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金属屋面材料中金属本体防腐性能介绍

时间:2014年07月26日信息来源:互联网 点击: 【字体:

   有些金属材料虽具有不易腐蚀的化学性能,但其物理性能无法满足作为建筑构件的基本要求,如铜、锌、锡太软,镍、钛、铬太硬,甚至有些金属在通常的环境中无法以固体形态存在。因此金属的本体防腐,是在兼顾强度、机械加工性能等物理性质和防腐的化学性质的基础上,包括成本在内的一种平衡产物。下面介绍在工业与民用建筑的金属屋面上使用的材料。
    1.不锈钢
    不锈钢通常是在钢铁中加入了镍(Ni)铬(Cr)等金属合金元素而成,按各种元素的加入量而分为不同的牌号,适用于不同的使用要求;按其金相组织,又可分为奥氏体和铁素体两大类(俗称不锈钢、不锈铁)。
    为加强耐大气腐蚀性,适合在建筑室外使用,可在不锈钢中增加元素铬(Cr)和钼(Mo),就可以大幅度提高耐大气腐蚀性。Cr+3Mo作为不锈钢的耐腐蚀性指标,称为点蚀指数。在相同的点蚀指数下进行比较时,铁素体系的耐大气腐蚀性优于奥氏体,并且增加。Cr、Mo含量来提高耐大气腐蚀性时,铁素体系的成本也优越得多。
    近年来,从建筑造型、防渗漏、施工便利等方面考虑,长尺寸的金属板屋面越来越多。为了能够抑制其随着温差而产生的膨胀,希望使用热膨胀系数小的屋面金属材料。铁素体系热膨胀小,更适合作为长尺寸的屋面材料。
    但是,由于奥氏体系和铁素体系不锈钢有许多特性,特别是铁素体系延伸率较小,比较脆弱,不适合多次弯折和深冲,所以在加工时要注意。但是通常金属屋面板材都是简单的弯折加工,铁素体系的延伸率已足够。
    建筑用金属板,不仅用在屋面,还包括墙板。在海滨的环境下,建筑屋檐下的部分墙板,即雨水淋不到的部位比屋顶面更容易被腐蚀,这是受黏附着的海盐粒子的影响。在这些雨淋不到的部位,即使是22Cr系不锈钢种也无法避免生锈。
    在这样的部位,能正常使用而不生锈的产品是30Cr铁素体系不锈钢。该钢种即使用于屋檐横板和屋檐下面的墙面,长时间也不会生锈。因此这种不锈钢被称为-建筑用超级不锈钢.。建筑用超级不锈钢体系采用的是铁素体系不锈钢,含有Cr(25%-33%)、Ni(18%-25%)、Mo(2%-6%)等成分。
    2.铝合金
   金属铝在防腐上有其独到之处:该金属在空气中会迅速形成致密而厚实的氧化铝膜,这种氧化铝膜的迅速形成,阻止了腐蚀的进一步侵入。与表面防腐不同的是:这层氧化铝膜被刮伤破坏后,铝自身在空气中可迅速修复。铝的氧化膜与锌、锡、铜的氧化膜相比不但生成迅速,而且要密实、不易散失。这样铝就有好的防腐性能。
    但是,铝表面的氧化铝膜会与盐、碱类物质发生反应,生成偏铝酸盐,这时水分子会直接与金属铝反应,生成氢氧化铝,聚集在被破坏的表面。这种条件下,水和铝的反应并不会受到凝胶状的氢氧化铝的阻碍,而是继续深入下去。由于这些都发生在含碱、盐类杂物临时停留的局部,故铝质材料在使用一段时间后,往往先形成点状斑痕,斑痕更适合含碱、盐类杂物临时停留,继而被很快穿透,这就是点蚀作用。这是铝单纯靠氧化铝膜防腐的致命弱点。
    金属铝必须添加硅、镁、锰等一些元素,用以提高强度,使之成为建筑用铝合金材料。这种铝合金材料用在建筑外表面,点蚀作用的影响仍然很大。少量的积灰在雨水的参与下生成盐、碱类附在表面,经过一段时间后使其形成点状斑,这些斑痕更容易积灰,斑痕进一步加深,直至金属屋面板被腐蚀穿透。
    对铝合金板的弱点,通过提高铝合金中镁、锰、硅等的含量或增加一些钛、铬、镍等其他金属元素,来提高铝合金的抗点蚀能力,但这些作法同时会影响铝表面致密的氧化铝膜,成本也会大大提高。因此,铝合金中铝与其他金属元素在氧化铝膜的生成效果和抗点蚀作用之间,有一个相互制约的平衡问题。增加铬、镍等贵重金属又失去了铝合金的重量轻、价格低廉的目标。
    也有生产厂商用钝化处理的手段来增强氧化铝膜或用锌化铝复合阳极保护铝合金基材。这些手段由于不能再生和修复,只能保护一段时间。
    受金属表面保护思路的启发,发明了预辊涂铝合金板彩色有机涂层。一方面可以给建筑物带来色泽美观的需要,同时也起到保护铝合金氧化膜的作用。由于铝合金本身很难大面积被腐蚀,点蚀作用的弱点又被彩色有机涂层所掩盖。故彩色有机涂层的铝合金板有着比彩涂钢板更长的使用寿命。
    3.铜合金板
    金属铜在金属活动性的排序中,仅次于汞、银、铂、金,它在一般的自然环境中,显得很稳定,不会发生腐蚀,铜虽然在空气中也会自动生成氧化铜膜,但铜并不像铝那样靠生成氧化膜来保护内部不受侵蚀,故即使在盐类污物的聚集处发生氧化(铜绿),也不会加速渗透,发生点蚀现象。
    建筑上使用的金属铜都是青铜(铜、锡合金)或黄铜(铜、锌合金)材料。由于铜本身就有优越的防腐性能,同时又有美观的自然色彩,虽然价格较贵,但常被一些建筑装饰性要求高的屋面所采用。
    4.钛锌板
    实际上即锌板,是在锌中添加少量的铜、钛而生成的合金板。锌在空气中也可迅速形成致密的氧化锌膜,虽然不如氧化铝膜稳定,但是锌板在除去氧化锌膜后,仍然很稳定,不会被腐蚀。不像除去氧化铝膜后的铝,会与水迅速发生化学反应。因此,金属锌也不会发生点蚀。
    在锌板中加入铜后,提高了锌板的抗拉强度和硬度,添加了/-.b的钛可进一步加强其本体防腐能力。钛锌合金板的密度为7.18g/cm3、纵向膨胀系数为22.0*10(-6次方)/cm(cm.℃)(比钢板的纵向膨胀系数大了近1倍))。钛锌合金板除保持锌的优异加工性能外,又有一定强度,始终保持锌特有的花纹似的金属光泽,因此从机械加工性能、防腐能力以及美观性而言,钛锌合金板优于不锈钢板、铝合金板和铜板。

(作者:佚名 编辑:admin)
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