不銹鋼與鐵相比,其最大優點是不容易生銹,一般認為從發明當初不(bu)銹鋼就具有耐大氣性腐蝕的用途,其典型的用途體現在建筑用材上。根據不銹鋼協會的調查(1993年),不銹鋼板類、磨帶鋼、條鋼類的建設用途之中,屋檐、壁、開口部等的外部裝潢用和內壁、金屬類的內裝潢用不銹鋼占80%,外結構、設備、土木用占其余的大半部分。用于建筑的包含磨帶鋼等不銹鋼板的日本國內需求,如圖2.4所示呈現出明顯的增長趨勢。但是,隨著需求的擴大,主要用于屋外使用的不銹鋼生銹成為了一大問題,下面主要敘述屋外使用的不銹鋼。


  建(jian)筑(zhu)外部(bu)裝潢用(yong)(yong)不銹鋼的(de)正式使(shi)(shi)用(yong)(yong),是在1920~1930年,美國(guo)第一次(ci)建(jian)設超(chao)高(gao)層建(jian)筑(zhu)-紐約的(de) Chrysler 和 Empire State等大(da)廈(sha)(sha)(sha)中使(shi)(shi)用(yong)(yong)了大(da)量(liang)的(de)不銹鋼。不銹鋼板在日本的(de)高(gao)樓大(da)廈(sha)(sha)(sha)中的(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)情況,如第2章所(suo)述,于(yu)1929年建(jian)成的(de)大(da)阪(ban)朝(chao)日會館(guan)大(da)廈(sha)(sha)(sha)(現在的(de)大(da)阪(ban)朝(chao)日大(da)廈(sha)(sha)(sha))中初次(ci)使(shi)(shi)用(yong)(yong)了國(guo)產的(de)304不銹鋼板。


  關于不銹鋼的耐大氣腐蝕性,雖然有外國的數據,但如后面所述,在自然環境不同的日本各地也進行了在大氣中暴露的試驗。從試驗的結果和使用的實際情況來看,證明了除了在沿海地區,304不銹鋼都能夠耐大氣腐蝕。此外,因為SUS304不銹鋼的加工性和焊接性較好,所以主要使用了SUS304鋼,并沒有出現太大的問題。只是因為在純凈的大氣以外的環境中不可避免會有銹的產生,所以為了保持建筑物的外部裝潢的美觀,建議應定期對其進行清潔。


  1958~1964年,日本(ben)國(guo)內主要的(de)不(bu)銹鋼(gang)板(ban)(ban)制(zhi)(zhi)造(zao)商引入了(le)20H森吉(ji)米爾軋機,可(ke)生產比較平坦的(de)長板(ban)(ban)材,推動了(le)建材領(ling)域的(de)不(bu)銹鋼(gang)板(ban)(ban)的(de)使(shi)用。在1961年舉行的(de)第4屆東京國(guo)際展覽會上,特設了(le)不(bu)銹鋼(gang)館(guan),館(guan)內布置的(de)產品完全是由(you)不(bu)銹鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)的(de);與(yu)此同時(shi),一般(ban)的(de)樓(lou)房也大量(liang)開始(shi)使(shi)用304鋼(gang)制(zhi)(zhi)的(de)柱套和拱肩墻(上下層窗空間)。此外,1961年,在大阪的(de)日本(ben)平板(ban)(ban)玻璃大樓(lou)的(de)幕(mu)墻中(zhong)304鋼(gang)也得到使(shi)用。


  1968年竣工的三井(jing)霞(xia)關大廈的柱套中大量使用了304鋼板,但并(bing)不(bu)(bu)是(shi)直接(jie)使用,而(er)是(shi)為了耐腐蝕和著(zhu)色,首先用丙烯樹脂進行了涂飾。確(que)認了即使在涂漆膜中有斷裂的情況下,耐大氣腐蝕性(xing)也很好,這是(shi)在大氣中使用涂飾不(bu)(bu)銹鋼的第(di)一例。


