轻钢建筑彩涂钢板选用的技术问题探讨课件.doc

轻钢建筑彩涂钢板选用的技术问题探讨 刘承宗 （上海美建钢结构有限公司 上海 201103） 摘 要 本文从彩涂钢板的物理化学构造入手，详细讨论基板、涂层的类型和耐蚀原 理与性能的优劣与等方面的问题，并提出选用的原则和次序。 关键词 轻钢建筑，彩涂钢板，钢基基板，预涂层，耐腐蚀性能，使用寿命， 彩涂钢板是指由保护性和装饰性有机涂料或薄膜连续涂覆于钢质基板上，经烘烤固化而制成的具有复合材料特性的一种预涂层冶金产品。其经裁剪压型后，广泛应用于轻钢建筑墙面和屋面工程，在耐久性、实用性、经济性和美学等方面均能满足轻钢建筑的使用要求，是一类典范的金属建筑维护材料。当前市场上彩涂钢板品种繁多，性能差异较大，如何根据轻钢建筑的使用环境、制造单位的加工工艺等要求，合理、经济地选用适宜的彩涂钢板，是一亟待解决的问题[1]。从适用性的技术角度观察，在选用彩涂钢板时，首要关注的是其使用寿命（耐腐蚀性能），其次是加工性能、色彩、花纹等方面的问题。了解了这些，才可以综合分析其性能价格比，进行合理的选择。 本文将从彩涂钢板的物理化学构造入手，详细讨论涂层、基板的类型和耐蚀性能等方面的问题，并提出选用的原则。 彩涂钢板抗腐蚀的物理化学原理 彩涂钢板的抗腐蚀性能是指其在使用过程中，抵抗环境的影响，维持表观性能、维持使用功能、维持承力性能等等的能力。它是影响压型彩涂钢板的使用寿命，及其在建筑领域推广和应用的主要因素。考虑到压型彩涂钢板的装饰功能和结构功能。彩涂钢板遭受环境腐蚀，由弱到强的表现可依次表述为：涂层表观失色、变色、粉化、龟裂、开裂、鼓泡、锈斑、穿漏等等。 1.1彩涂钢板的物理构造 典型的彩涂钢板由金属基板、化学转化膜和有机涂层涂层三大部分构成（见图1）。基板是带镀层的钢板基材，因基板镀层生产工艺不同和镀层不同而称为（热/电）镀（铝/锌/铝锌/锌铝/…）钢板。基材钢板在根本上决定彩涂钢板的承力性能和压型加工性能。在选用基材等级或牌号时， 主要考虑其力学性能，化学成份及其可弯性能。材料的屈服强度越高，同样截面形式的压型彩涂钢板的承截能力越大，但加工所需的力相应也越大；伸长率越大，则板材可经变永久变形的性能越好。化学成份在影响力学性能同时，主要会影响基材的可焊性，以及抗腐蚀能力；可弯性能则保证基材经受大角度弯曲成型而不产生微小裂纹。镀层、化学能化膜和表面涂层的根本目的是保护基材钢板拥有预期的长寿命、不被过早地腐蚀，同是兼具其它较次要的功能。其中有机涂层可配制成各种色彩，并可借助于印花技术形成多种艺术图案和花纹起装饰作用。 图1 典型的彩涂钢板物理构造示意图 图2 渗碳钢电化学腐蚀原理示意图 1.2钢板基材的腐蚀原理 基材钢板的腐蚀（锈蚀）主要是电化学腐蚀。钢材在冶炼过程中根据钢材性能的需要，往往要渗入或残存一定量的碳（C）及其它微量元素。钢材主体元素铁（Fe）和其元素的标准电极电位不同，从而形成原电池。空气中的水份、氧等介质接触钢材表面时，会使钢材内的原电池形成通路，Fe元素相对C而言，成为阳极，失去电子，转化为水合氧化铁，从而表现出锈蚀（见图1）。大气中存在的H2S, SO2 以及海滨地区的盐雾都会加快电化学腐蚀的过程[2]。只要钢板基材没有严格地与大气隔绝，电化学腐蚀就不可避免地要发生。彩涂钢板的涂层、化学转化膜以及镀层能阻缓Fe的电化学反应，或阻止铁作为阳极参与电化学反应，从而保护基材免遭快速腐蚀。 1.3涂层的物理屏蔽作用 有机涂层可以使基板与外界环境隔离，切断原电池的通路，阻止电化学锈蚀过程，从而保护基板，抵抗环境的腐蚀作用。这种保护作用直接与有机涂层隔离环境的能力和持久力有关。有机涂层的耐用性及可靠性与涂层的成份、层次、厚度、均匀度、可加工性等工艺性能以及使用环境和人力维护等外部因素有密切的关系。 破坏涂层物理屏蔽作用的主要是涂层渗透。现有涂料和工艺技术生产的涂层往往存有微小的针孔，或因涂层的老化、龟裂会引起H2O, O2及各种离子的渗透或渗漏。当渗至涂层与基板金属层之间时，就会引起膜下局部原电池反应。 基于以上考虑，针对某类基板，当涂层不同时具备良好附着力和耐候性时，可采用多涂层的做法；选用具备良好的附着力的涂料作底漆或涂一层粘结剂，再覆涂以具有良好的耐候性和装饰性的涂料做面漆。适当增加层次和总层厚可以减少针孔数量和渗透。尽量采用烤干型涂料可以比常干型涂料获得更佳的耐候性能。 1.4化学转化膜的物理化学保护作用 化学转化膜实际上是一层钝化膜，由基板金属原子参与化学钝化反应而形成的一种惰性金属绝缘膜，如磷化膜或络合物等。化学转化膜呈连续分布，不同于一般的层积附着层的是，它与基板具有可靠的联系并与基板表面形成一个整体。液态有机涂料或粘结剂可以渗入化学转化膜的微小裂缝，通过物理缠连作用，增