《建筑裝飾材料》 課件 第九章　金屬材料

第一節(jié)金屬裝飾材料概述第三節(jié)銅及銅合金材料第二節(jié)不銹鋼及彩鋼材料第九章金屬材料555第四節(jié)鋁及鋁合金材料1.

了解金屬裝飾材料的特點(diǎn)和用途。2.

了解不銹鋼的特性和建筑裝飾用不銹鋼制品的類型、應(yīng)用。3.

了解銅、銅合金的性能和應(yīng)用。4.

了解鋁、鋁合金的性能和建筑裝飾用鋁合金制品的種類、特點(diǎn)和應(yīng)用。5.

能識別各種金屬裝飾材料并熟悉其相關(guān)性能，能正確選擇和運(yùn)用金屬裝飾材料。學(xué)習(xí)目標(biāo)556557使用各種金屬裝飾建筑物，有著悠久的歷史。北京頤和園中的銅亭，山東泰山頂上的銅殿，云南昆明的金殿，西藏布達(dá)拉宮金碧輝煌的裝飾，法國巴黎的埃菲爾鐵塔等，在這些建筑物上，金屬材料賦予了它們獨(dú)特的藝術(shù)魅力；在現(xiàn)代建筑物中，金屬材料更以其獨(dú)特的性能贏得了建筑師的青睞，從高層建筑物的金屬鋁門窗到圍墻、柵欄、陽臺、入口、柱面等，金屬材料無處不在，如圖所示。用作建筑裝飾的金屬材料正向金屬板材和型材方向發(fā)展，如今金屬型材已得到廣泛應(yīng)用。金屬板材和型材有鋁質(zhì)裝飾板及型材、銅浮雕藝術(shù)裝飾板、彩色不銹鋼板及型材、彩色壓型鋼板等，它們滿足了人們各種更高的裝飾需要。558布達(dá)拉宮埃菲爾鐵塔金屬裝飾材料概述第一節(jié)559560一、金屬材料的種類金屬材料是指具有光澤、延展性，容易導(dǎo)電、傳熱的材料。金屬材料通常分為黑色金屬材料、有色金屬材料和特種金屬材料。黑色金屬材料是指以鐵元素為基本成分的金屬及其合金制成的材料，有色金屬材料是指鐵以外的其他金屬及其合金制成的材料，特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料。金屬材料在建筑裝飾工程中，從使用性質(zhì)與要求上看分為結(jié)構(gòu)承重材料和飾面材料。結(jié)構(gòu)承重材料較為厚重，起支撐和固定作用，多用作骨架、支柱、扶手、爬梯等；飾面材料通常較薄且易于加工處理，對表面精度要求較高，如各種飾面板等。561二、金屬裝飾材料的特點(diǎn)金屬裝飾材料具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，能抵抗沖擊載荷的作用；具有導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；延展性好，能進(jìn)行冷彎、冷拉、冷拔或冷軋等，能制成各種型材、板材和線材，能進(jìn)行焊接、鉚接等，可做成大尺寸的構(gòu)件，尺寸精度好；具有輕盈、高雅、光彩奪目且有力度等優(yōu)點(diǎn)。金屬裝飾材料的缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本較高，耐高溫性差。562三、金屬裝飾材料的用途金屬裝飾材料與其他建筑裝飾材料相比具有較高的強(qiáng)度，能承受較大的變形，材質(zhì)均勻、耐久性好，能通過加工制成各種制品和型材，所以它被廣泛地應(yīng)用于建筑裝飾工程中。目前廣泛應(yīng)用的金屬裝飾材料有鋼材、鋁材、銅材等。1.?鋼材普通鋼材金屬感強(qiáng)、美觀大方，在普通鋼材基體中可添加多種元素或在基體表面上可進(jìn)行藝術(shù)處理，它越來越多地被用在現(xiàn)代建筑裝飾中。常用的裝飾鋼材有不銹鋼制品、彩色涂層鋼板、建筑壓型鋼板、輕鋼龍骨等。5632.?鋁材鋁材具有良好的延展性，易加工成長板、管、線及箔等型材，主要用于制造鋁箔、鋁錠，冶煉鋁合金，制作電線、電纜及配制合金。由于純鋁強(qiáng)度低，故不能作為結(jié)構(gòu)材料使用。在鋁中加入合金元素后，其機(jī)械性能明顯提高，既可以用于建筑物的裝修，還可以用于制作輕質(zhì)復(fù)合隔墻中的龍骨、吊頂中的主龍骨、欄桿、扶手、格柵、窗、門、管、殼以及絕熱材料、防潮材料等。5643.?