中國建筑鋁材的起源及發(fā)展

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一．前言
　　建筑鋁材 包括了建筑用板材及建筑用型材（習稱建筑鋁型材）
　　門窗 中國傳統(tǒng)的門窗是木門窗；19世紀初鋼窗傳入中國，1925年中國開始生產鋼窗；20世紀70年代鋁窗傳入中國，1980年中國開始生產鋁門窗用建筑鋁型材。鋁門窗，70年代首先是外國駐華使（領）館和少數(shù)涉外工程上使用，1978年上海玻璃機械廠曾是國內最早開發(fā)制作鋁門窗而獲全國科技獎，隨后普及甚快。
　　幕墻 80年代，1983年北京長城飯店是中國較早建成的玻璃幕墻工程。
　　隔熱鋁窗 1984年隔熱鋁窗在中國首例使用，華北鋁業(yè)有限公司阿魯克（ALUK）合作完成中國最早應用隔熱鋁窗的北京國際飯店以及天津濱海大廈工程。
　　鋁門窗及建筑幕墻迅速被中國建筑業(yè)接受和看好，大量采用，80年代中期開始到90年代中國進入鋁門窗幕墻應用高潮建筑鋁材，門窗幕墻迅速應用及發(fā)展大大地刺激了鋁材行業(yè)的發(fā)展、興旺和進步，特別是建筑用鋁型材。
　　二、鋁材
  中國鋁材工業(yè)起步于50年代，1956年哈爾濱101廠（東北輕合金有限責任公司）建成投產，其中包括壓延車間生產鋁板、鋁箔，擠壓車間生產擠壓材，鍛造車間生產鋁鍛件，供給航天航空等國防工業(yè)用，從此譜寫中國鋁加工業(yè)歷史。歷程了50年至今，中國已經成為全球產鋁大國和鋁材消費大國。
　　世界前五名產鋁大國：
　　1993年排序———美國、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、中國
　　2003年排序———中國、俄羅斯、加拿大、美國、澳大利亞
　　2001年起，中國電解鋁產量已經居世界之首。2005年中國電解鋁產量780.60萬噸，與2004年相比增長17.02%。2005年中國電解鋁產量占世界電解鋁總產量3193萬噸的24.45%。
　　世界前五名鋁市場大國：
　　1993年排序———美國、日本、中國、德國、俄羅斯
　　2003年排序———美國、中國、日本、德國、韓國
　　2005年中國鋁消費總量710.5萬噸，占2005年世界鋁消費總量3187萬噸的22.29%。中國人均鋁消費量僅是4.2公斤/人，美、日的是30公斤/人。
　　2005年中國鋁材總產量583.7萬噸，比2004年增長32.76％，2005年鋁擠壓材產量350萬噸（包括建筑鋁型材），約占鋁材總產量60%，板材228萬噸。
  鋁擠壓材包括，管材、棒材、型材，建筑用鋁擠壓材被習慣稱為“建筑鋁型材”，事實上建筑用鋁擠壓材中除了型材之外也還有管材和棒材，不過其中型材最多。鋁擠壓材在建筑業(yè)主要用途是制作門窗框材、幕墻結構材以及天花龍骨與裝飾材；建筑用鋁材的另一部分是鋁板材，幕墻及裝飾用鋁板或鋁塑復合板，鋁板材是屬于鋁加工的壓延產品，鋁板幕墻也只是現(xiàn)代幕墻墻體的一種，還有玻璃幕墻、石材幕墻等等，不過幕墻的結構材料還是鋁型材。
  中國和平環(huán)境，經濟穩(wěn)定發(fā)展，建筑業(yè)大發(fā)展帶動了許多產業(yè)發(fā)展，鋁擠壓產業(yè)屬于其中之一。20世紀80～90年代民營鋁擠壓企業(yè)一再興建，21世紀不少發(fā)展成為規(guī)模大實力強的大企業(yè)，產品品種規(guī)格緊隨開發(fā)或超前研發(fā)為建筑添彩增輝。
  三、鋁材應用
  鋁的歷史不長，從1807年被發(fā)現(xiàn)，鋁的產業(yè)發(fā)展至今不過117年歷史。自20世紀40年代起，鋁的產量增長速度比銅、鉛、鋅、錫都快，在人類應用的金屬材料中，鋁材次于鋼材，居第二位，鋁工業(yè)成為現(xiàn)代社會的重要支柱工業(yè)之一。
