一種耐候金屬支撐結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述耐候金屬支撐結構的外表面具有自愈合防護涂層，應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構可良好地應用于多種支架體系戶外耐候使用過程中，制作方便，成本低廉，具有自修復功能，具有良好的戶外防護功能，使用壽命長，可大范圍推廣使用。
【專利說明】一種耐候金屬支撐結構
[0001]

【技術領域】
本發(fā)明涉及一種耐候金屬支撐結構【技術領域】，尤其涉及有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系，如太陽能裝置支架。

【背景技術】
[0002]太陽能利用系統(tǒng)中，通常在太陽能支架內安裝有太陽能光伏板組件，通過太陽能光伏板組件吸收太陽能進行利用，或者將太陽能支架用于支撐聚光反射鏡，通過反射鏡反射太陽光于集熱器構件上，將太陽光轉化成熱能進行利用。為實現高效率、低成本的利用太陽能，通常需要將太陽能構件規(guī)?；?，因此需要巨大的接收面積和眾多的太陽能支架用以支撐光伏電池組件或聚光反射鏡。太陽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，但防護效果并不理想，且在機械運轉的過程或維修期間不可避免的出現表面磕碰現象，造成外表面防護層的破壞；更為重要的是，太陽能支架系統(tǒng)對尺寸精度具有較高的要求，常規(guī)的鋼材加工后(無論冷熱加工)，目前通常需要進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，還會造成環(huán)境污染，更重要的是造成結構明顯變形，精度或外觀無法保證，必須進行二次修正；或者對常規(guī)的鋼材進行噴涂或者電鍍鋅等工藝處理；前者防護效果不佳，后者工藝處理過程中對環(huán)境污染較大；種種因素都無形中增加了耐候金屬支撐結構的加工成本。
[0003]再者，戶外常見一些對外觀要求較高的支撐結構，對其進行常規(guī)的金屬構件防護處理同樣出現上述問題。分布式光伏、光熱裝置，一般靠近生活生產區(qū)域安裝，其一般使用的碳鋼金屬支架發(fā)生腐蝕后，會產生紅銹斑并持續(xù)發(fā)展，污染到附近安裝區(qū)域，影響環(huán)境美觀。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述耐候金屬支撐結構的金屬材料外表面具有自愈合防護涂層，應用于有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系。
[0005]進一步地，所述自愈合防護涂層為鋅鋁鎂涂層，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，鎂硅元素的復合效果可進一步提高腐蝕抑制效率。
[0007]進一步地，所述自愈合防護涂層為在常規(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合涂層。
[0008]進一步地，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，所述的二次涂鍍復合涂層后再進行熱處理，以改善涂層防護效果。
[0010]進一步地，所述耐候金屬支撐結構應用于有精度要求的太陽能聚光光熱系統(tǒng)支架或太陽能聚光光伏系統(tǒng)支架或分布式光伏、光熱支架。
[0011]進一步地，所述耐候金屬支撐結構應用于有外觀要求的戶外設施金屬件，例如標牌或護欄等。
[0012]該耐候金屬支撐結構的表面涂有鋅鋁鎂涂層，其防護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得多，且鋅鋁鎂涂層具有切口保護功能，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)定的保護膜，在長時間段內并無腐蝕現象繼續(xù)發(fā)生，具有自愈合防護功能)，不需后續(xù)高溫度的表面處理工序也有很好的腐蝕防護能力，能有效保持結構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構，如太陽能聚光光熱系統(tǒng)支架，聚光光伏支架，分布式光伏系統(tǒng)支架，市政設施金屬件(標牌，護欄等等)。采用上述涂層材料，傳統(tǒng)的剪切焊鉚各種工藝對其加工面的涂層所造成的破壞能夠在一定時間內覆蓋愈合，不會產生持續(xù)大面積的嚴重腐蝕，保持支撐結構的機械強度。另夕卜，此類自愈合涂層，能有效避免金屬材料上各腐蝕點產生的紅銹持續(xù)生長擴大，防止銹跡污染附近安裝區(qū)域，保持美觀，適合日常可見的市政結構、分布式光伏、光熱等裝置的安裝使用。