銅材銅材強(qiáng)度較低、塑性較高，具有良好的延展性，較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、易加工性，主要用于制造導(dǎo)電器材或配制各種銅合金，不宜直接用作結(jié)構(gòu)材料。它可用于制作賓館、旅店、商廈等的樓梯扶手、欄桿、防滑條、銅包柱等。它美觀雅致、光亮耐久，可烘托出華麗高雅的氛圍。在銅中摻入合金元素可制成銅合金，銅合金的強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能優(yōu)于銅的，銅合金可用于制作門窗、銅合金骨架、銅合金壓型板、各種燈具及家具等。不銹鋼及彩鋼材料第二節(jié)565566建筑用鋼材包括各種型鋼、鋼板、鋼管，以及制作鋼筋混凝土用的鋼筋和鋼絲。它是建筑工程中應(yīng)用較廣、非常重要的建筑材料之一。鋼材具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)和特性：一是材質(zhì)均勻、性能可靠；二是有較高的強(qiáng)度和較好的可塑性、韌性，可承受各種性質(zhì)的荷載；三是有優(yōu)良的加工性，可焊、可鉚，可制成各種形狀的型材和零件。從裝飾角度看，普通鋼材能給人金屬感強(qiáng)、美觀大方的感覺，也可根據(jù)需要在其基體表面上進(jìn)行藝術(shù)處理。567一、不銹鋼及其制品1.?不銹鋼的特性鐵礦石經(jīng)過冶煉后可得到鐵（含碳量大于2%），鐵再經(jīng)過精煉可得到鋼（含碳量小于2%）。普通鋼材易遭銹蝕損壞。鋼材的損壞有2種情況：一種是化學(xué)腐蝕，即在常溫下鋼材表面受到氧化而生成氧化膜層；另一種是電化學(xué)腐蝕，這是因?yàn)殇摬脑谳^潮濕的空氣中，其表面會(huì)因發(fā)生“微電池”作用而腐蝕。鋼材腐蝕大多屬于電化學(xué)腐蝕。568不銹鋼是在鋼中加入鉻元素（主加元素）等制成的合金鋼，事實(shí)表明，鉻元素含量越高，不銹鋼的抗腐蝕性越好，除鉻元素外，不銹鋼中還含有鎳、錳、鈦、硅等元素。這些元素能影響不銹鋼的強(qiáng)度、可塑性、韌性和耐腐蝕性。耐腐蝕性是不銹鋼具有的最顯著的特性之一。不銹鋼耐腐蝕性的原因是鉻的性質(zhì)比較活潑，在不銹鋼中，鉻能先與環(huán)境中的氧發(fā)生作用生成一層與不銹鋼基體牢固結(jié)合的致密氧化膜層（稱鈍化膜），它能使不銹鋼得到保護(hù)，不易生銹。不銹鋼的另一特性是表面光澤度高。5692.?不銹鋼的分類按照所添加元素的不同，不銹鋼可分為鉻不銹鋼、鎘鎳不銹鋼和高錳低鉻不銹鋼等。按照耐腐蝕性能不同，不銹鋼可分為耐酸鋼和不銹鋼。能抵抗大氣腐蝕作用的鋼材為不銹鋼，能抵抗一些化學(xué)介質(zhì)（如酸液等）侵蝕的鋼材為耐酸鋼。根據(jù)組織特點(diǎn)不同，不銹鋼可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。570不銹鋼按外表色彩不同可分為普通不銹鋼和彩色不銹鋼，按表面形狀不同可分為平面板和花紋板。彩色不銹鋼板是用化學(xué)鍍膜、化學(xué)浸漬等方法對普通不銹鋼板進(jìn)行表面處理后制得的，如圖所示。彩色不銹鋼板5713.?不銹鋼制品及其應(yīng)用建筑裝飾用不銹鋼制品主要有板材和管材，其中板材應(yīng)用最為廣泛。不銹鋼板材一般為薄材，厚度大多小于2.0mm。建筑裝飾用不銹鋼板材通常按照板材的反光率不同分為鏡面板或光面板、壓光板和浮雕板。鏡面板表面光滑光亮，反光率可達(dá)90%以上，表面有獨(dú)特的映象效果，常用作室內(nèi)墻面或柱面，可形成高光部分，獨(dú)具魅力。為使鏡面板表面在加工和施工過程中不受損害，常在其上加一層塑料保護(hù)膜，待竣工后再揭去。5724.?不銹鋼的選用建筑裝飾用不銹鋼在選用時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）考慮裝飾效果。不銹鋼的裝飾效果由其光澤、色調(diào)和質(zhì)感體現(xiàn)。（2）考慮使用條件。