　　19世紀末鋁開始產業(yè)化，第一次世界大戰(zhàn)（1914～1918）和第二次世界大戰(zhàn)期間（1939～1945），受軍事工業(yè)刺激，被大量用于飛機制造工業(yè)和其他軍火工業(yè)，1943年世界鋁產量猛增到200萬噸，但在戰(zhàn)后又跌落到100萬噸，于是戰(zhàn)后各大鋁業(yè)公司都積極開發(fā)民品，鋁材的應用逐漸被推廣到建筑、電子、電氣、電器、交通運輸、機械制造、日用五金、各類包裝等等的許多領域，至今鋁的應用幾乎遍及各個工業(yè)領域，20世紀80年代初世界鋁產量超過1600萬噸，目前全球鋁消費量超過3000萬噸。二戰(zhàn)后，鋁材才開始拓展在建筑領域的應用，鋁門窗出現(xiàn)在人們生活之中。系統(tǒng)的開發(fā)鋁門窗應用于50年代開始。
  中國鋁擠壓產業(yè)從開始為航天航空生產鋁材，50年代國家為了增強國防力量，建立自己的航空工業(yè)，決定建設一個為飛機制造工業(yè)提供輕金屬材料的鋁、鎂合金材料加工廠。1952年中央審定批準，建設101廠（現(xiàn)名東北輕合金有限責任公司），1956年11月一期工程建成投產，包括熔鑄、壓延、擠壓和配套輔助設施。中國鋁擠壓產業(yè)80年代受建筑業(yè)大發(fā)展拉動飛躍發(fā)展，建筑業(yè)對鋁擠壓業(yè)的拉動作用不僅僅在于其量的變化，而且由于軍工轉向民用，更加注重于材料表面、外觀及戶外性能要求。
　　中國為生產建筑鋁型材需求，引進各種表面處理生產線，1983年遼寧營口鋁材廠從日本引進中國第一條臥式陽極氧化著色生產線；1989年江蘇省常州華藝鋁型材廠引進美國諾信設備，是中國鋁型材粉末噴涂的第一家；1995年廣東亞洲最早引進美國立式氟碳噴涂線；1998年深圳西林最早從意大利引進轉印式木紋表面處理；1984年就有華北鋁與阿魯克合作完成中國最早應用隔熱鋁窗的北京國際飯店以及天津濱海大廈工程，隔熱鋁窗在中國自有首例使用，1997年西林鋁型材廠引進穿條式隔熱鋁型材設備，1998年亞洲鋁廠引進注膠式隔熱鋁型材設備。2000年浙江棟梁從意大利引進多彩鋁氧化著色新技術。建筑鋁型材表面處理技術，外國所有，中國皆有。目前中國建筑市場對鋁型材的需求已經從普通的陽極氧化著色材，轉向色彩更多、性能更佳的電泳材和噴涂材。
  四、建筑鋁型材工藝技術
  建筑鋁型材生產常規(guī)流程：
  熔鑄（原始質量）
  ———配制合金、熔體處理（熔體凈化：除氣、除渣、除堿金屬）、鑄造不同直徑擠壓用坯錠（組織細化）、均勻化熱處理；
  擠壓（定型質量）
  ———坯錠清潔表面及加熱、擠壓成型、在線冷卻、拉伸矯直、定尺鋸切、時效熱處理（熱處理強化）；
  表面處理（外觀質量及附加質量）
  ———氧化著色：預處理（潔凈表面）、陽極氧化、電解著色、封孔或電泳處理
  ———噴涂：預處理（潔凈表面）、轉化膜（過渡膜）處理、粉末噴涂或丙烯酸噴涂或氟碳漆噴涂
  由于民用材的裝飾性、戶外耐候性以及建筑需求，近代鋁材表面處理技術發(fā)展極其迅速，從開始的陽極氧化（銀白色）及著色（從深色之淺色的古銅色系列），發(fā)展到香檳色、鈦金色；從普通的陽極氧化著色發(fā)展到電泳，甚至彩色電泳；從普通陽極氧化發(fā)展到彩色噴涂；再新的木紋表面，隔熱鋁型材等等
  以上建筑鋁型材表面處理為兩大類：
  陽極氧化著色加封孔或電泳，鋁本色或是著色，材質外觀上有金屬質感，色系變換有限，近年發(fā)明了多彩鋁等新工藝，不過應用尚不能普及。
  噴涂著色，粉末噴涂及氟碳漆噴涂，材質外觀受涂料覆蓋，不顯金屬質感，是涂料質感，可有任意色系。
  除上之外，還有砂面、拉紋、鏡面、啞光等諸多表面形式。
  中國現(xiàn)在鋁型材表面處理技術上，外國所有，中國都有，各類表面的建筑鋁型材都可以按市場要求生產。
  中國的建筑鋁型材生產工藝技術及裝備，包括熔鑄、擠壓機、擠壓模具、表面處理等研發(fā)進步很快，如今鋁擠壓材，鋁擠壓裝備及技術都在出口。
  五、建筑門窗市場
