中国建筑铝材的起源及发展

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一．前言
　　建筑铝材 包括了建筑用板材及建筑用型材（习称建筑铝型材）
　　门窗 中国传统的门窗是木门窗；19世纪初钢窗传入中国，1925年中国开始生产钢窗；20世纪70年代铝窗传入中国，1980年中国开始生产铝门窗用建筑铝型材。铝门窗，70年代首先是外国驻华使（领）馆和少数涉外工程上使用，1978年上海玻璃机械厂曾是国内最早开发制作铝门窗而获全国科技奖，随后普及甚快。
　　幕墙 80年代，1983年北京长城饭店是中国较早建成的玻璃幕墙工程。
　　隔热铝窗 1984年隔热铝窗在中国首例使用，华北铝业有限公司阿鲁克（ALUK）合作完成中国最早应用隔热铝窗的北京国际饭店以及天津滨海大厦工程。
　　铝门窗及建筑幕墙迅速被中国建筑业接受和看好，大量采用，80年代中期开始到90年代中国进入铝门窗幕墙应用高潮建筑铝材，门窗幕墙迅速应用及发展大大地刺激了铝材行业的发展、兴旺和进步，特别是建筑用铝型材。
　　二、铝材
  中国铝材工业起步于50年代，1956年哈尔滨101厂（东北轻合金有限责任公司）建成投产，其中包括压延车间生产铝板、铝箔，挤压车间生产挤压材，锻造车间生产铝锻件，供给航天航空等国防工业用，从此谱写中国铝加工业历史。历程了50年至今，中国已经成为全球产铝大国和铝材消费大国。
　　世界前五名产铝大国：
　　1993年排序———美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、中国
　　2003年排序———中国、俄罗斯、加拿大、美国、澳大利亚
　　2001年起，中国电解铝产量已经居世界之首。2005年中国电解铝产量780.60万吨，与2004年相比增长17.02%。2005年中国电解铝产量占世界电解铝总产量3193万吨的24.45%。
　　世界前五名铝市场大国：
　　1993年排序———美国、日本、中国、德国、俄罗斯
　　2003年排序———美国、中国、日本、德国、韩国
　　2005年中国铝消费总量710.5万吨，占2005年世界铝消费总量3187万吨的22.29%。中国人均铝消费量仅是4.2公斤/人，美、日的是30公斤/人。
　　2005年中国铝材总产量583.7万吨，比2004年增长32.76％，2005年铝挤压材产量350万吨（包括建筑铝型材），约占铝材总产量60%，板材228万吨。
  铝挤压材包括，管材、棒材、型材，建筑用铝挤压材被习惯称为“建筑铝型材”，事实上建筑用铝挤压材中除了型材之外也还有管材和棒材，不过其中型材最多。铝挤压材在建筑业主要用途是制作门窗框材、幕墙结构材以及天花龙骨与装饰材；建筑用铝材的另一部分是铝板材，幕墙及装饰用铝板或铝塑复合板，铝板材是属于铝加工的压延产品，铝板幕墙也只是现代幕墙墙体的一种，还有玻璃幕墙、石材幕墙等等，不过幕墙的结构材料还是铝型材。
  中国和平环境，经济稳定发展，建筑业大发展带动了许多产业发展，铝挤压产业属于其中之一。20世纪80～90年代民营铝挤压企业一再兴建，21世纪不少发展成为规模大实力强的大企业，产品品种规格紧随开发或超前研发为建筑添彩增辉。
  三、铝材应用
  铝的历史不长，从1807年被发现，铝的产业发展至今不过117年历史。自20世纪40年代起，铝的产量增长速度比铜、铅、锌、锡都快，在人类应用的金属材料中，铝材次于钢材，居第二位，铝工业成为现代社会的重要支柱工业之一。
　　19世纪末铝开始产业化，第一次世界大战（1914～1918）和第二次世界大战期间（1939～1945），受军事工业刺激，被大量用于飞机制造工业和其他军火工业，1943年世界铝产量猛增到200万吨，但在战后又跌落到100万吨，于是战后各大铝业公司都积极开发民品，铝材的应用逐渐被推广到建筑、电子、电气、电器、交通运输、机械制造、日用五金、各类包装等等的许多领域，至今铝的应用几乎遍及各个工业领域，20世纪80年代初世界铝产量超过1600万吨，目前全球铝消费量超过3000万吨。二战后，铝材才开始拓展在建筑领域的应用，铝门窗出现在人们生活之中。系统的开发铝门窗应用于50年代开始。
