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幕墻不銹鋼的應用

2023-12-29
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     海南鋼材批發(fā)


      一、不銹鋼定義

規(guī)范中的定義為:以不銹、耐蝕性為主要特性,且鉻含量至少為10.5%,碳含量不超過1.2%的鋼材。



     二、 不銹鋼耐腐蝕原理


不銹鋼的耐蝕性主要是因為其在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生了鈍化現(xiàn)象,表面形成一層鈍化膜。


1、   鈍化膜的形成

1970年Keir發(fā)現(xiàn)了鈍化現(xiàn)象,直到20世紀六十年代布拜圖提出后,人們對鈍化才有了理論性的認識,鈍化膜的形成非常復雜,通常認為:水分子參與鈍化膜的形成;鈍化是幾個反應共同作用的結果,包括鈍化膜的生長和金屬的溶解;鈍化的金屬表面存在鈍化膜。鈍化膜的形成理論中以成相膜理論和吸附膜理論最具代表性。


(1) 成相膜理論

當不銹鋼發(fā)生陽極溶解時,材料表面會形成一層致密性和覆蓋性良好的保護膜,主要成分是金屬氧化物。這層保護膜將基體與腐蝕介質(zhì)隔離,延緩了金屬溶解的速度,從而進入鈍化狀態(tài)。由于保護膜很薄而且具有電導性,因此當達到穩(wěn)定態(tài)時,陽極溶解并不是完全停止,而是以很低的速度發(fā)生。很多金屬鈍化表面可以觀察到成相膜,并可以測量其厚度和組成。


(2) 吸附膜理論

吸附膜理論認為金屬鈍化并不需要在表面形成固態(tài)膜,金屬的鈍化是因為基體表面生成含氧粒子的吸附層。這些吸附的粒子改變了金屬與腐蝕介質(zhì)的界面結構,導致陽極反應的活化能升高,金屬的溶解能力降低,陽極電流密度下降。


2、鈍化膜的組成及結構

對于鈍化膜結構的研究,最為經(jīng)典的是Macdonald等提出的雙層結構膜結構,如下圖所示。內(nèi)層膜由基體金屬直接氧化生成,結構致密、保護性好;外層為沉積膜,有內(nèi)層的陽離子擴散至表面然后水解產(chǎn)生。實驗證實了這種雙層結構,內(nèi)層為富鉻氧化層,外層為富鐵氧化層。同時,還有學者將鈍化膜分為三層結構:最外層由Fe組成,中間層由Fe3O4構成,最內(nèi)層由Cr2O3構成。


鈍化膜的組成及結構可隨著不銹鋼的成分、腐蝕環(huán)境及時間等因素而發(fā)生變化。鈍化膜厚度隨腐蝕時間延長而增厚,實驗前鈍化膜厚度為2.68nm,576h后鈍化膜厚度增加至9.15nm。鋁合金在空氣中形成的鈍化膜厚度約為4nm,然而通過陽極極化可以使其增厚至400nm。


不同溫度對Sanicro25鋼氧化膜的影響情況如下圖,600-700℃時,基體表面形成了非常薄的氧化膜,主要成分為Cr2O3。750℃時基體表面的氧化膜出現(xiàn)了較厚的雙層氧化膜。內(nèi)部由富Cr的氧化膜組成,外層由Fe3O4構成,而在Fe3O4的頂部出現(xiàn)一層薄薄的Fe2O3。Sanicro25在750℃條件下,最初形成的是保護性能較差的富Fe氧化層,經(jīng)過長時間時效后,保護性更強的富Cr氧化層才在內(nèi)部形成。


      三、   不銹鋼表面處理


常用不銹鋼表面處理工藝有:鏡面、噴砂、著色、拉絲、酸洗等。

1、鏡面處理


為提高經(jīng)過機械加工的不銹鋼材料表面的粗糙度和經(jīng)點焊、電焊、亞弧焊處理和熱處理的不銹鋼表面的粗糙度,需對產(chǎn)品進行拋光處理,以獲取高度光滑和光澤的外觀,滿足不銹鋼制品表面精飾的目的。
根據(jù)不銹鋼產(chǎn)品的復雜程度和用戶要求情況不同,可分別采用機械拋光、化學拋光、電化學拋光等方法來達到鏡面光澤。鏡面給人以高檔簡約,時尚未來的感覺。