  此外,1960年(nian)以(yi)(yi)后(hou),不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)開始被用(yong)作金(jin)屬屋(wu)頂的(de)(de)(de)材(cai)料(liao),對其進行2B加(jia)工,考(kao)慮到防眩性(xing),對光(guang)澤(ze)不好的(de)(de)(de)無(wu)光(guang)澤(ze)打毛(mao)(mao)(mao)加(jia)工的(de)(de)(de)304不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)得到了使用(yong)。裸露使用(yong)情況下,在(zai)304鋼(gang)(gang)(gang)上開孔并不是特別的(de)(de)(de)問題(ti)。但對于無(wu)光(guang)澤(ze)打毛(mao)(mao)(mao)加(jia)工的(de)(de)(de)材(cai)料(liao),飛(fei)來物(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)是一大問題(ti)。鑒于屋(wu)頂難以(yi)(yi)維修(xiu)(xiu),作為不需要修(xiu)(xiu)理的(de)(de)(de)屋(wu)頂材(cai)料(liao),1972年(nian),由各不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)家研制(zhi)開發了鍍銅(tong)金(jin)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)板。1974年(nian)以(yi)(yi)后(hou),各不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)家研制(zhi)開了透明或著(zhu)色(se)的(de)(de)(de)有(you)機(ji)涂飾(shi)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)板,非(fei)常美觀的(de)(de)(de)涂飾(shi)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)板成為了不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)屋(wu)頂材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)主流。涂飾(shi)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),是為了增強涂漆膜(mo)的(de)(de)(de)黏著(zhu)性(xing),用(yong)無(wu)光(guang)澤(ze)打毛(mao)(mao)(mao)工藝對原料(liao)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)帶加(jia)工,然后(hou)把有(you)機(ji)涂料(liao)二鍍二焙涂飾(shi)到帶材(cai)上,供給使用(yong)。


  涂(tu)飾不(bu)銹鋼(gang)在(zai)日本之外的其他地方(fang)并沒有得(de)到廣泛使用(yong),但(dan)在(zai)日本,隨著對(dui)不(bu)銹鋼(gang)板涂(tu)飾技術的提(ti)高(gao),以及(ji)由于(yu)不(bu)銹鋼(gang)板使屋頂成形(xing)技術的提(ti)高(gao)和各個公司(si)對(dui)市(shi)場的開發(fa),其后涂(tu)飾不(bu)銹鋼(gang)板的需求量穩步(bu)增長。1976年涂(tu)飾不(bu)銹鋼(gang)板獲(huo)得(de)了作為阻(zu)燃型建材的認證(zheng),1981年又在(zai)JIS中加以了規定(ding)。


  起初透明涂(tu)(tu)飾得(de)到人(ren)們的(de)喜愛,但(dan)是由于瓷漆(qi)(qi)質涂(tu)(tu)飾(不(bu)透明)的(de)獨出心裁性和(he)涂(tu)(tu)漆(qi)(qi)膜的(de)耐大氣腐蝕性,瓷漆(qi)(qi)質涂(tu)(tu)飾逐漸(jian)地(di)(di)(di)成(cheng)為(wei)了主流,也(ye)開始制(zhi)(zhi)造(zao)作為(wei)涂(tu)(tu)料(liao)的(de)硅變換(huan)聚酯樹脂、硅變換(huan)丙烯樹脂、壽命(ming)長(保證20年(nian))的(de)含氟樹脂或從成(cheng)本方(fang)面來看(kan)的(de)中間制(zhi)(zhi)品(pin),還有原(yuan)料(liao)使(shi)用430系不(bu)銹鋼板的(de)產品(pin)。如表(biao)5.1所(suo)(suo)示,裸露使(shi)用的(de)SUS304不(bu)銹鋼,即使(shi)在沿海地(di)(di)(di)區(qu)以外的(de)地(di)(di)(di)區(qu),如屋檐(yan)下(xia)和(he)附著物的(de)積壓處(chu)也(ye)會生銹;但(dan)涂(tu)(tu)飾不(bu)銹鋼在沿海地(di)(di)(di)區(qu)也(ye)不(bu)會生銹,所(suo)(suo)以其需求量有所(suo)(suo)提(ti)高。


