一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的外表面具有自愈合防護(hù)涂層，應(yīng)用于有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系。本發(fā)明提供的耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)可良好地應(yīng)用于多種支架體系戶外耐候使用過(guò)程中，制作方便，成本低廉，具有自修復(fù)功能，具有良好的戶外防護(hù)功能，使用壽命長(zhǎng)，可大范圍推廣使用。
【專利說(shuō)明】一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系，如太陽(yáng)能裝置支架。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中，通常在太陽(yáng)能支架內(nèi)安裝有太陽(yáng)能光伏板組件，通過(guò)太陽(yáng)能光伏板組件吸收太陽(yáng)能進(jìn)行利用，或者將太陽(yáng)能支架用于支撐聚光反射鏡，通過(guò)反射鏡反射太陽(yáng)光于集熱器構(gòu)件上，將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成熱能進(jìn)行利用。為實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的利用太陽(yáng)能，通常需要將太陽(yáng)能構(gòu)件規(guī)模化，因此需要巨大的接收面積和眾多的太陽(yáng)能支架用以支撐光伏電池組件或聚光反射鏡。太陽(yáng)能支架都布置于戶外，外部腐蝕比較厲害，需要在支架表面進(jìn)行表面處理，提高其耐候性能，傳統(tǒng)處理工藝為鍍鋁、鍍鋅或噴防銹漆等，但防護(hù)效果并不理想，且在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程或維修期間不可避免的出現(xiàn)表面磕碰現(xiàn)象，造成外表面防護(hù)層的破壞；更為重要的是，太陽(yáng)能支架系統(tǒng)對(duì)尺寸精度具有較高的要求，常規(guī)的鋼材加工后(無(wú)論冷熱加工)，目前通常需要進(jìn)行熱浸鋅處理才可滿足常年露天使用環(huán)境，不但效率低成本高，還會(huì)造成環(huán)境污染，更重要的是造成結(jié)構(gòu)明顯變形，精度或外觀無(wú)法保證，必須進(jìn)行二次修正；或者對(duì)常規(guī)的鋼材進(jìn)行噴涂或者電鍍鋅等工藝處理；前者防護(hù)效果不佳，后者工藝處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染較大；種種因素都無(wú)形中增加了耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的加工成本。
[0003]再者，戶外常見(jiàn)一些對(duì)外觀要求較高的支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行常規(guī)的金屬構(gòu)件防護(hù)處理同樣出現(xiàn)上述問(wèn)題。分布式光伏、光熱裝置，一般靠近生活生產(chǎn)區(qū)域安裝，其一般使用的碳鋼金屬支架發(fā)生腐蝕后，會(huì)產(chǎn)生紅銹斑并持續(xù)發(fā)展，污染到附近安裝區(qū)域，影響環(huán)境美觀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的金屬材料外表面具有自愈合防護(hù)涂層，應(yīng)用于有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系。
[0005]進(jìn)一步地，所述自愈合防護(hù)涂層為鋅鋁鎂涂層，成分為鋅、鋁、鎂及少量其它添加元素。
[0006]優(yōu)選地，所述添加元素主要為硅，鎂硅元素的復(fù)合效果可進(jìn)一步提高腐蝕抑制效率。
[0007]進(jìn)一步地，所述自愈合防護(hù)涂層為在常規(guī)種類的鍍鋅或鍍鋅鋁等涂層鋼材上再二次涂鍍鎂或鎂合金涂層所形成的復(fù)合涂層。
[0008]進(jìn)一步地，所述的鎂合金涂層為鎂鋁或鎂硅或鎂鋁硅合金。
[0009]優(yōu)選地，所述的二次涂鍍復(fù)合涂層后再進(jìn)行熱處理，以改善涂層防護(hù)效果。
[0010]進(jìn)一步地，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于有精度要求的太陽(yáng)能聚光光熱系統(tǒng)支架或太陽(yáng)能聚光光伏系統(tǒng)支架或分布式光伏、光熱支架。
[0011]進(jìn)一步地，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于有外觀要求的戶外設(shè)施金屬件，例如標(biāo)牌或護(hù)欄等。