　　建筑及結構用鋁材包括甚廣：門窗、幕墻、欄桿、橋梁、活動房、公路設施、車站亭、高速公路護欄等等。
　　中國是建設發(fā)展中的國家，中國的房地產業(yè)在健康持續(xù)上升發(fā)展，至少是50年里仍然會保持增長勢頭，房屋快速增長的趨勢還將持續(xù)15年左右。2004年中國竣工的建筑工程中有鋁門窗1.5億平方米，幕墻2000萬平方米。中國2000年制定“小康”目標的人均居住面積指標是35平方米/人，現(xiàn)在只達到20平方米/人，達目標57%。再有，中國房地產建筑投資每年是在以20%的速度增長，全國城鄉(xiāng)房屋建筑每年竣工建筑面積達到18～20億m2，還有全國建好的建筑面積是400億平方米，每年會有10%的改造，于是乎整個建筑業(yè)市場潛力還很大。中國門窗幕墻每年總量相當于歐洲的4倍，西方國家的總和。我國已發(fā)展成世界第一幕墻與采光頂生產大國和使用大國。2004年我國生產（使用）約1150萬m2建筑幕墻和采光頂，當年建筑幕墻和采光頂產量（使用量）占全世界1700萬m2的2/3左右，到2004年底止我國共安裝了約7500萬m2建筑幕墻和采光頂，占世界總量14000萬m2的一半還多。在此還需特別指出，美國是最發(fā)達的西方國家，其門窗行業(yè)市場重點落在已有建筑門窗更新上，更新量占每年門窗市場40～50%。以此看來，中國今后隨著生活水平的提高，需要更新門窗的建筑市場前景十分可觀。
　　中國建筑門窗及幕墻市場上，鋁材仍然是首選之材，其原因是鋁材優(yōu)點多：輕，密度小，比強度高，彈性系數(shù)小，耐蝕性好，導電及導熱性好，可焊接，鑄造性能好，無磁性，塑性好，加工成形性好，無毒，抗核輻射性好，表面銀色光澤，對光、熱、電波有高反射性，還可接受多種方式多彩的表面處理，使有更多種漂亮外觀，可合金化，一些鋁合金還可通過熱處理來改善性能。鋁還有更為良好的可回收再利用性，鋁是無公害可循環(huán)使用的綠色、環(huán)保型材料。
  鋁門窗幕墻受過塑料門窗的市場較量之后，更加顯示出鋁材的優(yōu)點，加之包括隔熱鋁門窗在內的多款新型鋁門窗的開發(fā)，順應建筑節(jié)能的需求，鋁門窗市場份額仍將有增無減，目前中國的建筑門窗市場中，鋁窗占51%，塑窗35%，鋼窗6%（彩涂鋼板）和其它8%（包括木窗及復合門窗———鋁塑、鋁木……）。建筑門窗及幕墻用材仍將保持優(yōu)勢，建筑結構材應用開發(fā)，今后還會有更大發(fā)展前景和空間。
　　建筑節(jié)能是中國的大事，人口多，能耗人均不高，總量大，不可忽視。在發(fā)展建筑鋁型材時要結合建筑設計與需求開發(fā)節(jié)能的規(guī)格品種。建筑鋁型材以質、以新、求實，配合節(jié)能為目標不斷開發(fā)，創(chuàng)品牌及規(guī)?？刂撇⒔档统杀纠^續(xù)良好地占有市場。
　　國務院批準頒布的《節(jié)能中長期發(fā)展規(guī)劃》要求，“十一五”期間，總計建筑節(jié)能1.01億噸標準煤，累計建設節(jié)能建筑面積21.46億m2，其中：新建節(jié)能50％的建筑15.9億m2，節(jié)能7030萬噸標煤；累計既有建筑節(jié)能改造55億m2，節(jié)能3100萬噸標煤。對此，無論設計建造商，還是材料生產商都必須予以高度重視及研究開發(fā)各自的產品適應國家和社會要求。
　　鋁窗近些年來開發(fā)的品種繁多，性能提高，尤其著重節(jié)能、隔熱、保溫、隔音，舒適、美觀、實用等，一些企業(yè)還開發(fā)出具有企業(yè)特色的系列產品，適用于中國各個氣溫地域用的產品。
  六、中國的鋁型材企業(yè)