表 1.jpg


  此外,作為(wei)擴大涂(tu)(tu)飾(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)需求(qiu)量的(de)(de)其(qi)(qi)中一(yi)環,1979年(nian),日本不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)協會開發并上市了使用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)屋頂(ding)工(gong)藝(P&P工(gong)藝);之后(hou),其(qi)(qi)他公司(si)(si)也開發了具(ju)有獨自名稱的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)屋頂(ding)工(gong)藝,引起了對涂(tu)(tu)飾(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)需求(qiu)。該工(gong)藝是綜合了各個公司(si)(si)獨自開發的(de)(de)接(jie)(jie)縫(feng)焊(han)接(jie)(jie)機的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)帶、在(zai)屋頂(ding)上焊(han)接(jie)(jie)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)帶的(de)(de)完全防水工(gong)藝。最初是以平屋頂(ding)為(wei)對象,但之后(hou)適用(yong)(yong)于半圓形屋頂(ding)等,此外也適用(yong)(yong)于沒(mei)有涂(tu)(tu)飾(shi)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)屋頂(ding)。焊(han)接(jie)(jie)涂(tu)(tu)飾(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)時,因(yin)為(wei)涂(tu)(tu)漆膜沒(mei)有導電性,所以是不(bu)涂(tu)(tu)飾(shi)進行接(jie)(jie)縫(feng)焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)部分,或者是使用(yong)(yong)含有焊(han)接(jie)(jie)用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)粉末的(de)(de)涂(tu)(tu)飾(shi)板(NS-X1)。涂(tu)(tu)飾(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)板于1999年(nian)在(zai)JIS規格中加以制定(ding),規定(ding)了原板的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)有SUS304、316、430、430J1L、436L、445J1等。


  關于(yu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)著(zhu)色(se)方(fang)(fang)法,除了(le)涂飾(shi)以(yi)外,很久以(yi)前(qian)就開始在(zai)各個(ge)公司研究(jiu)化(hua)學顯色(se)的(de)(de)方(fang)(fang)法,但(dan)實際上還沒有(you)適(shi)用(yong)于(yu)產品當中(zhong)去。1972年(nian)INCO公司的(de)(de)英國伯(bo)明翰研究(jiu)所研制出了(le)化(hua)學顯色(se)法,稱為INCO法,可以(yi)獲得(de)穩定的(de)(de)顏色(se),承受一(yi)(yi)定程度的(de)(de)磨損,并且難以(yi)退色(se),所以(yi)各個(ge)公司在(zai)1975年(nian)前(qian)后(hou)引進(jin)該方(fang)(fang)法和(he)技術,在(zai)板制品中(zhong)得(de)到了(le)適(shi)用(yong)。該方(fang)(fang)法使(shi)用(yong)鉻(ge)酸(suan)+硫(liu)酸(suan)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye),在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)表面制造(zao)氧化(hua)膜(mo),通(tong)(tong)過(guo)光的(de)(de)干涉現(xian)象(xiang)加以(yi)著(zhu)色(se),由于(yu)膜(mo)的(de)(de)厚度的(de)(de)不同,顏色(se)會(hui)有(you)所變化(hua)。通(tong)(tong)過(guo)把進(jin)行(xing)著(zhu)色(se)處(chu)(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)、在(zai)鉻(ge)酸(suan)-磷酸(suan)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)上過(guo)色(se)的(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)作為陰極,并進(jin)行(xing)電解,用(yong)鉻(ge)氧化(hua)物填補表面的(de)(de)裂縫(feng)(硬(ying)(ying)膜(mo)處(chu)(chu)理(li)),并具有(you)了(le)耐(nai)損耗性(xing)。該方(fang)(fang)法是在(zai)分別不同的(de)(de)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)進(jin)行(xing)著(zhu)色(se)和(he)硬(ying)(ying)膜(mo)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)二(er)液(ye)(ye)二(er)工(gong)程的(de)(de)方(fang)(fang)法。但(dan)之后(hou),曾根等(deng)(1989年(nian))開發了(le)使(shi)用(yong)鉻(ge)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)交互進(jin)行(xing)陽極和(he)陰極電解,并進(jin)行(xing)著(zhu)色(se)和(he)硬(ying)(ying)膜(mo)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)一(yi)(yi)液(ye)(ye)一(yi)(yi)工(gong)程的(de)(de)方(fang)(fang)法,這種(zhong)方(fang)(fang)法被稱為交流(liu)電解法。


