劉成
長期以來，涂覆鋼板被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，日本制鐵努力通過各種研發(fā)活動提高涂覆鋼板產(chǎn)品性能。涂覆鋼板產(chǎn)品源自純鋅鍍層的熱浸鍍鋅薄板，為了提高耐腐蝕性，制造商會選擇在鋅鍍層內(nèi)添加鋁元素。為了進(jìn)一步提高涂覆鋼板的耐腐蝕性，日本制鐵在合金鍍層中添加了鎂元素，自此，一款新產(chǎn)品——SuperDymaTM（鍍以鋅-鋁-鎂-硅合金）被投放市場。近10多年來，該產(chǎn)品取得了良好的銷售業(yè)績。
本文對日本制鐵的建筑用涂覆鋼板產(chǎn)品（主要為SuperDymaTM）及該產(chǎn)品在研發(fā)過程中鎂元素的添加情況進(jìn)行簡要介紹分析。
建筑用涂覆鋼板的類型及其發(fā)展
一般情況下，涂層或鍍層被涂鍍于金屬表面以防止產(chǎn)生銹蝕。鍍鋅鋼板是一種常用的涂覆鋼板，是將鋼板浸入鋅池而制成。通常，鍍層由純鋅構(gòu)成，但為了達(dá)到更好的耐腐蝕效果，制造商會選擇在鋅鍍層中添加鋁元素，稱之為鋅合金鍍層。
日本制鐵在鋅中添加了大約11%的鋁、3%的鎂和少量的硅，研發(fā)出了一種新的合金鍍層，極大地提高了產(chǎn)品的耐腐蝕性，并于近幾年以SuperDymaTM為商標(biāo)將新型鋼板產(chǎn)品投入市場。自開始銷售以來的10多年間，該產(chǎn)品銷售業(yè)績良好，贏得了很高的市場評價。
SuperDymaTM是一種新型的鍍鋅板產(chǎn)品，其鋅合金鍍層內(nèi)含有鋁、鎂和硅。由于這些合金成分的綜合效應(yīng)，產(chǎn)品的切割邊緣和平面呈現(xiàn)了卓越的耐腐蝕性，適用于高鹽（空氣懸浮鹽類）、潮濕、堿性等環(huán)境。合金鍍層易與大氣中的濕氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在其表面上生成腐蝕產(chǎn)物。常規(guī)鍍鋅板的腐蝕產(chǎn)物粗大且分布松散，而SuperDymaTM上的腐蝕產(chǎn)物因鎂元素的影響而更為致密，它們起著保護鍍層的作用。據(jù)了解，SuperDymaTM合金鍍層的保護能力為常規(guī)純鋅鍍層熱浸鍍鋅薄板的4倍左右。
此外，產(chǎn)品切邊處的基板曝露于大氣中，在曝露的早期階段便會產(chǎn)生紅銹。但SuperDymaTM的合金元素從切口附近的鍍層中溶出，并形成密實的腐蝕產(chǎn)物覆蓋住切口。如此一來，便有效抑制了切口腐蝕物的蔓延。
SuperDymaTM用途廣泛
雖然SuperDymaTM已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如電器和汽車制造，但其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域還是建筑領(lǐng)域。
高度抗震的模塊化活動房屋占據(jù)了日本大部分的住宅市場。長期以來，鍍鋅鋼板都被用于制造大梁、橫隔柵、桁架以及其他結(jié)構(gòu)件。在此類鋼板中，擁有Zn-5%-Al鍍層且耐腐蝕性極佳的鋼板產(chǎn)品在上述用途中使用最為廣泛。隨著日本三代住宅、百年住宅等的需求不斷增長，日本制鐵于2000年推出的SuperDymaTM作為Zn-5%-Al鍍層鋼板的替代品贏得了客戶的高度評價，目前已成為該應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)材料。