不銹鋼所處的使用環(huán)境不同，能承受污染和腐蝕介質(zhì)的作用程度也不同。（3）考慮構(gòu)造要求。裝修時(shí)，若直接采用過薄的板材裝飾，薄板會(huì)由于剛度較小而易變形，所以應(yīng)該選擇厚度較大的不銹鋼板材。（4）考慮工程造價(jià)。不銹鋼的價(jià)格較高，所以應(yīng)合理選擇不銹鋼的類型、厚度及表面處理方式。573二、彩色涂層鋼板和彩色壓型鋼板1.?彩色涂層鋼板隨著材料工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，多功能復(fù)合材料的發(fā)展日新月異，不斷涌現(xiàn)新品種，彩色涂層鋼板就是一種新型復(fù)合金屬板材。彩色涂層鋼板是由冷軋板或鍍鋅鋼板（鋼帶）經(jīng)表面處理，涂以各種保護(hù)層、裝飾涂層制成的建筑裝飾材料。彩色涂層鋼板的基體鋼板與涂層的結(jié)合方法有薄膜層壓法和涂料涂覆法，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，彩色涂層鋼板大致可分為以下幾種。574（1）涂裝鋼板。它是用鍍鋅鋼板作為基底，在其正背面都進(jìn)行涂裝，以保證其耐腐蝕性能的。（2）PVC鋼板。PVC鋼板有2種類型，一種是用涂布PVC糊的方法生產(chǎn)的，稱為涂布PVC鋼板；另一種是將已成型的印花或壓花PVC膜貼在鋼板上，稱為貼膜PVC鋼板。（3）隔熱涂裝鋼板。在彩色涂裝鋼板的背面貼上15～17mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料或硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，可用來提高涂裝鋼板的隔熱、隔聲性能。（4）高耐久性涂層鋼板。氟塑料和丙烯酸樹脂耐老化性能好，將它們用在鋼板表面涂層上，能提高鋼板的耐久性、耐腐蝕性。5752.?彩色壓型鋼板彩色壓型鋼板是指將鍍鋅鋼板用成型機(jī)軋制出各種異形斷面，再在其表面涂敷各種耐腐蝕涂料或烤漆制成的輕型復(fù)合板材，生產(chǎn)它時(shí)也可以直接用彩色涂層鋼板壓制。鍍鋅鋼板厚度只有0.5～1.2mm，屬于薄型鋼板，但是被軋制加工成壓型鋼板后（斷面為V形、U形、梯形或波形等），它的抗彎強(qiáng)度大大提高，如圖所示。彩色壓型鋼板5763.?其他裝飾板材（1）搪瓷裝飾板。搪瓷裝飾板是在鋼板、鑄鐵板的表面上涂刷一層無機(jī)物，再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使無機(jī)物與基底材料牢固附著在一起而制成的一種金屬裝飾板材。（2）塑料復(fù)合板。塑料復(fù)合板是在鋼板表面覆上一層0.2～0.4

mm厚的半硬質(zhì)聚氯乙烯塑料膜制成的。它具有絕緣性好、耐磨損、耐沖擊和耐潮濕等特性，還具有良好的延展性及加工性，板材彎曲180°塑料層不會(huì)脫離于鋼板。銅及銅合金材料第三節(jié)577578一、銅及其應(yīng)用銅是廣泛用于裝飾建筑物及制作各種零部件的一種有色金屬。銅在地殼中儲(chǔ)藏量不大，約占0.01%，且在自然界中很少以游離狀態(tài)存在，多是以化合物狀態(tài)存在的。煉銅的礦石有：黃銅礦（CuFeS2）、輝銅礦（Cu2S）、斑銅礦（Cu5FeS4）、赤銅礦（Cu2O）和孔雀石［Cu2（OH）2CO3］等。銅是一種容易精煉的金屬材料。銅最初是用于制造武器的，后來又用于制造生活用品，如銅質(zhì)盆、銅鏡、宗教祭品、貨幣和裝飾品等。579純銅表面被氧化生成氧化銅膜后呈紫紅色，故稱其為紫銅，它屬于有色貴金屬，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性，以及良好的延展性、塑性和易加工性，能壓延成薄片（純銅片），拉成很細(xì)的絲（銅線材）；但純銅強(qiáng)度較低，不宜直接作為結(jié)構(gòu)材料，它主要用于制造導(dǎo)電器材或配制銅合金。