[0012]該耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的表面涂有鋅鋁鎂涂層，其防護(hù)性能是普通鍍鋅鋼板的1(Γ20倍，使用壽命更是比鍍鋅鋼板和鍍鋁鋅板長(zhǎng)得多，且鋅鋁鎂涂層具有切口保護(hù)功能，即自愈合功能(鍍有鋅鋁鎂硅涂層的鋼板端部、切口斷面及涂層破壞處，由于能夠被含有Zn、Mg的腐蝕生成物所逐步覆蓋，形成新的穩(wěn)定的保護(hù)膜，在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)并無(wú)腐蝕現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生，具有自愈合防護(hù)功能)，不需后續(xù)高溫度的表面處理工序也有很好的腐蝕防護(hù)能力，能有效保持結(jié)構(gòu)的加工精度或外觀平整度，特別適合有精度或外觀要求的金屬結(jié)構(gòu)，如太陽(yáng)能聚光光熱系統(tǒng)支架，聚光光伏支架，分布式光伏系統(tǒng)支架，市政設(shè)施金屬件(標(biāo)牌，護(hù)欄等等)。采用上述涂層材料，傳統(tǒng)的剪切焊鉚各種工藝對(duì)其加工面的涂層所造成的破壞能夠在一定時(shí)間內(nèi)覆蓋愈合，不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)大面積的嚴(yán)重腐蝕，保持支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度。另夕卜，此類自愈合涂層，能有效避免金屬材料上各腐蝕點(diǎn)產(chǎn)生的紅銹持續(xù)生長(zhǎng)擴(kuò)大，防止銹跡污染附近安裝區(qū)域，保持美觀，適合日常可見(jiàn)的市政結(jié)構(gòu)、分布式光伏、光熱等裝置的安裝使用。

【具體實(shí)施方式】
[0013]太陽(yáng)能聚光光熱系統(tǒng)的支架，要求尺寸精度高，戶外使用壽命需要達(dá)到25年，因此支架金屬外表面需要很好的腐蝕防護(hù)，一般情況下，機(jī)加后再熱浸鋅，成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，尺寸精度無(wú)法保證。采用鍍鋅鋁鎂硅的板材即使加工過(guò)程包括剪切、打孔、焊接等多種工序，對(duì)涂鍍表面有很多破壞點(diǎn)，后續(xù)不再進(jìn)行表面熱涂鍍處理以保持加工精度，但各項(xiàng)測(cè)試顯示產(chǎn)品仍能有效保證使用壽命。而采用鍍鋅鋁鎂硅，即所述自愈合防護(hù)涂層的板材制成耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)后作為太陽(yáng)能聚光光熱系統(tǒng)的支架，具有很好的耐候性能，可以滿足太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)支架戶外壽命使用要求。所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的金屬材料外表面具有自愈合防護(hù)涂層，所述自愈合防護(hù)涂層為鋅鋁鎂涂層，成分為鋅、鋁、鎂及少量其它添加元素，優(yōu)選地，所述添加元素主要為硅，鎂硅元素的復(fù)合效果可進(jìn)一步提高腐蝕抑制效率。所述自愈合防護(hù)涂層為在常規(guī)種類的鍍鋅或鍍鋅鋁等涂層鋼材上再二次涂鍍鎂或鎂合金涂層所形成的復(fù)合涂層。所述的鎂合金涂層為鎂鋁或鎂硅或鎂鋁硅合金。所述的二次涂鍍復(fù)合涂層后再進(jìn)行熱處理，以改善涂層防護(hù)效果。所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于太陽(yáng)能聚光光伏支架、分布式光伏支架、市政結(jié)構(gòu)等支架體系，同時(shí)還可將所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于有外觀要求的戶外設(shè)施金屬件，例如標(biāo)牌或護(hù)欄等，也可達(dá)到相同效果。
[0014]經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)結(jié)果表明，采用的具有自愈合功能的防護(hù)涂層為鋅鋁鎂涂層，成分為鋅82-85%、鋁10-12%、鎂3-5%及其它添加元素如硅時(shí)，鹽水噴霧實(shí)驗(yàn)中，鍍有該鋅鋁鎂硅涂層的樣件母材及修補(bǔ)部位在1500小時(shí)內(nèi)幾乎不產(chǎn)生紅銹，傳統(tǒng)鍍鋅母材的紅繡發(fā)生面積率已達(dá)3%，傳統(tǒng)鍍鋅母材的修補(bǔ)部位的紅銹發(fā)生面積率已經(jīng)達(dá)到23%。中性鹽水周期實(shí)驗(yàn)中，鍍有鋅鋁鎂硅涂層的樣件母材及修補(bǔ)部位在150周期內(nèi)幾乎不產(chǎn)生紅銹，而傳統(tǒng)鍍鋅母材的紅繡發(fā)生面積率已達(dá)100% ;同時(shí)能夠保證深沖部位的防腐蝕性能，能夠保證在60周期后不生銹。
[0015]其耐酸堿性能比較優(yōu)異，在5%Nacl溶液24小時(shí)浸潰時(shí)的鍍層溶解量低于20g/m2，而其他材料(普通鍍鋅鋼板以及普通鋼板，以及熱鍍鋅鋼板)的溶解量皆高于20g/m2 ;其耐堿性能尤其優(yōu)異，強(qiáng)堿條件下，在350小時(shí)的同樣溶液的浸潰時(shí)間內(nèi)，溶解量保持在20g/m2，沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展，而其他材料(鍍鋅鋼板以及熱鍍鋅鋼板)在相同的時(shí)間內(nèi)溶解量高達(dá)140g/m2。