此外，在房屋建筑領(lǐng)域，天花板支撐用輥軋成型鋼主要由常規(guī)熱浸鍍鋅鋼板制成，而不銹鋼板有時用于室內(nèi)游泳池以及其他可能產(chǎn)生腐蝕的地方。由于在含氯環(huán)境下不銹鋼會產(chǎn)生紅銹，因此SuperDymaTM越來越多地被作為替代品使用。同時，SuperDymaTM還被用于制作電纜架、鐵甲板、輸送管、隔音墻、防風(fēng)網(wǎng)、建筑外面板、波紋沖孔板等。
除此之外，SuperDymaTM常被用于制作道路隔音墻、隧道構(gòu)造物以及火車站建筑物。由于道路和隧道構(gòu)造物均處于高度易腐蝕環(huán)境條件下，常規(guī)的鍍鋅件被認(rèn)為不具備充分的耐腐蝕性，SuperDymaTM則更為合適。
熱電廠、通信系統(tǒng)中繼設(shè)備、配電盤等也都大量采用SuperDymaTM。另外，借助于近幾年來光伏發(fā)電的迅速發(fā)展，SuperDymaTM在太陽能發(fā)電裝置構(gòu)造上的應(yīng)用亦得以快速發(fā)展。
從鋼材的耐腐蝕角度來看，農(nóng)業(yè)建筑長期處于嚴(yán)苛的環(huán)境條件下，溫度高且濕度大，其建筑結(jié)構(gòu)主要由Zn-5%-Al熱浸鍍鋅鋼板制成。如今，SuperDymaTM已經(jīng)成為一種非常有潛力的替代產(chǎn)品。此外，動物飼養(yǎng)房長期處于強堿性環(huán)境條件下，只能承受正常腐蝕條件的鋼材很快就會被腐蝕。SuperDymaTM更適合建造家禽棚舍、牛棚、豬舍以及堆肥庫等建筑。
此外，SuperDymaTM在以下領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景：
一是光伏發(fā)電。SuperDymaTM被用于制作住宅太陽能電池板支撐結(jié)構(gòu)已有10余年，并因其價格優(yōu)勢成功替代了后鍍鋅與鋁支撐件。近年來，日本新建了諸多大型光伏發(fā)電廠（Mega Solar Plants），鑒于SuperDymaTM在各大領(lǐng)域豐富的應(yīng)用參考經(jīng)驗，該材料被選作此類大型發(fā)電廠（尤其是位于鹽類侵蝕嚴(yán)重的沿海地區(qū)）電池板支撐結(jié)構(gòu)的首選材料。較之于常規(guī)材料，SuperDymaTM具有更好的耐腐蝕性能，且因材料重量更低而使得成本更低，因此目前該產(chǎn)品成為此用途的主要材料。
二是農(nóng)牧業(yè)。近年來，日本的農(nóng)牧業(yè)在長期衰退后有了新的變化，日本舉辦的農(nóng)牧業(yè)會展越來越多，促使更多的人在這一領(lǐng)域看到了新的商機。這主要是人們對食品的安全性、可靠性、供貨穩(wěn)定、產(chǎn)品差異化等需求不斷增長的結(jié)果。高科技種植農(nóng)作物設(shè)施（如圖）作為農(nóng)業(yè)發(fā)展新趨勢吸引了人們的注意，SuperDymaTM廣泛應(yīng)用于此類農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)的建設(shè)中，預(yù)計未來還要建造更多類似的設(shè)施。
三是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在沉寂了很長一段時間后，日本經(jīng)濟開始復(fù)蘇，同時伴隨著基礎(chǔ)設(shè)施改善與維護方面的需要。目前，SuperDymaTM已被用作各種建筑的抗震增強材料，在2020東京奧運會建筑工程項目的成功刺激下，其用途還將繼續(xù)擴展。
圖為高科技種植農(nóng)作物設(shè)施。（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
《中國冶金報》（2022年2月11日 02版二版）
