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彩涂板的基板耐蚀性主要包括

发表时间:2020-09-07 16:29 点击数:
彩涂板的基板耐蚀性主要包括:裸板耐蚀性、成型后耐蚀性和切边牺牲性保护性。这三种性能随基板的种类不同而有差异。基板的耐蚀性是决定彩涂板一次性终极寿命的基础。通常情况下,没有优良耐蚀性的基板,即使配以再好的涂层结构,依然不会获得优良耐蚀性的彩涂板。即使基板具有优良的裸板的耐蚀性,但其加工成型性能或剪切边保护性能差,同样也会影响其彩涂板原板的耐蚀性和使用寿命。
 
目前,国际上建筑用彩涂板的基板种类主要有:【彩涂钢板 /  彩涂板厂家】
 
热镀锌钢板(HotDipGalvanized)指标准的热浸锌镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM定为75~700g/㎡。
 
热镀锌合金化钢板(Galvanneal)指热镀锌钢板通过热处理方法,将其表面的纯锌层全部转化为锌-铁合金层δ1相的镀层钢板产品。现有镀层重量可达180g/㎡。
 
热镀铝钢板(Aluminized)指热浸铝镀层钢板产品。现有Ⅰ型和Ⅱ型产品的不同镀层的重量可根据ASTMA463规定(Ⅰ型产品是在含约8%硅的铝液中制成,Ⅱ型产品是在工业纯铝液中制成。供建筑用彩涂板的基板主要为Ⅱ型)。
 
热镀锌铝合金钢板(商名:Galfan)是一种含Zn-5%Al-混合稀土合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTMA875和Euronorms定为50~350g/㎡。
 
热镀铝锌合金钢板(商名:Galvalume)是一种含55%Al-1.5%Si-43.5%Zn合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量按ASTMA792规定为AZ50(0.50oz/ft2)~AZ60(0.60oz/ft2),或对应为AZ150(150g/㎡)~AZ180(180g/㎡)。
 
电镀锌钢板(Electrogalvanized)是一种电镀锌的镀层钢板产品。现有镀层重量最大可达180g/㎡。
 
此外还有铝板和不锈钢板。
 
上述几类钢板,除电镀锌钢板主要专供建筑户内使用外,其余几类主要可供户外选用,也可作户内使用。目前,国产可供建筑用彩涂板的基板种类有热镀锌、热镀锌合金化和电镀锌三种镀层钢板;热镀铝钢板生产线在湖北黄石刚竣工投产;对Galfan,Galvalume钢板及其彩涂板产品根据需要暂由国外进口解决。国内通常生产的镀层钢板产品,电镀锌钢板的锌层重量为20/20g/㎡(单面),热镀锌钢板的锌层重量为200g/㎡(双面),户外建筑用的热镀锌钢板的锌层重量最高为275g/㎡(双面),如有特殊要求,可另专为生产。
 
从防腐机理的角度看,锌、铝在多数大气环境下具有较高的稳定性,利用它作为钢铁基体的防护性涂(镀)层是普遍公认的有效经济的方法,其应用历史已达一百多年。锌在腐蚀环境介质中会形成一层薄且致密的附着性很强的腐蚀产物(氧化锌,氢氧化锌,碱性盐:Zn(OH)2和ZnCl2或ZnCO3)。这些产物覆盖在其表面对周围环境介质起着屏蔽作用,从而阻止进一步腐蚀。此外,锌的电极电位较铁为负,属于阳极性镀层,它具有牺牲自身的保护作用。镀锌层在大气环境中的腐蚀尽管随气候类型的变化发生很大变化(一般在海洋性气候中很严重),然而在相同的环境条件下,其寿命正比于镀锌层的附着量。可见欲延长其寿命,可用增加镀锌层厚度的方法来实现。而这一点在一定的极限厚度内,用热浸镀锌的工艺是易于实现的,电镀锌工艺相对受到了限制,其镀锌层厚度较之极薄,一般最大约为18g/㎡。这也就是以电镀锌钢板为基板的彩涂板,为什么不宜供作户外建筑使用的根本原因所在。
 
热浸镀铝层是另一种常用的金属镀层。由于铝表面极易形成一层非常致密的氧化铝层,具有极其优异的耐大气腐蚀性能,其耐蚀性是相同情况下的热镀锌层的2倍以上。虽然铝的标准电极电位(-1.66伏)比铁(-0.44伏)和锌(-0.76伏)低,但氧化膜十分稳定,它可起着隔离膜的作用。
 