【具體實施方式】
[0013]太陽能聚光光熱系統(tǒng)的支架，要求尺寸精度高，戶外使用壽命需要達到25年，因此支架金屬外表面需要很好的腐蝕防護，一般情況下，機加后再熱浸鋅，成本高，環(huán)境污染嚴重，尺寸精度無法保證。采用鍍鋅鋁鎂硅的板材即使加工過程包括剪切、打孔、焊接等多種工序，對涂鍍表面有很多破壞點，后續(xù)不再進行表面熱涂鍍處理以保持加工精度，但各項測試顯示產品仍能有效保證使用壽命。而采用鍍鋅鋁鎂硅，即所述自愈合防護涂層的板材制成耐候金屬支撐結構后作為太陽能聚光光熱系統(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構的金屬材料外表面具有自愈合防護涂層，所述自愈合防護涂層為鋅鋁鎂涂層，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，鎂硅元素的復合效果可進一步提高腐蝕抑制效率。所述自愈合防護涂層為在常規(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。所述的二次涂鍍復合涂層后再進行熱處理，以改善涂層防護效果。所述耐候金屬支撐結構也可應用于太陽能聚光光伏支架、分布式光伏支架、市政結構等支架體系，同時還可將所述耐候金屬支撐結構應用于有外觀要求的戶外設施金屬件，例如標牌或護欄等，也可達到相同效果。
[0014]經過實測結果表明，采用的具有自愈合功能的防護涂層為鋅鋁鎂涂層，成分為鋅82-85%、鋁10-12%、鎂3-5%及其它添加元素如硅時，鹽水噴霧實驗中，鍍有該鋅鋁鎂硅涂層的樣件母材及修補部位在1500小時內幾乎不產生紅銹，傳統(tǒng)鍍鋅母材的紅繡發(fā)生面積率已達3%，傳統(tǒng)鍍鋅母材的修補部位的紅銹發(fā)生面積率已經達到23%。中性鹽水周期實驗中，鍍有鋅鋁鎂硅涂層的樣件母材及修補部位在150周期內幾乎不產生紅銹，而傳統(tǒng)鍍鋅母材的紅繡發(fā)生面積率已達100% ;同時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小時浸潰時的鍍層溶解量低于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，強堿條件下，在350小時的同樣溶液的浸潰時間內，溶解量保持在20g/m2，沒有繼續(xù)發(fā)展，而其他材料(鍍鋅鋼板以及熱鍍鋅鋼板)在相同的時間內溶解量高達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)定的保護膜，在長時間段內并無腐蝕現象發(fā)生，具有自愈合防護功能。
[0017]在復合腐蝕試驗性能中，與不銹鋼鋼板相比，由于鍍有鋅鋁鎂硅涂層，90周期后只會出現白銹，而不銹鋼鋼板不僅在30周期時出現紅銹，且還有不斷發(fā)展的趨勢。
[0018]除了具有良好的防腐蝕性能，同時具有優(yōu)越的焊接性能。以點焊為例，在拉伸抗剪試驗中，鋼板厚度0.4mm時，點焊部位的拉伸抗剪強度可以滿足1.3kN的目標值，鋼板厚度3.2mm時，點焊部位的拉伸抗剪強度可以滿足30kN的目標值，鋼板厚度9.0mm時，點焊部位的拉伸抗剪強度可以滿足10kN的目標值。同時對宏觀斷面觀察表明，此時的焊點直徑為3.7mm，滿足了目標焊點直徑3.2mm。這兩點可以確認其具有良好的焊縫性能。同時，涂鍍鋼板進行點焊時，焊接部位的鋼板呈熔融狀態(tài)，但低熔點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，焊接性能不會受到影響。有時焊接金屬中有氣孔等殘留下來，但被確認在合適的條件下進行焊接時，焊接接縫強度不會劣化。
[0019]另外，目前市場上常規(guī)的鍍鋅或鍍鋅鋁合金層鋼板數量巨大，產能過剩，價格低廉，可通過在此類鋼板上再增加涂鍍鎂或鎂合金涂層的二次復合涂層方式，獲得具有自愈合防護功能的復合涂層，可以降低成本，充分利用過剩產能。在此類加工方式中，對復合涂層進行熱處理，將進一步增強復合涂層的防護能力。
[0020]顯而易見，在不偏離本發(fā)明的真實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，所有對于本領域技術人員來說可以預見的改變，都應包括在本權利要求書所涵蓋的范圍之內。本發(fā)明所要求保護的范圍由所述的權利要求書進行限定。
【權利要求】
1.一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述耐候金屬支撐結構的金屬材料外表面具有自愈合防護涂層，應用于有尺寸精度要求或外觀要求的支架體系。
2.根據權利要求1所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述自愈合防護涂層為鋅招鎂涂層，成分為含鋅、招、鎂及其它添加元素。
3.根據權利要求2所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述其它添加元素主要為硅。
4.根據權利要求3所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述自愈合防護涂層為在常規(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合涂層。
5.根據權利要求4所述的一種耐候金屬支撐結構，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.根據權利要求5所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述的二次涂鍍復合涂層后再進行熱處理，。
7.根據權利要求1所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述耐候金屬支撐結構應用于有精度要求的太陽能聚光光熱系統(tǒng)支架或太陽能聚光光伏系統(tǒng)支架或分布式光伏、光熱支架。
8.根據權利要求1所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述耐候金屬支撐結構應用于有外觀要求的戶外設施金屬件。
9.根據權利要求1所述的一種耐候金屬支撐結構，其特征在于，所述設施金屬件為標牌或護欄。
【文檔編號】F24J2/52GK104253577SQ201310259461
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權日:2013年6月26日
【發(fā)明者】劉陽 申請人:北京實力源科技開發(fā)有限責任公司