１９９８，Ｖｄ．２６，Ｎｅ９ ４ ７
轻合金加工技术Ｊ ４３
铝型材的钛金表面处理技术
王祝堂
（漯河铝合金型材厂河南省漯河市４６２０ｏｏ） ｆ７占
【摘要ｌ铝型材钛金表面处理是采用真空多弧等离子体镀膜技术，在铝合金型 材或其他铝产品表面形成一层与铝基体结合极为牢固的金黄色的或其他颜色的ＴｉＮ 膜层。这种膜层色泽艳丽，耐侯性与抗蚀性强，起耐磨，干润滑性、热韧·ｆ生好，热硬性
高，铝材镀钛金是在特定的真空、温度、压强、电磁场条件下进行，工艺复杂，需采用专
门的设备，对操作人员素质要求较高。 关键词铝型材镀袄奎表面处理真空多弧离子镀膜机抛光 如 丰’ 一 一 。
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｔｉ——ｇｏｌｄ Ｓｕｒｆａｃｅ ｏｎ ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｓｅｃｔｉｏｎｓ
Ｗｍｔｇ Ｚｈｕｔａｎｇ
（ｈ小ｅ Ａｌｏｒｒｆｉｕｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｐ咄】ｅ Ｐｌａｎｔ，Ｉ＿ａｃｈｅ，４６２ＯＯＯ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｌ￣ｔｒａｃｔ Ｔｈｅｌ￣ｔｅｎｔｅｄ ０ａ瞄８ ａｎｄ ｅｑ ｆｏｒ Ｔｉ—ｇｏｌｄ（Ｔ￣） ｄ 叩ｔｈｅ ａｌｕｍｌｎｕｍ
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钛金膜层镀覆法是我国王殿儒教授于
∞年代初发明的，并创办了北京长城钛金公 司．很快使这项技术进入产业化的轨道，已成
为我国势力最强、技术最先进的离子镀膜专
业研究和设备制造中心。１９８５年７月江苏 省天葆钛金厂在吴江市建成投产，是国内首 家镧作钛金金字招牌的专业厂家，也是国内
规模最大的生产钛金镜面板和镀钛工艺加工
专业厂家之一，为国内外许多高楼大厦制作
收稿日期：１９９８—０６—０８王祝堂，男，６７岁，教授 过金字招牌。 ８０年代末，北京长城钛金公司设计制造 出世界上最大的 ＩＧ一２０型离子镀膜机。开
发了离子镀膜技术应用于建筑装饰的新领
域。后来，又在河北省唐山燕城钛金公司建 成了镀膜室达５ ７００ｌ珊ｌ×ｌ ０００ｍ×３ ５００ ｍ的离子镀膜机，于ｌ９９６年３月投产’，一切
工艺参数均由计算机控制，生产过程全盘自
动化。以后，在北方钛金有限公司基础上于 维普资讯 http://www.cqvip.com ４４ 轻合垒加工技术 １９９８，Ｖｏ１．２６，Ｎｏ９
９０年代中期组建了超越集团公司，下属：遵
化市超越钛金设备有限公司，中外合资天津 金亚钛金有限公司，沈阳超越钛金有限公司，
中马国际钛金有限公司。是集设备制造、技
术开发、钍金建材、制品、钛金装饰工程于一
体的综合企业集团。不久，该公司研制开发 出了铝合金镀钛金技术，这属国际首创，已取 得国家专利（专利号９７２５０５１８．０），并设计出
生产钛金铝型材的一系列专用设备。
１铝合金钛金表面处理基本原
理及材料特性
铝合金镀钛金于９０年代中期诞生于华
夏大地。镀钛金首先应用于不锈钢，如天安
门城楼的金色栏杆。钛金不锈钢虽然具有许
多其他材料无法相比的优点，但是有一系列 难以克服的不足之处。如价格较高，型材品
种有限，比铝合金的少得多．满足不了一些形 状复杂的装饰装潢件的镧作。钛金不锈钢构
件除了用如圆管、花纹管、方管之类材料加工 外，主要是用钛金不锈钢板带经剪、折、弯、
挤、压、冲、拉、焊、粘等成形工艺使其成型，形
状较简单，品种受限制，如多为球形、筒形、弧 形、多边形等，而且成形工序多，很难用钛金
不锈钢板带加工所需形状的特种装饰件或形
状复杂的工件。另外，在钛金不锈钢工件成
形过程中总会或多或少地出现褶皱、波纹等