美国钢铁公司在1954年于美国南方,实验了镀铝钢板用作屋顶板时的寿命。经过23年连续使用证明,镀铝钢板在工业大气、海洋与乡村环境中耐蚀性约为热镀锌钢板的5~9倍。镀铝钢板还具有优良的抗硫化物腐蚀特性,其抗硫化物腐蚀性能比镀锌钢板强好多倍。此外,镀铝钢板在温度高达500℃的环境中具有良好的抗氧化性能,可以长期使用,在日本大面积用于工业厂房。因此,可以单独用它代替价格昂贵的不锈钢和耐热钢使用。镀铝钢板还具有良好的热反射性。这种材料甚至在高达500℃仍能反射80%的辐射能,所以在节约能源上成为一种重要的材料。在要求耐热的条件下,常常采用镀层中含硅的I型镀铝钢板。Ⅱ型镀铝钢板主要供作屋顶材料以及其他建筑方面的应用。
 
经过合金化处理的热镀锌钢板,其表面能获得一层较厚的、很致密的、不溶解于水的非活性氧化膜,它能阻止氧化进一步发生,同时合金层的标准电极电位介于铁与纯锌层之间,它比铁活泼,但是比纯锌层迟钝,由此,电化学腐蚀速度就比纯锌慢。大气中的腐蚀主要是电化学腐蚀,所以合金化处理后的镀层就比纯锌层耐腐蚀。另外,这种镀锌层的韧性与处理前相比无显著变化,可以进行较复杂的弯曲成型加工,并具有良好的焊接性能,焊接质量较纯锌层有了显著的提高。经合金化处理的热镀锌钢板,其表面比未经合金化处理的粗糙,镀层表面显微特征呈凹凸不平,有显微疏松和空洞,也有某些显微裂缝贯穿整个镀层厚度方向,这些表面为之后的涂装提供良好的粘附性。此外,这种镀锌层的耐热性较好,纯锌的熔点为419℃,锌合金化δ1相的熔点为640℃左右,纯铝的熔点为650℃,可见经合金化处理之后的澳门威利斯人708567,其耐热性能可接近镀铝钢板,它的价格比镀铝钢板便宜很多。
 
热镀锌铝混合稀土合金镀层(Galfan)是国际铅锌研究组织(ILZRO)于七十年代末开发的新一代热浸镀层,它是热镀锌的换代(第二代)产品。Galfan镀层不但保持了热镀锌层的各种优点,而且由于加入了含量为5%的铝以及微量的混合稀土元素,其性能特别是耐蚀性能大大提高,接近2~4倍,加工成型性能与最高质量的电镀锌层相当,并且保持其成本几乎不变。Galfan镀层尽管应用的时间不长,但已推广到汽车、建筑、结构、高速公路工程和海洋工程等领域。据国外资料介绍,就高速公路护栏而言,由于冬季撒盐和汽车尾气中CO2、SO2等腐蚀性物质影响,在如此苛刻的环境下,采用Galfan镀层外加涂装的双层或三层联合保护层,其使用寿命在不需补修的情况下可望达到100年。
 
关于Galfan的耐蚀性,国内外做了很多试验,在相同条件下的海洋性气候中,Galfan镀层的耐蚀性是热镀锌层的2倍以上;在工业性或乡村气候中,Galfan镀层的有效使用寿命是热镀锌层的约3倍以上。到目前为止,Galfan镀层的综合耐腐蚀效果(包括裸板耐蚀性、切边部位牺牲性保护性能、加工成型后耐蚀性和涂装后耐蚀性)在前述的各种镀层钢板中具有最理想选择的优势。
 
热镀铝锌合金镀层钢板是国际上八十年代大力发展并迅速推广的高耐蚀镀层新产品,它是由美国伯利恒钢铁公司于1972年6月正式投产闻世,其商品名称为“Galvalume”,合金成份为55%Al,1.5%Si,43.5%Zn。铝锌镀层钢板是在热镀锌和热镀铝的基础上开发研制成功的。它兼具了镀锌和镀铝的性能优点,同时也弥补了两者的某些缺点(参考表4-8-2)。镀锌层不仅为钢板提供很好的耐腐蚀性,而且也提供一种被称之为阴极保护的独特能力,在裸露的边缘处或在镀层疵点处,通过腐蚀锌镀层来对钢板起保护作用。镀铝层可在不同的腐蚀性大气中为钢板提供更高的耐腐蚀性,然而,在大多数环境中,镀铝层不提供阴极保护,因此,划伤和剪切了的镀铝钢板在这些裸露处便呈现出红锈。结合这两种镀层的保护机制,保证55%AlZn比单镀铝性能更好。
 
