COR-TEN: Nguồn gốc của thép kháng thời tiết

Thép chịu thời tiết được phát triển lần đầu tiên bởi Tập đoàn Thép Hoa Kỳ vào những năm 1930. Họ đang tìm kiếm một hợp kim thép cho xe phễu chở quặng mà họ sẽ sử dụng để chuyển quặng sắt và than vào lò nung. Họ cần một hợp kim thép chắc chắn hơn, bền hơn, có độ cứng đặc biệt và không cần sơn. Mãi sau này, họ mới nhận ra hợp kim này có những đặc tính chống ăn mòn thú vị có thể được bán trên thị trường trong các ngành công nghiệp khác, vì vậy họ đã đăng ký nhãn hiệu COR-TEN® cho hợp kim thép chống ăn mòn này. COR là viết tắt của khả năng chống ăn mòn và TEN là viết tắt của độ bền kéo (Tension-strenght). (Ngày nay, trong khi thuật ngữ Corten và COR-TEN được sử dụng thay thế cho nhau thì COR-TEN® là sản phẩm đã đăng ký nhãn hiệu của US Steel.)

Tuy nhiên, thép không được giới thiệu như một kim loại kiến ​​trúc cho đến những năm 1950. Năm 1964, Trụ sở chính của John Deere, ở Moline, Illinois, được khai trương và là một trong những công trình kiến ​​trúc lớn đầu tiên được bọc thép chống chịu thời tiết. Eero Saarinen đã thiết kế khu phức hợp John Deere nhưng thật không may, ông đã qua đời trước khi nó hoàn thành.

William Hewitt, khi đó là chủ tịch của công ty John Deere, cho biết:

“Bảy tòa nhà phải có ý tưởng hoàn toàn hiện đại nhưng không được tạo ra hiệu ứng quá phức tạp hoặc bóng bẩy. Thay vào đó, chúng nên ‘thực tế’ và chắc chắn hơn"

Richard Serra Sculpture

Saarinen đã chọn loại thép chịu thời tiết đặc biệt này, Corten, để ăn mòn và mang lại tông màu đất cũng như cảm giác “thực tế” mà khách hàng của mình mong muốn. Ông biết kim loại sẽ già đi một cách tự nhiên và tạo ra cảm giác trầm, tự nhiên khi lớp oxit dày lên hình thành. Lớp oxit bề mặt đậm đặc có tông màu đỏ nâu tự nhiên, bền và ổn định.

Nhiều nhà thiết kế cũng đã kết hợp thép phong hóa vào tác phẩm của họ, nổi tiếng nhất là Richard Serra. Serra đã sử dụng các tấm thép chống chịu thời tiết trên nhiều tác phẩm điêu khắc khổng lồ được tìm thấy trên khắp thế giới.

Nghệ sĩ tối giản vĩ đại Donald Judd cũng sử dụng thép phong hóa trong các tác phẩm của mình. Judd thường làm phong hóa trước các tấm lớn và sau đó cho phép chúng tiếp tục oxy hóa ngoài trời ở Marfa, Texas. Ông cũng tạo ra những bức tường thép chống chịu thời tiết nhỏ hơn, nơi ông xử lý lớp oxit bề mặt để tạo ra vẻ ngoài mịn như nhung.

Dễ gia công, có thể hàn và giờ đây với bề mặt hoàn thiện hấp dẫn, thép chịu thời tiết đang mang lại giá trị và nguồn cảm hứng mới cho nhà thiết kế và nghệ sĩ.

Thép phong hóa là gì?

Trong bối cảnh nghệ thuật và kiến ​​trúc, thép hiếm khi được sử dụng không tráng phủ vì chúng có xu hướng hấp thụ độ ẩm và phát triển oxit xốp và dễ vỡ thường được gọi là rỉ sét. Lớp phủ có thể bao gồm một lớp kẽm hy sinh, như trong quá trình mạ điện nơi thép được mạ điện.

Hoặc ngâm vào bồn kẽm nóng chảy. Các lớp phủ kim loại khác được sử dụng phổ biến là lớp phủ nhôm-kẽm và Galfan™, sự kết hợp giữa kẽm và kim loại đất hiếm. Tất cả đều được coi là lớp phủ hy sinh của các kim loại khác liên quan đến việc bảo vệ thép cơ bản bằng cách cung cấp các electron của chúng cũng như đóng vai trò là lớp phủ rào cản.

Ngoài tác dụng chống rỉ sét trước thời tiết, còn có các phương pháp xử lý tạo ra lớp phủ bảo vệ màu xanh hoặc đen trên thép, chẳng hạn như thép đen Oscura. Chúng liên quan đến sự tích hợp của muối kim loại trên bề mặt thép. Có một số sự khuếch tán của sắt vào các lớp phủ này để tạo ra muối sẫm màu, sunfua, photphat hoặc selenua. Không có tác dụng bảo vệ như lớp phủ kẽm hy sinh trong quy trình mạ kẽm, những lớp phủ này thường được áp dụng cho các chi tiết, miếng và khu vực nhỏ hơn.

Thép phong hóa, với đặc tính mang đồng, tạo thành hàng rào oxit đặc biệt riêng trên bề mặt. Rào cản này phát triển hướng ra ngoài và hướng vào trong từ bề mặt. Không giống như rỉ sét thông thường, oxit hình thành trên thép phong hóa là một loại ferro-oxyhydroxide dày, không thấm nước, giúp kim loại cơ bản có khả năng chống ăn mòn cao. Dưới đây là một số lớp phủ phổ biến nhất được áp dụng khi cần thiết cho thiết kế nội thất và ngoại thất, trong nghệ thuật và kiến ​​trúc.

Lớp phủ bề mặt trên thép được sử dụng trong nghệ thuật và kiến ​​trúc

• Được phủ bằng các kim loại khác – kẽm, nhôm kẽm, tấm crom
• Ôxit kim loại – xử lý làm đen, làm xanh và phốt phát
• Được phủ bằng sơn – sơn hữu cơ, polyesters, acrylics, fluorocarbons
• Phủ kính – sứ
• Oxit – thép phong hóa

Oxit bảo vệ và ứng dụng của thép phong hóa

Thép phong hóa hợp kim thấp, cường độ cao được thiết kế để phát triển một oxit sắt dày đặc biệt có khả năng làm chậm tác động của sự ăn mòn trong khí quyển giống như lớp gỉ màu xanh lá cây phát triển trên bề mặt đồng tiếp xúc với khí quyển. Oxit này phát triển khi tiếp xúc với độ ẩm và không khí.

Giống như tất cả các loại thép không tráng phủ, oxit phát triển khi bề mặt tiếp xúc với độ ẩm và oxy. Tuy nhiên, đối với thép phong hóa, sự khác biệt nằm ở bản chất của oxit phát triển theo thời gian.

Oxit mang lại cho thép phong hóa khả năng bảo vệ của nó là oxyhydroxide sắt, FeO(OH) một phiên bản oxy hóa của oxit sắt - về cơ bản là hỗn hợp của oxit và hydroxit. Ôxít màu nâu tím từ màu cam đến màu tím đậm hấp dẫn này hoạt động như một hàng rào bảo vệ kim loại cơ bản. Khi được hình thành chính xác, lớp oxit cứng này sẽ phát triển thành bề mặt chống lại sự suy thoái của khí quyển ở môi trường ngoài trời. Một khi oxit phát triển bình thường, những thay đổi tiếp theo sẽ diễn ra rất chậm trong hầu hết các trường hợp tiếp xúc với môi trường.

Theo: Zahner

• Share
• Facebook
• twitter
• linkedin
• pinterest