  中国铝挤压产业从开始为航天航空生产铝材，50年代国家为了增强国防力量，建立自己的航空工业，决定建设一个为飞机制造工业提供轻金属材料的铝、镁合金材料加工厂。1952年中央审定批准，建设101厂（现名东北轻合金有限责任公司），1956年11月一期工程建成投产，包括熔铸、压延、挤压和配套辅助设施。中国铝挤压产业80年代受建筑业大发展拉动飞跃发展，建筑业对铝挤压业的拉动作用不仅仅在于其量的变化，而且由于军工转向民用，更加注重于材料表面、外观及户外性能要求。
　　中国为生产建筑铝型材需求，引进各种表面处理生产线，1983年辽宁营口铝材厂从日本引进中国第一条卧式阳极氧化着色生产线；1989年江苏省常州华艺铝型材厂引进美国诺信设备，是中国铝型材粉末喷涂的第一家；1995年广东亚洲最早引进美国立式氟碳喷涂线；1998年深圳西林最早从意大利引进转印式木纹表面处理；1984年就有华北铝与阿鲁克合作完成中国最早应用隔热铝窗的北京国际饭店以及天津滨海大厦工程，隔热铝窗在中国自有首例使用，1997年西林铝型材厂引进穿条式隔热铝型材设备，1998年亚洲铝厂引进注胶式隔热铝型材设备。2000年浙江栋梁从意大利引进多彩铝氧化着色新技术。建筑铝型材表面处理技术，外国所有，中国皆有。目前中国建筑市场对铝型材的需求已经从普通的阳极氧化着色材，转向色彩更多、性能更佳的电泳材和喷涂材。
  四、建筑铝型材工艺技术
  建筑铝型材生产常规流程：
  熔铸（原始质量）
  ———配制合金、熔体处理（熔体净化：除气、除渣、除碱金属）、铸造不同直径挤压用坯锭（组织细化）、均匀化热处理；
  挤压（定型质量）
  ———坯锭清洁表面及加热、挤压成型、在线冷却、拉伸矫直、定尺锯切、时效热处理（热处理强化）；
  表面处理（外观质量及附加质量）
  ———氧化着色：预处理（洁净表面）、阳极氧化、电解着色、封孔或电泳处理
  ———喷涂：预处理（洁净表面）、转化膜（过渡膜）处理、粉末喷涂或丙烯酸喷涂或氟碳漆喷涂
  由于民用材的装饰性、户外耐候性以及建筑需求，近代铝材表面处理技术发展极其迅速，从开始的阳极氧化（银白色）及着色（从深色之浅色的古铜色系列），发展到香槟色、钛金色；从普通的阳极氧化着色发展到电泳，甚至彩色电泳；从普通阳极氧化发展到彩色喷涂；再新的木纹表面，隔热铝型材等等
  以上建筑铝型材表面处理为两大类：
  阳极氧化着色加封孔或电泳，铝本色或是着色，材质外观上有金属质感，色系变换有限，近年发明了多彩铝等新工艺，不过应用尚不能普及。
  喷涂着色，粉末喷涂及氟碳漆喷涂，材质外观受涂料覆盖，不显金属质感，是涂料质感，可有任意色系。
  除上之外，还有砂面、拉纹、镜面、哑光等诸多表面形式。
  中国现在铝型材表面处理技术上，外国所有，中国都有，各类表面的建筑铝型材都可以按市场要求生产。
  中国的建筑铝型材生产工艺技术及装备，包括熔铸、挤压机、挤压模具、表面处理等研发进步很快，如今铝挤压材，铝挤压装备及技术都在出口。
  五、建筑门窗市场
　　建筑及结构用铝材包括甚广：门窗、幕墙、栏杆、桥梁、活动房、公路设施、车站亭、高速公路护栏等等。
　　中国是建设发展中的国家，中国的房地产业在健康持续上升发展，至少是50年里仍然会保持增长势头，房屋快速增长的趋势还将持续15年左右。2004年中国竣工的建筑工程中有铝门窗1.5亿平方米，幕墙2000万平方米。中国2000年制定“小康”目标的人均居住面积指标是35平方米/人，现在只达到20平方米/人，达目标57%。再有，中国房地产建筑投资每年是在以20%的速度增长，全国城乡房屋建筑每年竣工建筑面积达到18～20亿m2，还有全国建好的建筑面积是400亿平方米，每年会有10%的改造，于是乎整个建筑业市场潜力还很大。中国门窗幕墙每年总量相当于欧洲的4倍，西方国家的总和。我国已发展成世界第一幕墙与采光顶生产大国和使用大国。2004年我国生产（使用）约1150万m2建筑幕墙和采光顶，当年建筑幕墙和采光顶产量（使用量）占全世界1700万m2的2/3左右，到2004年底止我国共安装了约7500万m2建筑幕墙和采光顶，占世界总量14000万m2的一半还多。在此还需特别指出，美国是最发达的西方国家，其门窗行业市场重点落在已有建筑门窗更新上，更新量占每年门窗市场40～50%。以此看来，中国今后随着生活水平的提高，需要更新门窗的建筑市场前景十分可观。