缺蹈，影响表面平整度，使表面质量与装饰效 果大为下降，达不到理想的视觉效应，限制了 钛金装饰材料的应用范围。因此，需要开发
新的钛金装饰材料，特别是新型的基材。
铝材作为装饰材料始于拿破仑时代，自 １９１５年铝及铝合金的化学氧化法与３０年代
阳极氧化处理法得到应用以来，铝材在建筑
工业获得了日益广泛的应用。其品种极其丰 富，目前用挤压工艺及其他工艺加工成形的
铝型材已达４０ ＯＯＯ种，而且铝舍金的密度 低，约为不锈钢的１／３，价格适中，比强度高， 成形性能好，几乎可加工成任意形状。这些 都是不锈钢所不及的。铝材虽有良好的表面 处理性能，可通过化学氧化处理、有机染色、
阳极氧化、静电喷涂、印刷、电泳涂漆、微弧氧 化处理等等制成色调丰富、色彩斑斓的装饰
铝型材，能达到各种档次的装饰装修要求，但 与钛金材料相比．其耐磨性、华贵气派程度则 较为逊色，特别是在抗磨性能方面。为了提
高铝合金型材的装饰效果，超越钛金集团公
司的科研人员经过多年研究开发。终于攻克 了铝及铝合金不易镀钛金的难关，他们的研 究成果已转化为生产力，形成了钛金镀膜流
水生产线。 ｌ、１钛金镀膜基本原理
镀钛金就是采用多弧等离子体镀膜技术
在镀件表面形成一层ＴｉＮ膜，呈金黄色（或其
他色调），故被称为钛金。其原理就是真空物 理气相沉积（ＰＶＤ），是当代真空镀膜技术中
最先进的工艺之一：阳极钛在特定的真空、温
度、压强、电磁场条件下直接气化，在电场作 用下电离，形成等离子体，并与通人室内的微
量氮气反应形成等离子体，在电场的加速作 用下， 一定的速度冲向工件并沉积，形成与 工件基材结合极强的钛金—— Ｎ膜层。它
综合运用了低压气体放电中的阴极溅射效应
和真空电弧蒸发靶极材料的原理。
１．２钛金铝型材的特性 铝型材经多孤等离子体镀上钛金后，形
成的ＴｉＮ膜厚度为（０．７—１．０） １，处理时间
为３ｏ ｒａｉｎ。钛金铝型材是一种高新技术产 品，整个工艺流程较长且较为复杂，其产品具
有一系列的特点。 首先，钛金铝材拥有钛金不锈钢材料同
等的高档次、金属光泽与质感、气派豪华、庄 重大方、金碧辉煌；同时又有铝的质轻、价格
适中、易加工成形的优点。如制作安装钛金 铝玻璃门的价格为（６５０～７００）元／ 、推拉窗
的为（３５０—４００）元／ ，来料镀膜加工费为
（１
５０—２００）元／ （按外表面积核算）。 维普资讯 http://www.cqvip.com １９９８，Ｖｏ１．２６，№９ 轻合金加工技术 ４５
其次，ＴｉＮ是一种极硬的共价键结合的 化合物。因此，钛金铝型材的表面硬度ｍ
高达ｌ ５００左右，其耐磨性能比２２Ｋ金的高 １５０倍，同时具有相当强的抗腐蚀性能与耐
候性，可在严酷的环境中应用。
第三，钛金铝材的基材为经前处理的裸 铝或铝合金，聊是一种既稳定又无毒无害
的物质，不会污染环境，有利于环境保护。 第四，钛金铝型材已形成系列色彩，有金 黄色系列，还有彩虹系列、黑色系列，还可根
据装修需要确定色调，因而可满足各种装饰 的需求。钛金铝装饰件易清洗。耐擦拭。
最后，与钛金不锈钢相比，钛金铝型材具 有更高的质感与整体美。同时，铝型材基材
的造价仅为不锈钢的价格的一半或更低。
２铝材钛金镀膜工艺
钛金铝合金型材的原始材料为挤压的经
过人工时效处理的６Ｏ６３合金型材，经前处理 后装入专门的多孤离子镀膜机（炉）内，由微
机控制各项工艺参数，经３０ ｍｉｎ处理后即可 形成厚（０．７一１．０） ｍ的聊膜层，其生产工 艺流程为：铝型材一抛光一超声清洗一自来
水漂洗一表面活化处理一热水漂洗一特殊表 面处理一自来水漂洗一精抛光一清洗一烘干
一装入等离子体镀膜炉（机）内一抽真空一工
件加热一氩离子轰击清洗一抽真空一主弧轰 击一镀膜一降温一出炉一检验一覆保护塑膜
一入库。 在镀钛金过程中，除多弧等离子膜本身
外，前处理是最为关键的，必须按照设备与技 术提供者的说明操作，尤其是“特殊表面处