　　20世紀80年代中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)和私人辦鋁型材廠開始至今的20多年（20世紀80、90年代），是中國鋁型材的極快發(fā)展的旺盛時期。政策放開，港資，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，私人企業(yè)，紛紛興建鋁型材廠；鋁型材生產從國營企業(yè)擴大向鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體和私營企業(yè)，鋁型材產品從軍工轉向民用，電子工業(yè)、新型建材———鋁門窗以及隨后的建筑幕墻，市場需求快速增長極大的刺激了鋁型材工業(yè)發(fā)展，鋁型材企業(yè)和鋁型材產量猛增。目前，這批企業(yè)，包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，現(xiàn)在基本上轉成為民營私人企業(yè)，成為當今中國建筑鋁型材產業(yè)主力。
　　80年代初，1980～1981年最早建廠生產建筑鋁型材的有：南方廣東的深圳西林鋁廠和廣州鋁制品六廠（六廠現(xiàn)已關停），中部河南的鄭州中原鋁廠（現(xiàn)在只生產板材，不生產鋁型材），北方遼寧的營口鋁材廠（現(xiàn)轉制新建私營遼河鋁材有限公司）先后投產起步，由于當時各地經濟環(huán)境的差異等原因，最終還是南方發(fā)展快，早成規(guī)模。
　　80年代末～90年代初，進入建筑鋁型材發(fā)展高潮，北方遼寧的大連鋁材廠，廠長孫永振；華東蘇州的吳縣鋁加工廠（現(xiàn)轉為臺資蘇州羅普斯金鋁業(yè)有限公司），廠長吳阿陸；廣東南海的興發(fā)鋁材廠（現(xiàn)是中國建筑鋁型材名牌七企業(yè)之一），廠長羅蘇，同是聞名于全國的三個建筑鋁型材的明星鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及其明星鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)家。唯有興發(fā)目前仍在中國鋁型材行業(yè)全面保持領先。
　　在新環(huán)境中，國營企業(yè)生存及發(fā)展比較艱難，不過福建南平鋁業(yè)有限公司和陜西西安飛機工業(yè)鋁業(yè)股份有限公司卻是頑強爭存的國營企業(yè)，一直在持續(xù)發(fā)展壯大，并在行業(yè)中有著被公認的地位和聲譽。
　　廣東毗鄰港澳，借助于改革開放早和地理位置優(yōu)勢，建筑鋁型材早起步，發(fā)展快。90年代，內地經濟興起，建筑鋁型材企業(yè)漸漸沿海各省也開始延伸發(fā)展。近些年來，浙江湖州南潯，江蘇無錫江陰昆山一帶和遼寧營口大石橋一帶新建了許多而且也較為集中的鋁型材廠群，構成東部和北部新的鋁型材廠集中地。于是，南部廣東南海一帶的珠江三角洲，東部江蘇和浙江一帶的長江三角洲，北部遼寧和山東一帶的渤海灣是三個鋁型材工業(yè)發(fā)達地域，不過至今為止，廣東南海大瀝鎮(zhèn)仍然是今天中國鋁型材廠最為密集的地域，大瀝鋁型材，起步早，生產企業(yè)多，技術實力強，裝備水平高，市場份額大。如今的大瀝是以鋁型材為中心，構成了中國鋁型材行業(yè)及與其相關行業(yè)上，生產配套，設備、備件、原材料、輔助材料的材產業(yè)鏈?，F(xiàn)在佛山市成了大市，涵括了佛山，南海，順德，三水，高明，那么佛山市成為鋁型材廠最密集的地區(qū)，其產業(yè)鏈更為完整。
　　中國鋁擠壓工業(yè)發(fā)展快50年，發(fā)展和進步最迅猛的是近20年，這20年的發(fā)展和進步使中國成了世界鋁擠壓工業(yè)大國，這是由建筑業(yè)的高速增長而得益，建筑鋁型材行業(yè)適應市場需求，得以全面發(fā)展和快速提高。迄今為止，建筑類型材（建筑門窗、幕墻、遮陽、結構及裝飾等）的產量及企業(yè)在中國整個鋁擠壓行業(yè)中仍占著絕大的比例，到2005年2月底，正式領到國家建筑鋁型材生產許可證的企業(yè)數(shù)是459家（建筑類型材企業(yè)，需向國家申領生產許可證），民營企業(yè)是絕對主體。總體上來看，現(xiàn)在還是廣東的鋁型材廠家最多，167家，占36.38%，最發(fā)達，產業(yè)鏈發(fā)展完好健全，廣東鋁型材行業(yè)的水平被公認是中國鋁型材行業(yè)水平的代表。
