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钛建材表面处理技术的研发

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-5-4 10:49:03
随着钛建材的需求增加,作为意匠性的表面防刺眼性(不晃眼),即要求表面的光泽较低,有比较柔和的色泽。针对此,钛板的生产商开发了各种表面处理法。为了提高防刺眼性,将钛板的表面加工成微细凹凸状。方法有机械法和化学法,或者将二者相结合。以前开发的方法主要有:精整、压花、无光精轧、酸洗、无光精轧+酸洗的组合、氧化铝喷丸处理以及着色材的研制等。关于表面特性指标是这样说明的:光泽是用光泽度(Gs45、Gs60等),白色度是用白色度/明度(L*)来评价的。用肉眼看,光泽度越小,光泽越小;L越大,越呈白色调。
1.无光精轧
采用平整道次的轧制时使用了表面带凹凸的毛面辊将钛表面处理成凹凸状,这是一种机械的方法。这样处理后的表面呈带有若干光泽的凹凸质感。如炮台的富士电视总公司大楼的球体展望室(1996年,14t)、冲绳县立武道馆(1997年,23t)、大阪市港区体育中心(1995年,21t),最近于2002年世界杯赛会场的大分体育场(2001,80t)等均使用了这种表面处理方法。
2.酸洗处理
采用硝氟酸等使钛表面溶削,形成了晶粒单位的微细凹凸的化学方法。呈比较白的色调,如神户市须磨海滨水族园(1987年,12t)、东京国际展示场/东京大广场(1995年,140t)、熊本市综合室内游泳池(1997年,30t)。本方法就是将钛的表面溶削,溶削量的变化与硝氟酸水溶液的组成与钛晶粒直径的依赖性较大。即硝氟酸浓度低时浸渍过程中的晶粒单位的凹凸较明显;而随着其浓度的升高,表面则较平滑。氟酸与硝酸的浓度比的影响也较大。硝酸浓度越低,表面不光滑,其表面的光泽度也较低。氟酸浓度较高时,溶解度在晶粒方位的各向异性,形成了晶粒单位的凹凸,光也呈紊乱反射,但硝酸浓度的增加则控制了各向异性,其表面也较平滑。L*也因酸洗而形成的凹凸增高。硝酸浓度非常低时硝酸水溶液的氧化力低下时均为有色+2或+3价的钛腐蚀生成物时茶色的污物的发生,导致了L*降低。除硝氟酸水溶液的组成外,决定光泽度的重要因素就是钛的晶粒直径。如上所述,硝氟酸水溶液溶削的表面形成了晶粒单位的凹凸,所以其晶粒直径较小时其凹凸程度较浅的较致密,沿长度方向的较多。结果,晶粒直径越小其光泽度较低。随着晶粒直径的微细化,光泽度对硝氟酸水溶液组成等的酸洗条件反应较迟钝。
3.无光精轧+酸洗处理相结合
采用上述的无光精轧与酸洗相结合的方法处理的表面状态是在白色之中有固有色调与质感的凹凸。福岗圆屋顶(1995年,60t)、三重县立看护大学(1997,30t)、宗教团体阳光子友神殿(1998年,30t)等均是采用这种方法处理的。无光精轧后形成初期凹凸,再用硝氟酸酸洗溶削掉而形成了新晶粒度单位的凹凸,也决定了相应的光泽度。钛晶粒较粗时晶粒单位的凹凸间距较大,无光精轧与order相吻合,精轧后的光泽度起主导作用。另一方面,晶粒较细时无光精轧的凹凸也受硝氟酸溶削后的致密的晶粒单位的凹凸所支配。即便是短时间内形成了极微细的凹凸,该凹凸较浅,基本上不影响光泽度。在可见光波内区(小于1um级,)散射很充分,因此L*也急剧增加3.4氧化铝粒子喷丸处理将氧化铝粒子喷丸到钛表面是一种机械方法,这样形成的表面呈锋利的的极微细凹凸。光泽度较低,呈灰色的协调的色调,与日本瓦相似。如一休寺(1992年,1t),东京国立博物馆/平成馆(1997,13t)、九段下的昭和馆外壁(1998年,57t)。
4.着色材
对上述钛表面进行意匠性加工,就是采用阳极氧化法,进行各种膜厚变化的氧化膜厚,通过衍涉着色的方法。青色与金色等是用这种方法可得到是鲜艳的色调。氧化铝粒喷砂处理后,通过采用阳极氧化法着色为绿色,表面与铜的绿青色相似的表面,在受酸性雨困扰的神社屋顶有所采用,如大德寺/黄梅院(1996年,2t),北野天满宫宝物殿(1998年,4t)等。奈良国立博物馆(1997年,12t),为了使采用金色钢的已经设立的博物馆的色调相吻合,采用了氧化铝粒喷砂后为茶色(金色)的钛。
今后展望
以上较重视建筑物的观赏性,所以开发了袋波的控制方法与各种各样的质感、色调的表面处理方法,并已逐渐工业化。最近,www.hvw00.com认为钛建材课题所涉及的课题之一就是变色问题,即一部分施工后的钛金属色逐渐产生了带茶色味的现象。变色的原因除污染外,可能是由于钛表面氧化膜生长的缘故,也可能是因为表面的C、TiC、F等影响的缘故,工业的改进技术、污染及变色消除的技术也正在讨论中。其它从商品寿命成本看,与其它金属相比决不是高价的,但也不能否认初期投资比例较高这一事。
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