在古建筑物中，銅材是一種高檔的裝飾材料，用于制作宮廷、寺廟、紀(jì)念性建筑物以及商店的銅字招牌等；在現(xiàn)代建筑物中，銅仍然是高級的裝飾材料，北京、上海、廣州等各地的高級賓館、商廈也常用銅作裝飾，它能帶來光彩耀目、富麗堂皇的裝飾效果。580二、銅合金及其應(yīng)用銅合金是在銅中摻入鋅、錫等元素制成的，它既保持了銅的良好塑性和耐腐蝕性，又比純銅有更好的強(qiáng)度、硬度等。常用的銅合金有黃銅、白銅和青銅。銅和鋅的合金稱為黃銅。黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅。銅中只加入鋅元素時(shí)稱為普通黃銅。普通黃銅呈金黃色或黃色，色澤隨著含鋅量的增加而逐漸變淡。為了進(jìn)一步改善普通黃銅的力學(xué)性能和提高其耐腐蝕性，可在它的基礎(chǔ)上再加入鉛、錳、錫、鋁等合金元素來配制特殊黃銅。581銅合金裝飾材料的特點(diǎn)之一是呈金色，常替代稀有的、價(jià)值昂貴的金在建筑裝飾中作為點(diǎn)綴。古希臘的宗教建筑物和宮殿多以金、銅等進(jìn)行裝飾、做雕塑，具有傳奇色彩的帕特農(nóng)神廟大門為銅質(zhì)鍍金門。中國盛唐時(shí)期的宮廷建筑物也多以金、銅來裝飾，人們認(rèn)為以金或銅來裝飾建筑物是高貴和權(quán)勢的象征?，F(xiàn)代建筑裝飾中，顯耀的門廳門配以銅質(zhì)把手、門鎖、執(zhí)手，螺旋式樓梯扶手欄桿選用銅質(zhì)管材，踏步上安裝銅質(zhì)防滑條，水龍頭、淋浴器配件、各種燈具等采用銅合金制作，無疑會(huì)打造出豪華、高貴的裝飾效果。582銅合金的另一個(gè)應(yīng)用是制作銅粉，俗稱“金粉”，這是一種由銅合金制成的金色顏料，主要成分為銅及少量的鋅、鋁、錫等金屬，常用于調(diào)制裝飾涂料，代替“貼金”。銅合金經(jīng)冷加工所形成的板材、板帶，多用于室內(nèi)柱面、門廳及挑檐包面等部位的裝飾，也可以用來加工制作燈箱和各種燈飾物。銅合金裝飾材料的裝飾效果很好，既能打造現(xiàn)代風(fēng)格，也能打造古典風(fēng)格，是一種極佳的裝飾材料。另外，它能夠與鐵藝結(jié)合使用，豐富鐵藝的細(xì)部造型。鋁及鋁合金材料第四節(jié)583584鋁是地殼中含量很豐富的一種金屬元素，但鋁提煉較困難，提煉過程能耗較高（約是鋼冶煉能耗的2倍），這一直限制著其在建筑工程中的應(yīng)用。近幾十年來，能源工業(yè)不斷發(fā)展，電能成本不斷下降，使鋁逐步被廣泛應(yīng)用，它在建筑和裝飾工程方面顯示出了其他金屬材料所不能比擬的優(yōu)勢。一、鋁的性質(zhì)鋁是一種銀白色的輕金屬，熔點(diǎn)為660℃，密度為2.7g/cm3，只有鋼密度的1/3左右，它是建筑物中各種輕結(jié)構(gòu)的基本組成材料之一。585鋁的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，和氧的親和能力強(qiáng)。在自然狀況下暴露，鋁的表面易生成一層致密堅(jiān)固的氧化鋁薄膜，該薄膜可以阻止鋁繼續(xù)氧化，從而起到保護(hù)作用，還可以幫助鋁抵抗硝酸、醋酸的腐蝕。但由于純鋁的氧化膜厚度只有0.1μm，所以它的耐蝕能力也是有限的，比如純鋁不能與濃硫酸、濃鹽酸、濃氫氟酸及強(qiáng)堿接觸，否則會(huì)發(fā)生腐蝕性化學(xué)反應(yīng)。另外，鋁的電極電位較低，在有電解質(zhì)存在時(shí)，與高電極電位的金屬接觸會(huì)形成微電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。586鋁具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，被廣泛地用于制造導(dǎo)電材料、導(dǎo)熱材料。鋁具有良好的延展性，有良好的塑性，其伸長率可達(dá)50%，易于加工成板、管、線及箔等。鋁的強(qiáng)度和硬度較低，常用冷加工的方法加工成鋁制品。鋁在低溫環(huán)境中，仍有較好的機(jī)械性能，因此鋁常作為低溫材料用在冷凍食品的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備中。