  截止到2005年底獲得建筑鋁型材生產許可證的企業(yè)數(shù)增到485家，不過近年內廣東及內地也有個別企業(yè)停產了。
  由于建筑業(yè)的發(fā)展勢頭未減，各個企業(yè)不斷從質量、品種、規(guī)格及規(guī)模上發(fā)展，增機擴產，異地擴建，甚至于建廠入行。長江三角洲（江浙），渤海灣（魯冀遼）一帶產生新的鋁擠壓廠密集地不斷成長，中國產鋁最大省份河南，2004年鋁產量達到了161.3萬噸，占全國的24%，河南的鋁加工業(yè)，鋁壓延（板帶）和鋁擠壓（型材）方面都在崛起；蘭州的2家鋁型材廠宏達鋁型材有限公司和蘭州鋁型材廠也獲得“建筑鋁型材國家免檢”，青海和新疆有鋁廠和電價低等有利環(huán)境，鋁擠壓廠有發(fā)展后勁。
  2002年和2003年中國評出39個“建筑鋁型材產品免檢”企業(yè)，2004年評出“建筑鋁型材中國名牌”7個。
  2005年廣東省144.92萬噸，位居國內鋁材產量第一。目前尚是以建筑鋁型材為主，近年來不少企業(yè)已經在把握住建材優(yōu)勢的同時積極開拓其它工業(yè)領域的應用；次居第二的河南省，97.30萬噸是則以鋁板材為強，煤（能源）-電-鋁-鋁材是河南鋁及鋁材工業(yè)長足發(fā)展的有力基礎。
　　2005年根據國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會規(guī)定，從3月1日開始，《鋁合金建筑型材》新標準GB5237—2004正式實施，代替原鋁合金建筑型材標準GB5237—2000。新標準于2004年11月1日發(fā)布，內容包括基材、陽極氧化、著色型材、電泳涂漆型材、粉末噴涂型材、氟碳漆噴涂型材、隔熱型材6個部分，并要求生產企業(yè)強制執(zhí)行。不符合強制標準的產品將禁止生產、銷售和進口。任何單位和個人均不得擅自更改或降低強制性標準。這樣更有利于建筑鋁型材管理及在建筑市場的應用。
　　新的國家標準出臺，主要是提高產品要求，消除鋁型材的安全隱患問題。新舊標準的不同之處主要有3點：舊標準中的推薦要求在新標準中成為強制性條款；鋁門窗的壁厚標準做了較大的修改，即外門、外窗用鋁合金型材最小實測壁厚從舊標準的不小于1.2mm修改為外門不小于2.0mm、外窗不小于1.4mm；增加了隔熱型材標準。
　　對于鋁型材的表面處理，新標準也作了強制性規(guī)定。陽極氧化膜的厚度級別應根據使用環(huán)境加以選擇，其要求應符合標準要求，并在合同中注明。未注明時，門、窗型材符合AAl0級，幕墻型材符合AAl5級；氧化膜的封孔質量采用磷鉻酸浸蝕重量損失法試驗，失重不大于30mg／dm2；裝飾面上涂層最小局部厚度≥40μm，涂層經劃格試驗其附著力應達到0級，涂層的干式、濕式和沸水附著力均應達到0級；單色涂層經硝酸試驗后，顏色變化△E★ab≤6。
  七、結束語
　　建筑鋁門窗幕墻是現(xiàn)代建筑業(yè)的理想材料，窗型及結構研發(fā)推新會對鋁材生產有更多要求，鋁型材企業(yè)必須跟進，甚至于配合建筑設計部門及建筑設計師一道提前開發(fā)。建筑用鋁材在外國也始終是首選之材，2004年北美建筑鋁型材還占其擠壓鋁材的33.7%，他們的建筑業(yè)已經趨于飽和，中國2004年建筑鋁型材約占擠壓鋁材總產量的76.2%，中國建筑業(yè)還在繼續(xù)發(fā)展，除了國家發(fā)展建設之外，北京奧運會，上海世博會，廣州亞運會，哈爾濱世界大學生冬運會等又將帶起一大批場館設施道路以及相關的建設項目，鋁門窗、幕墻、結構鋁材仍是受建筑市場喜好，前景繼續(xù)看好的建材。