不銹鋼表面拋光范圍廣,從普通的啞光處理到軟拋光,到特定紋理圖案和色彩的拋光處理,一直到高度鏡面拋光。這為富有想象力的設計師帶來更多選擇。光亮拋光需注意不能產(chǎn)生刺眼的反光或反熱等問題。建筑面向陽面和凹陷區(qū)在設計時需特別注意。

3、著色處理


五彩繽紛的色彩不僅增加了不銹鋼的裝飾性和藝術性,而且提高了不銹鋼的耐蝕性和耐磨性。目前,彩色不銹鋼的生產(chǎn)工藝較為成熟,不銹鋼表面著色的方法也多種多樣。
不銹鋼表面著色的方法有:化學氧化著色法、電化學氧化著色法、離子沉積氧化物著色法、高溫氧化著色法、氣相裂解著色法。
光的相互干涉現(xiàn)象是彩色不銹鋼顯色的根本原因,而彩色不銹鋼氧化物膜層的厚度、化學成分、組織結構、表面光潔度、入射光線等物理參數(shù)決定了彩色不銹鋼的色調(diào)。

常用不銹鋼中,奧氏體不銹鋼最適合著色處理,而鐵素體由于著色溶液有腐蝕傾向,得到的色彩不如奧氏體鮮艷,馬氏體耐腐蝕性能更差,僅能得到灰黑或黑色的表面。
不銹鋼化學著黑色的產(chǎn)品要經(jīng)過拋光后才能著黑色,否則只能得到藍色、深藍色、藍黑色。彩色不銹鋼的腐蝕或磨損不可修復,清洗會在裸露的不銹鋼上留下銀色斑點。

4、拉絲處理


不銹鋼金屬拉絲工藝指在外力作用下使金屬強行通過模具,金屬橫截面積被壓縮,并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸的技術加工方法。使其改變形狀、尺寸的工具稱為拉絲模。拉絲可根據(jù)裝飾需要,制成直紋、亂紋、波紋、螺紋等幾種。
金屬拉絲工藝不僅僅能起到美觀、抗腐蝕的作用,還會使設計的產(chǎn)品有一種特殊的剛毅之美。拉絲處理可使金屬表面獲得非鏡面般的金屬光澤,具有非常強的裝飾效果。

5、酸洗處理


不銹鋼產(chǎn)品酸洗主要是除掉經(jīng)熱軋、鍛、鑄造、熱處理、焊接等高溫作業(yè)產(chǎn)生的氧化皮、黑皮,以暴露基體結晶,便于后續(xù)的電鍍、著色、拋光、鈍化等工序。酸洗是不銹鋼的初步處理。
經(jīng)過酸洗后不銹鋼表面會殘留不溶于酸的掛灰,根據(jù)基材的不同,酸洗溶液有所不同。奧氏體不銹鋼多采用強酸性溶液,馬氏體不銹鋼則采用弱酸性溶液。根據(jù)產(chǎn)品幾何尺寸及表面狀態(tài),可采取重復酸洗。
生產(chǎn)加工過程中所產(chǎn)生的氧化表面,可以通過酸洗鈍化有效去除,還能在不銹鋼表面形成一個以鉻元素為主的銀亮面氧化膜。經(jīng)過酸洗鈍化的不銹鋼,不僅能提升其美觀性,也能提升抗腐蝕能力。

      四   不銹鋼在幕墻應用


不銹鋼在中國的建筑市場上已經(jīng)應用了30多年,無論用作結構件、連接件或表面材料,其都是作為高檔材料出現(xiàn)的。不銹鋼作為結構件和連接件材料,在建筑工程上的應用更加普遍,通過鑄造、鍛造或者機械加工,各種各樣的不銹鋼配件應運而生,為各種工程所使用。隨著不銹鋼的表面處理越來越好,板材加工越來越先進,許多工程的表面裝飾材料也開始使用不銹鋼。在應用的過程中,不銹鋼不但起到結構或者連接件的作用,甚至成為了裝飾藝術品。

目前建筑外墻領域采用大面積不銹鋼板幕墻的案例不多,即使大面積采用,也往往不追求其高平整度,只表達強烈質(zhì)感。


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