  通過化學顯(xian)色而得到的(de)(de)薄膜既透明(ming)又有金屬光澤,而且因為能夠獲(huo)得與基體(ti)的(de)(de)加(jia)工狀態相應的(de)(de)花紋和色調,所以(yi)被試用(yong)(yong)于(yu)(yu)建(jian)材(cai)等各種用(yong)(yong)途(tu)中。特別有一段時期曾被大(da)量用(yong)(yong)于(yu)(yu)浴槽的(de)(de)擋板(ban)(ban)。如后面所述,其耐大(da)氣腐(fu)蝕性也比沒經過處(chu)理的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)優良,所以(yi)也適用(yong)(yong)于(yu)(yu)外部裝潢。1975年建(jian)的(de)(de)靈友會釋(shi)迦殿就大(da)量使(shi)用(yong)(yong)了這(zhe)種化學顯(xian)色不(bu)銹(xiu)鋼(gang),其中屋(wu)頂是琥(hu)珀色、內(nei)壁使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)是根據由(you)黃(huang)金色組成(cheng)的(de)(de)INCO法進(jin)行顯(xian)色的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)。但是因為顯(xian)色不(bu)銹(xiu)鋼(gang)價(jia)格比較(jiao)高(gao),所以(yi)隨(sui)著涂飾不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)普及,用(yong)(yong)于(yu)(yu)外部裝潢的(de)(de)用(yong)(yong)途(tu)逐漸減少,只(zhi)限于(yu)(yu)用(yong)(yong)于(yu)(yu)可(ke)以(yi)觸(chu)摸到的(de)(de)、而且容易看到的(de)(de)大(da)門和大(da)門周圍,而且作為內(nei)裝潢使(shi)用(yong)(yong)時也用(yong)(yong)于(yu)(yu)電梯門等處(chu)。