　　中国建筑门窗及幕墙市场上，铝材仍然是首选之材，其原因是铝材优点多：轻，密度小，比强度高，弹性系数小，耐蚀性好，导电及导热性好，可焊接，铸造性能好，无磁性，塑性好，加工成形性好，无毒，抗核辐射性好，表面银色光泽，对光、热、电波有高反射性，还可接受多种方式多彩的表面处理，使有更多种漂亮外观，可合金化，一些铝合金还可通过热处理来改善性能。铝还有更为良好的可回收再利用性，铝是无公害可循环使用的绿色、环保型材料。
  铝门窗幕墙受过塑料门窗的市场较量之后，更加显示出铝材的优点，加之包括隔热铝门窗在内的多款新型铝门窗的开发，顺应建筑节能的需求，铝门窗市场份额仍将有增无减，目前中国的建筑门窗市场中，铝窗占51%，塑窗35%，钢窗6%（彩涂钢板）和其它8%（包括木窗及复合门窗———铝塑、铝木……）。建筑门窗及幕墙用材仍将保持优势，建筑结构材应用开发，今后还会有更大发展前景和空间。
　　建筑节能是中国的大事，人口多，能耗人均不高，总量大，不可忽视。在发展建筑铝型材时要结合建筑设计与需求开发节能的规格品种。建筑铝型材以质、以新、求实，配合节能为目标不断开发，创品牌及规模控制并降低成本继续良好地占有市场。
　　国务院批准颁布的《节能中长期发展规划》要求，“十一五”期间，总计建筑节能1.01亿吨标准煤，累计建设节能建筑面积21.46亿m2，其中：新建节能50％的建筑15.9亿m2，节能7030万吨标煤；累计既有建筑节能改造55亿m2，节能3100万吨标煤。对此，无论设计建造商，还是材料生产商都必须予以高度重视及研究开发各自的产品适应国家和社会要求。
　　铝窗近些年来开发的品种繁多，性能提高，尤其着重节能、隔热、保温、隔音，舒适、美观、实用等，一些企业还开发出具有企业特色的系列产品，适用于中国各个气温地域用的产品。
  六、中国的铝型材企业
　　20世纪80年代中国乡镇和私人办铝型材厂开始至今的20多年（20世纪80、90年代），是中国铝型材的极快发展的旺盛时期。政策放开，港资，乡镇企业，私人企业，纷纷兴建铝型材厂；铝型材生产从国营企业扩大向乡镇集体和私营企业，铝型材产品从军工转向民用，电子工业、新型建材———铝门窗以及随后的建筑幕墙，市场需求快速增长极大的刺激了铝型材工业发展，铝型材企业和铝型材产量猛增。目前，这批企业，包括乡镇企业，现在基本上转成为民营私人企业，成为当今中国建筑铝型材产业主力。
　　80年代初，1980～1981年最早建厂生产建筑铝型材的有：南方广东的深圳西林铝厂和广州铝制品六厂（六厂现已关停），中部河南的郑州中原铝厂（现在只生产板材，不生产铝型材），北方辽宁的营口铝材厂（现转制新建私营辽河铝材有限公司）先后投产起步，由于当时各地经济环境的差异等原因，最终还是南方发展快，早成规模。
　　80年代末～90年代初，进入建筑铝型材发展高潮，北方辽宁的大连铝材厂，厂长孙永振；华东苏州的吴县铝加工厂（现转为台资苏州罗普斯金铝业有限公司），厂长吴阿陆；广东南海的兴发铝材厂（现是中国建筑铝型材名牌七企业之一），厂长罗苏，同是闻名于全国的三个建筑铝型材的明星乡镇企业及其明星乡镇企业家。唯有兴发目前仍在中国铝型材行业全面保持领先。
　　在新环境中，国营企业生存及发展比较艰难，不过福建南平铝业有限公司和陕西西安飞机工业铝业股份有限公司却是顽强争存的国营企业，一直在持续发展壮大，并在行业中有着被公认的地位和声誉。
　　广东毗邻港澳，借助于改革开放早和地理位置优势，建筑铝型材早起步，发展快。90年代，内地经济兴起，建筑铝型材企业渐渐沿海各省也开始延伸发展。近些年来，浙江湖州南浔，江苏无锡江阴昆山一带和辽宁营口大石桥一带新建了许多而且也较为集中的铝型材厂群，构成东部和北部新的铝型材厂集中地。于是，南部广东南海一带的珠江三角洲，东部江苏和浙江一带的长江三角洲，北部辽宁和山东一带的渤海湾是三个铝型材工业发达地域，不过至今为止，广东南海大沥镇仍然是今天中国铝型材厂最为密集的地域，大沥铝型材，起步早，生产企业多，技术实力强，装备水平高，市场份额大。如今的大沥是以铝型材为中心，构成了中国铝型材行业及与其相关行业上，生产配套，设备、备件、原材料、辅助材料的材产业链。现在佛山市成了大市，涵括了佛山，南海，顺德，三水，高明，那么佛山市成为铝型材厂最密集的地区，其产业链更为完整。