热镀铝锌合金镀层钢板具有比镀锌钢板更优异的耐蚀性和抗高温氧化性。与镀铝钢板相比,它具有较好的牺牲性保护性能。
 
⑴耐蚀性。在美国的海洋、大气、城市和乡村四个试验站中,用镀层厚度为25μm的铝锌合金镀层钢板,G90的热镀锌钢板和镀层厚度为50μm的Ⅱ型镀铝钢板,经过13年暴露试验,结果如下:
 
①在苛刻的海洋气氛中,镀锌钢板经4年暴露试验后,就开始生锈;暴露了13年,严重锈蚀。但是,铝锌合金镀层钢板与镀铝钢板仍保护良好状态。
 
②在离海岸243.8m的海洋大气中,这三种镀层均保持良好状态。
 
③在工业气氛中,大部分镀锌层腐蚀掉,3/4以上的表面生锈。铝锌合金镀层钢板和镀铝钢板,除了由于附近炼钢厂尘埃落在表面上,形成薄薄的浅棕色氧化物锈斑外,仍保持良好状态。
 
④在乡村气氛中,三种材料均保持良好状态,仅镀铝钢板的边部有些锈斑出现。
 
结果表明:铝锌合金镀层的腐蚀速率比镀锌层低3~7倍。铝锌合金镀层的使用寿命随特殊环境而变化,通常与其它镀层产品一样,在没有污染的条件下使用寿命长,在恶劣的工业海洋性环境下使用寿命短。这些数据与以前曾使用过10年之久的建筑物所作的分析结果相吻合。
 
铝锌合金镀层钢板室内应用的概率寿命往往会比户外使用长很多。然而在腐蚀性环境下使用,如室内游泳池、洗衣房、化学工厂等,欲推荐这种镀层钢板,应先征求材料生产厂家的意见。正如所有的铝锌合金镀层技术文献中所指出的,应用这种镀层钢板应避免与混凝土、铜和铅接触。对于铝锌合金镀层钢板剪边暴露部位的耐蚀性,伯利恒钢铁公司历经几年试验,结果如下:
 
①1~7%AlZn合金镀层保护剪边的能力与镀锌钢板相当,且明显地优于镀铝钢板。这种保护尤其是在55%AlZn合金镀层时更为突出,发现55%AlZn对于提供最佳的耐蚀性和最好的剪切电化学保护是最优的组合。
 
②在标准工业大气中,腐蚀6年后,镀铝钢板的剪边显出很重的锈蚀并锈蚀蔓延,55%AlZn合金镀层和镀锌的镀层钢板仅显出少量局部锈蚀,没有由于锈斑生成引起毛边粗糙。这种锈蚀特征在乡村试验站可以看到同样结果。
 
因此,事实可以证明,无论在工业还是乡村大气中,镀锌层和55%AlZn合金镀层都对钢板剪边有电化学保护作用;而镀铝钢板却没有这种保护作用,这是由于Al2O3薄膜在铝上形成,从而阻止了铝对钢的电偶活化。而在另一方面,在海洋大气中,氯离子破坏了这种薄膜,铝对钢基的电偶活性又能够自由出现,从而防止了在镀铝钢板剪边上锈蚀蔓延的发展。由此可见,在海洋大气中,所有三种镀层都对剪边有电化学保护作用。以上这些电化学行为的结果,是基于前期建筑物屋顶使用的薄钢板进行长期观察取得的。但是必须承认,随着钢板厚度的增长,电效应发挥作用的面积和距离也增长。尽管55%AlZn合金镀层钢板对剪边的保护能力低于镀锌钢板,但仍然明显地优于镀铝钢板。
 
⑵抗高温氧化性。铝锌合金镀层钢板在350℃下,可连续使用,与镀铝钢板相当。用它制作汽车的排气管,平均使用寿命达4年以上。
 
⑶热辐射及热反射性。铝锌合金镀层钢板在太阳光照为850watt/㎡的环境下,热传导只有65watt/㎡,与镀铝钢板(Ⅱ型)相当(40watt/㎡),但镀锌钢板却高至120watt/㎡。它是一种良好的隔热、隔光材料。
 