587二、鋁合金的特性和分類為了提高鋁的實(shí)用價(jià)值，改變鋁的某些性能，可在鋁中加入一定量的銅、鎂、錳、硅、鋅等元素來制作鋁合金。在鋁中加入合金元素既能保持鋁質(zhì)量輕的特點(diǎn)，同時(shí)也能提高它的機(jī)械性能。鋁合金屈服強(qiáng)度可達(dá)210～500MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)380～550MPa，有比較高的比強(qiáng)度，是一種典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。它的耐腐蝕性較好，同時(shí)耐低溫性也較好。鋁合金易著色，有較好的裝飾性，不僅能用于裝飾建筑，還能用作建筑物的結(jié)構(gòu)，但一般不能作為獨(dú)立承重的大跨度結(jié)構(gòu)材料使用。5881.?變形鋁合金變形鋁合金是通過利用沖壓、彎曲、輥軋等方法加工鋁合金制成的，常用的變形鋁合金有防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金等。變形鋁合金可以用來拉制管材、型材和有各種形狀斷面的嵌條。2.?鑄造鋁合金鑄造鋁合金是供不同種類的模型和方法鑄造零件用的鋁合金，按照主要元素含量不同，鑄造鋁合金可以分為鑄造鋁硅合金、鑄造銅鋁合金、鑄造鋁鎂合金及鑄造鋁鋅合金。鑄造鋁合金可用來澆鑄各種形狀的零件。589三、鋁合金的表面處理鋁合金表面的自然氧化膜薄而軟，耐腐蝕性較差，在較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)的作用下，不能起到有效的保護(hù)作用。為了進(jìn)一步提高鋁合金的耐磨、耐腐蝕、耐光和耐候等性能，可用人工方法來提高其氧化膜的厚度，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行表面著色處理，可提高其裝飾效果，這就是鋁合金的表面處理流程，它主要包括表面預(yù)處理、氧化處理、表面著色處理和封孔處理。1.?表面預(yù)處理鋁合金表面往往存在著不同程度的污垢和缺陷，如灰塵、擦痕、油污等，在表面處理之前必須對其進(jìn)行清潔，使其裸露出純凈的基體。表面預(yù)處理主要包括除油、除堿腐蝕、中和及水洗等工序。5902.?氧化處理為增加鋁合金表面氧化膜的厚度，要對其進(jìn)行人工氧化處理。常用的氧化處理方法有陽極氧化處理法和化學(xué)氧化處理法2種。（1）陽極氧化處理法。陽極氧化處理法就是通過控制氧化條件和工藝參數(shù)，使已處理的鋁合金表面形成比自然氧化膜厚得多的氧化膜。陽極氧化實(shí)質(zhì)上就是水的電解。（2）化學(xué)氧化處理法。化學(xué)氧化處理法就是將鋁材放在弱酸性或弱堿性溶液中，使其部分基體金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以使其表面的自然氧化膜增厚或生成一些其他氧化膜。5913.?表面著色處理經(jīng)表面預(yù)處理或氧化處理后的鋁合金，再對其進(jìn)行表面著色處理，可以增加其裝飾性。表面著色處理后，鋁合金表面會(huì)變成金色、灰色、暗紅色、銀白色、青銅色、黑色、茶褐色、紫紅色等。表面著色處理的方法有自然著色法、金屬鹽電解著色法、化學(xué)浸漬著色法、樹脂粉末靜電噴涂法、涂漆法等。最常用的是自然著色法和金屬鹽電解著色法。5924.?封孔處理經(jīng)氧化處理和表面著色處理后的鋁合金的膜層為多孔狀結(jié)構(gòu)的，具有極強(qiáng)的吸附能力，很容易因吸附有害物質(zhì)而被污染或早期腐蝕，因此在鋁合金使用之前要采取一定方法將多孔膜層封閉，使其喪失吸附能力，從而提高膜層的防污性和耐腐蝕性，這一處理過程稱為封孔處理。常用的封孔處理方法有水合封孔、無機(jī)鹽溶液封孔和透明有機(jī)涂層封孔。593四、常用鋁合金制品建筑裝飾用鋁合金制品主要有鋁合金門窗