　　中国铝挤压工业发展快50年，发展和进步最迅猛的是近20年，这20年的发展和进步使中国成了世界铝挤压工业大国，这是由建筑业的高速增长而得益，建筑铝型材行业适应市场需求，得以全面发展和快速提高。迄今为止，建筑类型材（建筑门窗、幕墙、遮阳、结构及装饰等）的产量及企业在中国整个铝挤压行业中仍占着绝大的比例，到2005年2月底，正式领到国家建筑铝型材生产许可证的企业数是459家（建筑类型材企业，需向国家申领生产许可证），民营企业是绝对主体。总体上来看，现在还是广东的铝型材厂家最多，167家，占36.38%，最发达，产业链发展完好健全，广东铝型材行业的水平被公认是中国铝型材行业水平的代表。
  截止到2005年底获得建筑铝型材生产许可证的企业数增到485家，不过近年内广东及内地也有个别企业停产了。
  由于建筑业的发展势头未减，各个企业不断从质量、品种、规格及规模上发展，增机扩产，异地扩建，甚至于建厂入行。长江三角洲（江浙），渤海湾（鲁冀辽）一带产生新的铝挤压厂密集地不断成长，中国产铝最大省份河南，2004年铝产量达到了161.3万吨，占全国的24%，河南的铝加工业，铝压延（板带）和铝挤压（型材）方面都在崛起；兰州的2家铝型材厂宏达铝型材有限公司和兰州铝型材厂也获得“建筑铝型材国家免检”，青海和新疆有铝厂和电价低等有利环境，铝挤压厂有发展后劲。
  2002年和2003年中国评出39个“建筑铝型材产品免检”企业，2004年评出“建筑铝型材中国名牌”7个。
  2005年广东省144.92万吨，位居国内铝材产量第一。目前尚是以建筑铝型材为主，近年来不少企业已经在把握住建材优势的同时积极开拓其它工业领域的应用；次居第二的河南省，97.30万吨是则以铝板材为强，煤（能源）-电-铝-铝材是河南铝及铝材工业长足发展的有力基础。
　　2005年根据国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会规定，从3月1日开始，《铝合金建筑型材》新标准GB5237—2004正式实施，代替原铝合金建筑型材标准GB5237—2000。新标准于2004年11月1日发布，内容包括基材、阳极氧化、着色型材、电泳涂漆型材、粉末喷涂型材、氟碳漆喷涂型材、隔热型材6个部分，并要求生产企业强制执行。不符合强制标准的产品将禁止生产、销售和进口。任何单位和个人均不得擅自更改或降低强制性标准。这样更有利于建筑铝型材管理及在建筑市场的应用。
　　新的国家标准出台，主要是提高产品要求，消除铝型材的安全隐患问题。新旧标准的不同之处主要有3点：旧标准中的推荐要求在新标准中成为强制性条款；铝门窗的壁厚标准做了较大的修改，即外门、外窗用铝合金型材最小实测壁厚从旧标准的不小于1.2mm修改为外门不小于2.0mm、外窗不小于1.4mm；增加了隔热型材标准。
　　对于铝型材的表面处理，新标准也作了强制性规定。阳极氧化膜的厚度级别应根据使用环境加以选择，其要求应符合标准要求，并在合同中注明。未注明时，门、窗型材符合AAl0级，幕墙型材符合AAl5级；氧化膜的封孔质量采用磷铬酸浸蚀重量损失法试验，失重不大于30mg／dm2；装饰面上涂层最小局部厚度≥40μm，涂层经划格试验其附着力应达到0级，涂层的干式、湿式和沸水附着力均应达到0级；单色涂层经硝酸试验后，颜色变化△E★ab≤6。
  七、结束语
　　建筑铝门窗幕墙是现代建筑业的理想材料，窗型及结构研发推新会对铝材生产有更多要求，铝型材企业必须跟进，甚至于配合建筑设计部门及建筑设计师一道提前开发。建筑用铝材在外国也始终是首选之材，2004年北美建筑铝型材还占其挤压铝材的33.7%，他们的建筑业已经趋于饱和，中国2004年建筑铝型材约占挤压铝材总产量的76.2%，中国建筑业还在继续发展，除了国家发展建设之外，北京奥运会，上海世博会，广州亚运会，哈尔滨世界大学生冬运会等又将带起一大批场馆设施道路以及相关的建设项目，铝门窗、幕墙、结构铝材仍是受建筑市场喜好，前景继续看好的建材。