纵贯上述各类镀层钢板性能特点,就其综合的耐蚀性能(包括裸板耐蚀性、剪边部位牺牲性保护性、成型部位耐蚀性和涂漆后耐蚀性)对比而言,在不需求抗高温(350~500℃)氧化性能的工况条件下,荐以选用Galfan最为领先,它比热镀锌钢板的耐蚀性能提高2~4倍,虽没有比铝锌合金镀层钢板相应提高得多,但Galfan的剪边保护性能比铝锌合金镀层强得多,Galfan的加工成型性又在所有其它镀层钢板类中,与最高质量的电镀锌层相当,并保持其成本几乎与热镀锌钢板一样。
 
铝锌合金镀层钢板的耐大气腐蚀性能,虽比热镀锌钢板提高2~6倍(其中在海洋性气候中提高2倍,工业性气氛中高约6倍),但其剪边保护性能却不如热镀锌,介乎热镀锌和热镀铝之间,弥补了镀铝钢板此项性能之不足。镀铝钢板的剪边保护性能在上述各类镀层钢板中最差。铝锌合金镀层钢板的加工成型性与热镀锌相当,但不如Galfan。而镀铝钢板的加工成型性又属最差。由于镀铝钢板的抗高温氧化性能在上述各类镀层中独占优势,因此,它往往一般不涂漆直接可供作屋面板之类构体使用。铝锌合金镀层钢板的抗高温氧化性能与镀铝钢板相当,由于其表观锌花细密,光泽美观,且具有较高的耐大气腐蚀性能,也可不经涂漆直接供作屋顶瓦垅板、外侧墙板、新型墙体轻钢龙骨、吊顶龙骨等类似室内外建筑构件使用,具有较好的建筑效应。尽管铝锌合金镀层钢板具有上述各种性能特点,但价格尚不算昂贵,如按当前国内进口市场价估算,它比对应规格(0.6mm厚钢板)热澳门威利斯人708567每吨贵约60~70美元。【彩涂板厂家 / 山东彩钢板生产厂】
 
热镀锌合金化钢板的综合性能一般比热镀锌钢板强,尤其在涂漆性和焊接性能上较为突出。在加工成型性方面,虽与热镀锌钢板相当,可进行较复杂的弯曲成型,但在成型苛刻的部位,锌合金化层因加工不当容易产生“粉化”脱落,影响该部位的耐蚀性。在耐蚀性方面,理应比热部位的耐蚀性。在耐蚀性方面,理应比热镀锌钢板强,但在表2中所示的有关对比等级,它却比热镀锌钢板差,锌合金化的裸板耐蚀性对比等级为2,热镀锌竟为3,推测可能与引据的资料不同有关,暂难作定论。凡需点焊连接的镀锌构件,选用锌合金化钢板较适宜。
 
电镀锌钢板的耐蚀性能等同于热镀锌。由于电镀锌钢板的锌层厚度主要受生产工艺装备条件的限制,通常产品的锌层厚度仅为20/㎡(单面),而热镀锌钢板的锌层厚度一般为200~275g/㎡(双面),因此,电镀锌钢板的使用寿命在相同工况环境条件下比热镀锌差很多,它一般不宜作建筑户外构件长期暴露使用。
 
建筑用彩涂板的基板品类选择,原则上首先应以彩涂板构件加工状况及使用环境对寿命的要求作为主要依据。在权衡基板综合耐蚀性能前提下,剪边部位的保护性能应作为选择镀层种类的一项至关重要的性能质量依据加以考虑,因为镀层钢板(或彩涂板)在加工、安装和使用全过程中,必然会造成许多切口或冲孔,甚至板面难免也会遭受机械损伤,以致这些部位率先诱发局部锈蚀,蔓延至其它部位,后果切勿低估。基板加工成型性能关联着镀层及其涂漆后(即彩涂板)的成型耐蚀性能,这也应作为一项重要依据兼并考虑。在上述几点选择依据的基础上,可再考虑价格因素,综合调整,作出最后选择。值得指出的是,各类镀层钢板的耐蚀性基本与其镀层厚度成正比关系,根据这一规律,在选择合乎要求的镀层种类时,尚需进一步明确所指的镀层厚度(或重量)规格等级,100g/㎡锌层重量的热镀锌钢板的耐蚀性就比275g/㎡的澳门威利斯人708567几乎降低3倍,因此,笼统地选认某类镀层钢板的简单做法是不确切、不科学的。同时,根据这一规律,在缺乏镀层钢板多品类的情况下,也可起着镀层品类之间耐蚀性能的互补作用。
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