[0016]并且，鍍有鋅鋁鎂硅涂層的鋼板端部及斷面由于被含有Zn、Mg的腐蝕生成物所覆蓋，形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)并無(wú)腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，具有自愈合防護(hù)功能。
[0017]在復(fù)合腐蝕試驗(yàn)性能中，與不銹鋼鋼板相比，由于鍍有鋅鋁鎂硅涂層，90周期后只會(huì)出現(xiàn)白銹，而不銹鋼鋼板不僅在30周期時(shí)出現(xiàn)紅銹，且還有不斷發(fā)展的趨勢(shì)。
[0018]除了具有良好的防腐蝕性能，同時(shí)具有優(yōu)越的焊接性能。以點(diǎn)焊為例，在拉伸抗剪試驗(yàn)中，鋼板厚度0.4mm時(shí)，點(diǎn)焊部位的拉伸抗剪強(qiáng)度可以滿足1.3kN的目標(biāo)值，鋼板厚度3.2mm時(shí)，點(diǎn)焊部位的拉伸抗剪強(qiáng)度可以滿足30kN的目標(biāo)值，鋼板厚度9.0mm時(shí)，點(diǎn)焊部位的拉伸抗剪強(qiáng)度可以滿足10kN的目標(biāo)值。同時(shí)對(duì)宏觀斷面觀察表明，此時(shí)的焊點(diǎn)直徑為3.7mm，滿足了目標(biāo)焊點(diǎn)直徑3.2mm。這兩點(diǎn)可以確認(rèn)其具有良好的焊縫性能。同時(shí)，涂鍍鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)，焊接部位的鋼板呈熔融狀態(tài)，但低熔點(diǎn)的鍍層在此以前就被擠出到焊接部周邊。因此，鍍層基本上從焊接部被排除，焊接性能不會(huì)受到影響。有時(shí)焊接金屬中有氣孔等殘留下來(lái)，但被確認(rèn)在合適的條件下進(jìn)行焊接時(shí)，焊接接縫強(qiáng)度不會(huì)劣化。
[0019]另外，目前市場(chǎng)上常規(guī)的鍍鋅或鍍鋅鋁合金層鋼板數(shù)量巨大，產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格低廉，可通過(guò)在此類鋼板上再增加涂鍍鎂或鎂合金涂層的二次復(fù)合涂層方式，獲得具有自愈合防護(hù)功能的復(fù)合涂層，可以降低成本，充分利用過(guò)剩產(chǎn)能。在此類加工方式中，對(duì)復(fù)合涂層進(jìn)行熱處理，將進(jìn)一步增強(qiáng)復(fù)合涂層的防護(hù)能力。
[0020]顯而易見(jiàn)，在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前提下，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化。因此，所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以預(yù)見(jiàn)的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)的金屬材料外表面具有自愈合防護(hù)涂層，應(yīng)用于有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述自愈合防護(hù)涂層為鋅招鎂涂層，成分為含鋅、招、鎂及其它添加元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述其它添加元素主要為硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述自愈合防護(hù)涂層為在常規(guī)種類的鍍鋅或鍍鋅鋁等涂層鋼材上再二次涂鍍鎂或鎂合金涂層所形成的復(fù)合涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的鎂合金涂層為鎂鋁或鎂硅或鎂鋁硅合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的二次涂鍍復(fù)合涂層后再進(jìn)行熱處理，。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于有精度要求的太陽(yáng)能聚光光熱系統(tǒng)支架或太陽(yáng)能聚光光伏系統(tǒng)支架或分布式光伏、光熱支架。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于有外觀要求的戶外設(shè)施金屬件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候金屬支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述設(shè)施金屬件為標(biāo)牌或護(hù)欄。
【文檔編號(hào)】F24J2/52GK104253577SQ201310259461
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】劉陽(yáng) 申請(qǐng)人:北京實(shí)力源科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司