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。
不銹鋼的耐蝕性主要是因?yàn)槠湓诟g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(jì)六十年代布拜圖提出后,人們對(duì)鈍化才有了理論性的認(rèn)識(shí),鈍化膜的形成非常復(fù)雜,通常認(rèn)為:水分子參與鈍化膜的形成;鈍化是幾個(gè)反應(yīng)共同作用的結(jié)果,包括鈍化膜的生長(zhǎng)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(dāng)不銹鋼發(fā)生陽極溶解時(shí),材料表面會(huì)形成一層致密性和覆蓋性良好的保護(hù)膜,主要成分是金屬氧化物。這層保護(hù)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(jìn)入鈍化狀態(tài)。由于保護(hù)膜很薄而且具有電導(dǎo)性,因此當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)時(shí),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(cè)量其厚度和組成。
(2) 吸附膜理論
吸附膜理論認(rèn)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?yàn)榛w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(jié)構(gòu),導(dǎo)致陽極反應(yīng)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(jié)構(gòu)
對(duì)于鈍化膜結(jié)構(gòu)的研究,最為經(jīng)典的是Macdonald等提出的雙層結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu),如下圖所示。內(nèi)層膜由基體金屬直接氧化生成,結(jié)構(gòu)致密、保護(hù)性好;外層為沉積膜,有內(nèi)層的陽離子擴(kuò)散至表面然后水解產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)層為富鉻氧化層,外層為富鐵氧化層。同時(shí),還有學(xué)者將鈍化膜分為三層結(jié)構(gòu):最外層由Fe組成,中間層由Fe3O4構(gòu)成,最內(nèi)層由Cr2O3構(gòu)成。
鈍化膜的組成及結(jié)構(gòu)可隨著不銹鋼的成分、腐蝕環(huán)境及時(shí)間等因素而發(fā)生變化。鈍化膜厚度隨腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)而增厚,實(shí)驗(yàn)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(duì)Sanicro25鋼氧化膜的影響情況如下圖,600-700℃時(shí),基體表面形成了非常薄的氧化膜,主要成分為Cr2O3。750℃時(shí)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(gòu)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(hù)性能較差的富Fe氧化層,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效后,保護(hù)性更強(qiáng)的富Cr氧化層才在內(nèi)部形成。
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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)需特別注意。
不銹鋼在中國(guó)的建筑市場(chǎng)上已經(jīng)應(yīng)用了30多年,無論用作結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)件和連接件材料,在建筑工程上的應(yīng)用更加普遍,通過鑄造、鍛造或者機(jī)械加工,各種各樣的不銹鋼配件應(yīng)運(yùn)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(jìn),許多工程的表面裝飾材料也開始使用不銹鋼。在應(yīng)用的過程中,不銹鋼不但起到結(jié)構(gòu)或者連接件的作用,甚至成為了裝飾藝術(shù)品。
目前建筑外墻領(lǐng)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(dá)強(qiáng)烈質(zhì)感。
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