有以下优点：

(1)挤压法比轧制、锻造方法更具有较强烈的三向压缩应力状态，可使金属充分发挥其塑性。它可加工某些用轧制或锻造法加工困难，甚至不能加工的低塑性的金属或合金。

(2)挤压法不仅可以生产断面形状较简单的管、棒、型、线等材料，而且还可以生产断面变化、形状复杂的型材和管材，如阶段变断面型材、带异形筋条的壁板型材、空心型材和变断面管材等。

(3)挤压法灵活性很大，只需要更换模子等挤压工具，即可生产出形状、尺寸不同的制品。更换工具所需时间较短，这对订货批量较小，品种规格多的轻金属材料的生产，更具有重要的现实意义。

(4)挤压法生产的制品尺寸精度，远比轧制法和锻造法高得多，表面质量好，不需要再进行机械加工。

(5)挤压过程对金属的机械性能也有良好的影响，尤其对某些具有挤压效应的铝合金来说，其挤压制品在淬火和人工时效后，纵向性能比用轧制、锻造、拉伸等方法所制得的同种合金状态制品的性能高得多，这将给材料的合理使用带来很大好处。

2．挤压方法的缺点

挤压法生产虽然具有以上诸多优点，但也存在废料损失比较大，生产效率较低，变形能力变小，挤压工具的材料及加工费用较昂贵等缺点。

(二)建筑装饰铝合金表面处理技术

用铝合金制作的门窗，不仅自重轻，比强度大，且经表面处理后，其耐磨性、耐蚀性、耐光性、耐气候性好，还可以得到不同的美观大方的色泽。常用的铝合金表面处理技术有以下几种：

1．阳极氧化处理

建筑装饰用的铝型材必须全部进行阳极(硫酸法)氧化处理。处理后的铝型材表面呈银白色，这是目前建筑装饰铝材的主体，一般占铝型材总量的75%～85%。着色铝型材占15%～25%，但有逐渐增长的趋势。

铝型材阳极氧化的原理，实质上就是水的电解。水电解时在阴极上放出氢气，在阳极上产生氧气，该原生氧气和铝阳极形成的三价铝离子结合形成氧化铝薄层，从而达到铝型材氧化的目的。

2．表面着色处理

经中和水洗或阳极氧化后的铝型材，可以进行表面着色处理。着色处理的方法有：自然着色法、金属盐电解着色法(简称电解着色法)、化学浸渍着色法、涂漆法和无公害处理法等。其中常用的着色方法是自然着色法和电解着色法。

(1)自然着色法

铝材在特定的电解液和电解条件下，进行阳极氧化的同时而产生着色的方法称为自然着色法。自然着色法国外按着色法原因不同，可分为合金着色法和溶液着色法。合金着色法靠控制铝材中合金元素及其含量和热处理条件等来控制着色。不同的铝合金由于所含的合金成分及含量不同，在常规硫酸及其他有机酸溶液中阳极氧化所生成的膜的颜色也不同。

在实际生产中，自然着色是合金着色法和溶液着色法的综合，既要控制合金的成分，又要控制电解液成分和电解条件。

(2)电解着色法

对在常规硫酸溶液中生成的氧化膜进一步进行电解，使电解液中所含金属盐的金属阳离子沉积到氧化膜孔底而着色的方法称为电解着色法。

电解着色的本质就是进行电镀，是把金属盐溶液中的金属离子通过电解沉积到铝阳极氧化膜针孔底部，光线在这些金属粒子上漫射，就使氧化膜呈现颜色。由于预处理、阳极氧化及电解着色条件不同，电解析出的金属及其粒度和分布状况也存在差异，从而就出现不同的颜色，获得从青铜色系、褐色系以至红、青、绿等原色的着色氧化膜。

(三)建筑装饰铝合金型材的性能

目前，我国生产的铝合金建筑装饰型材约300多种，这些铝合金型材大多数用于建筑装饰工程。最常用的铝合金型材，主要是铝镁硅系合金，其化学成分如表14－19所示。铝合金建筑装饰型材的主要机械性能如表14－20所示。铝合金建筑装饰型材的主要物理性能如表14－21所示。

表14－19 建筑装饰型材铝合金(LD₃₁)化学成分

表14－20 建筑装饰型材铝合金(LD₃₁)机械性能

表14－21 建筑装饰型材铝合金(LD₃₁)物理性能

铝合金建筑装饰型材具有良好的耐蚀性能，在工业气氛和海洋性气候条件下，未进行表面处理的铝合金的耐腐蚀能力优于其他合金材料，经过涂漆和氧化着色后，铝合金的耐蚀性更高。铝合金的耐应力腐蚀性能表现为：在3%NaCl+0．5%H₂O₂溶液中，当应力为0．90σ_0．2时，其使用寿命大于720h(试样厚度为2．0mm，规格为标准的拉应力腐蚀试样)。

建筑装饰型材铝合金属于中等强度变形铝合金，可以进行热处理(一般为淬火和人工时效)强化。铝合金具有良好的机械加工性能，可用氩弧焊进行焊接，合金制品经阳极氧化着色处理后，可着成各种装饰颜色。