理”这道工序。不经这道工序处理或处理不 当，镀上的钛金膜结合不牢固，短期内就会脱
落，耐候性也差，会逐渐失去灿烂的光彩。
铝板与铝型材表面都可以镀钛金，遵化
超越钛金设备有限公司设计制造了系列设 备，既可以处理板材，也可以处理长达６ ｍ的
型材。处理板材的镀膜机主要是为处理不锈 钢板而设计的，它们是ＴＣ．一ＩＯＡ、ＴＧ一１０Ｋ、
ＴＫ一２０Ｄ、ＴＧ一２４Ａ型机；处理不锈钢管与铝
合金型材的为ＴＧ一４０Ａ与ＴＧ一４０Ｂ。它们 的技术参数列于表ｌ内。圈ｌ为１Ｂ一４０Ａ铝 型材钛金镀膜机轮廓图。
表１钛金镀膜机｛炉）的基本技术参数
注：幢映室极限真空度为１．３３ｘ１０一Ｐｔｔ．除１Ｂ一４０Ｂ蠹钍盘幢膜机的工作架为卧式旋转架外．其泉的都是旋转行星式。
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ｌ●● ●●●
●●
，●●
·：·
圈１ ＩＢ一４０Ａ型超大型铝型材与不赞铜管
钛金镀膜机轮廓圈
３钛金铝型材应用前景与技术
经济简析
随着社会进步与科学技术的发展，以及
生活水平的提高，人们的观念在不断更新，对 各种新颖装饰设计与材料的要求越来越高，
不但要求独特的装饰，而且要求用新型的装 饰材料。目前，在装饰领域用的主要金属材
料为铝材、不锈钢、钛金不锈钢与铝一塑复合 板等。钛金不锈钢由于存在前述的一些不尽
人意之处，经常规表面处理（如阳极氧化着
色、喷漆等）的铝材也有耐磨性差、抗蚀性较
低、不易清洗等不足的地方，而钛金铝型材则 在一定程度上弥补了上述材料的一些不足之
处，成为一种既是新型的高档建筑装饰材料， 也是制造交通运输工具等装饰件的优秀材
料，有一定的市场应用前景。
现在对钛金铝型材工程作一简要经济分 析。建设一条 一４０Ａ铝型材钛金生产线，
可镀制８７２ 铝型材（３２２ ８００ ，按３７０ ｄ／ｔ计算），预计设备总投资５００万元，厂房
水电等配套设葱１５０万元，流动资金３５０万 元，工人加名。预计资本利息（６５—１００）万
元／８、大修基金折旧１００万元／ａ，工人工资及 管理费６８万元／ａ，即固定成本２６８万元／且。 变动费用的细目成本费用如下：
铝型材采购费５４元／ （每吨购买 费加０００元，面积３７０ ｍ２，型材平均壁厚１
ⅡⅡｎ）。 特种表面处理费５５元／ 。 单炉镀钛金直接镀膜成本为１ １０元／ｍ２， 其中（处理１炉时间为３０ｍｌｎ）：
平均耗电８４ ８４元 冷却水４ｔ ４元
附设材料 ２０元 氮气（Ｎ，） １元
氩气（Ａｒ） １元 清洗、抛光、烘干等辅助工序每炉型
材的总费用为ｌ∞元。
单炉装料量为６ｍ长的铝型材６４ 根．表面积为５３．８ ｍ２。因此，每镀制１炉钛
金铝塑材的总费用为Ｉ１０元＋５３．８ ×５５ 元／ ＋１００元＝３ １６９元。直接单位生产费 用为３ １６９元÷５３．８ ＝５９元／ｍ２。
设废品率为２％，则平均损失费为（５４元 ／ｍ２＋５９元／ｄ）×０．０２＝２．２／ｍ２元
所以，生产钍金铝型材的变动费用为５９
元／ ＋２．２元／ ＝６１．２元／ 钛金铝型材的效益分析：通过计算，钛金 铝型材投资回收期为３个月，保本生产能力
利用率为４．２％，保本销售的最低镀钛金价 为７０元／ｍ２，保本销售镀敏金费用的降低幅
度可达７１．７％。
投资回收期计算：钍金铝型材项目的建
设周期为３个月，因此只计算其静态投资回 收期。据调查，铝型材镀制钛金用户的承受 能力为３５０元／ｍ２左右。根据镀钛金铝型材
生产线镀膜机的生产能力为：每炉装料萤为
５３．８ｍ２，每工作班可生产ｍ炉，每天两班，每
月工作２５ ｄ，则１年可生产钛金铝型材５３培 ｍ２ ×加炉／ｄ×３００ ｄ＝２３３ ８００ ｍ２ 镀制钛金铝型材的年收益为（单位镀钛
金费一单位变动费用）×年生产面积一年固
定费用和开支＝（２６０—６１．２４）元／ｍ２×３２２ 维普资讯 http://www.cqvip.com