  此外(wai),不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)裸露(lu)使用(yong)受到人們(men)的(de)(de)(de)(de)喜愛(ai),但(dan)對(dui)于(yu)在容易(yi)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)沿海地區的(de)(de)(de)(de)建(jian)筑物來說,SUS304不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕性(xing)不(bu)(bu)(bu)是很好,推薦使用(yong)SUS316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang).但(dan)是,因(yin)為成(cheng)本(ben)(ben)增(zeng)高,所以(yi)在1982年(nian)研制開(kai)發(fa)了(le)(le)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(NAS8AW,18Cr-8Ni-0.4Mn-0.4Mo-0.13N-S≤0.0010),這(zhe)種鋼(gang)(gang)與304不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)(ben)相(xiang)近,與316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕性(xing)相(xiang)近,并且添加(jia)氮(dan)、含(han)硫低。之(zhi)后(hou),由鑄模而(er)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)22Cr-0.7Mo-Nb鋼(gang)(gang),通過作為建(jian)筑外(wai)部裝潢材料(liao)特別是作為裸露(lu)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)屋頂材料(liao)而(er)引(yin)起了(le)(le)人們(men)的(de)(de)(de)(de)注意。這(zhe)種材料(liao)比用(yong)于(yu)汽車外(wai)部裝潢的(de)(de)(de)(de)19Cr-0.5Cu-Nb鋼(gang)(gang)(SUS430J1L)更(geng)加(jia)適用(yong)于(yu)嚴酷的(de)(de)(de)(de)環境(jing)中。1991年(nian)之(zhi)前,研制開(kai)發(fa)出(chu)了(le)(le)如表5.2所示的(de)(de)(de)(de)20%~22%Cr-0.5%~0.9%Mo的(de)(de)(de)(de)高純度鐵素(su)(su)體系(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。1989年(nian)建(jian)的(de)(de)(de)(de)千(qian)葉(xie)縣(xian)的(de)(de)(de)(de)商品展覽(lan)會(hui)場中也大(da)量使用(yong)了(le)(le)沒有(you)涂(tu)飾的(de)(de)(de)(de)22Cr-0.8Mo-0.5Cu-Nb鋼(gang)(gang)和(he)22Cr-0.9Mo-0.5Cu-Nb鋼(gang)(gang)。但(dan)是,在沿海地區,因(yin)為這(zhe)些鋼(gang)(gang)沒有(you)涂(tu)飾,容易(yi)生銹(xiu)(xiu)(xiu),所以(yi)各(ge)公司研制開(kai)發(fa)了(le)(le)如表5.3所示的(de)(de)(de)(de)鉬(mu)含(han)量(22%~24%Cr-1%~2%Mo)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體系(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),并從1994年(nian)以(yi)后(hou),實際(ji)應用(yong)于(yu)屋頂上。把這(zhe)些Cr-Mo鐵素(su)(su)體系(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)已有(you)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體系(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)大(da)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕性(xing)加(jia)以(yi)對(dui)比試(shi)驗(5%NaCl 噴霧→干燥→濕潤),其(qi)結(jie)果(guo)如圖5.1所示。也有(you)鐵素(su)(su)體系(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)比奧氏(shi)體系(xi)(xi)(xi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)線(xian)膨脹(zhang)系(xi)(xi)(xi)數小的(de)(de)(de)(de)情(qing)況,這(zhe)特別適用(yong)于(yu)長尺(chi)屋頂,而(er)且適用(yong)情(qing)況逐漸有(you)所增(zeng)加(jia)。



  日本國(guo)內也有(you)把鈦作為(wei)屋(wu)(wu)頂(ding)材料(liao)使用的(de)(de)(de)情況,但(dan)(dan)與鈦匹(pi)敵的(de)(de)(de)耐大(da)氣(qi)腐(fu)(fu)蝕性不銹(xiu)鋼,除了(le)鉻(ge)含量高的(de)(de)(de)已有(you)的(de)(de)(de)高Cr-Mo 鋼(SUSXM27、SUS447J1)之外,27Cr-3.5Mo-Nb鋼(NTK U-20)也被用作為(wei)沿海(hai)的(de)(de)(de)屋(wu)(wu)頂(ding)及(ji)外部裝潢材料(liao)。高Cr-Mo鋼在歐美本來是(shi)用于(yu)(yu)處理海(hai)水、淡水的(de)(de)(de)熱(re)交(jiao)換管,但(dan)(dan)在日本,卻(que)利用其的(de)(de)(de)耐大(da)氣(qi)腐(fu)(fu)蝕性。1974年(nian)(nian)日本開(kai)發的(de)(de)(de)30Cr-2Mo鋼(SUS447J1),也顯示了(le)在沿海(hai)環境中(zhong)的(de)(de)(de)良好(hao)的(de)(de)(de)耐大(da)氣(qi)腐(fu)(fu)蝕性,已實際用于(yu)(yu)制造了(le)1993年(nian)(nian)開(kai)始通航的(de)(de)(de)關西國(guo)際機場的(de)(de)(de)終(zhong)端屋(wu)(wu)頂(ding)覆(fu)蓋用的(de)(de)(de)金(jin)屬板,大(da)約(yue)使用了(le)無光精軋的(de)(de)(de)板材1000噸。此外,開(kai)發的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體系耐點腐(fu)(fu)蝕性極好(hao)的(de)(de)(de)鋼20 Cr-18Ni-6Mo-0.2 N(SUS317J4L),在沿海(hai)地區也有(you)優良的(de)(de)(de)耐銹(xiu)性,已用于(yu)(yu)名古屋(wu)(wu)國(guo)際展覽館(guan)建設(1992年(nian)(nian))、那霸(ba)國(guo)際機場建設(1998年(nian)(nian))。