CN111005484B - 一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,其包括脂肪酸盐分子膜和具有镀锌层的龙骨本体,所述脂肪酸盐分子膜包覆于所述龙骨本体的镀锌层表面。可以理解的,本发明的技术方案在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,避免了海水中腐蚀物质对镀锌层的侵蚀。
Description
技术领域
本发明涉及建筑幕墙技术领域,特别涉及一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨。
背景技术
建筑幕墙普遍采用建筑幕墙龙骨进行防腐。锌是一种活泼金属,在干燥的空气中,锌和氧气发生化学反应生成氧化锌;在大气潮湿环境中,进一步生成氢氧化锌,然后又与空气中的二氧化碳生成碱式碳酸锌。氧化锌和碱式碳酸锌沉积于镀锌层表面,以此阻止锌的进一步腐蚀。但是,在沿海地区,甚至较低的大气相对湿度下,海水中的氯化物水溶液或者电离后的氯离子即可对镀锌层产生电化学腐蚀,使得镀锌层出现白锈,而当二氧化碳溶于海水形成碳酸时,碳酸能够与镀锌层在接触界面处发生化学反应,以此腐蚀镀锌层,因此严重影响了建筑幕墙龙骨的使用寿命。
金属表面能较高,具有亲水性,为了减少腐蚀物质的侵蚀,减少水、氯离子等发生化学腐蚀的条件,确保沿海地区建筑幕墙龙骨的耐久性,需要对建筑幕墙龙骨表面采取进一步保护处理,因此,开发出一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,旨在减少海水中腐蚀物质对镀锌层的侵蚀。
为实现上述目的,本发明提出的耐腐蚀建筑幕墙龙骨,所述耐腐蚀建筑幕墙龙骨包括脂肪酸盐分子膜和具有镀锌层的龙骨本体,所述脂肪酸盐分子膜包覆于所述龙骨本体的镀锌层表面。
可选地,所述脂肪酸盐分子膜通过将具有镀锌层的龙骨本体浸入到高级脂肪酸和溶剂的混合溶液中制备得到。
可选地,所述高级脂肪酸为碳链长度不小于12个碳原子的长链脂肪酸。
可选地,所述高级脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸及芥酸中的至少一种。
可选地,所述高级脂肪酸包括月桂酸和芥酸。
可选地,所述月桂酸与所述芥酸的质量比为(3~5):1。
可选地,所述混合溶液中,所述高级脂肪酸的质量分数为2%~10%,余量为溶剂。
可选地,所述溶剂包括无水乙醇。
一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨的制备方法,包括以下步骤:
将高级脂肪酸溶于溶剂,得到混合溶液;
采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体,以使在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,干燥处理所述龙骨本体,得到耐腐蚀建筑幕墙龙骨。
可选地,所述“采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体”的步骤包括:
在25℃至35℃下,将表面具有镀锌层的龙骨本体浸入所述混合溶液。
可选地,所述“采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体”的步骤之前还包括:
打磨具有镀锌层的龙骨本体表面,超声波清洗打磨后的所述龙骨本体。
本发明提出了一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,所述耐腐蚀建筑幕墙龙骨包括脂肪酸盐分子膜和具有镀锌层的龙骨本体,所述脂肪酸盐分子膜包覆于所述龙骨本体的镀锌层表面。由于脂肪酸盐分子膜具有疏水性,以此阻隔海水的浸入,从而海水无法透过脂肪酸盐分子膜浸入到镀锌层,如此,海水内的腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)无法侵蚀镀锌层。可以理解的,本发明的技术方案通过在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,避免了海水中腐蚀物质对镀锌层的侵蚀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,旨在在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,避免海水中腐蚀物质对镀锌层的侵蚀。
在本发明一实施例中,耐腐蚀建筑幕墙龙骨,其包括脂肪酸盐分子膜和具有镀锌层的龙骨本体,所述脂肪酸盐分子膜包覆于所述龙骨本体的镀锌层表面。
本发明提出了一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,所述耐腐蚀建筑幕墙龙骨包括脂肪酸盐分子膜和具有镀锌层的龙骨本体,所述脂肪酸盐分子膜包覆于所述龙骨本体的镀锌层表面。由于脂肪酸盐分子膜具有疏水性,以此阻隔海水的浸入,从而海水无法透过脂肪酸盐分子膜浸入到镀锌层,如此,海水内的腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)无法侵蚀镀锌层。可以理解的,本发明的技术方案通过在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,避免了海水中腐蚀物质对镀锌层的侵蚀。
在本发明一实施例中,所述脂肪酸盐分子膜通过将具有镀锌层的龙骨本体浸入到高级脂肪酸和溶剂的混合溶液中制备得到。本发明高级脂肪酸溶于溶剂,以此形成混合溶液。高级脂肪酸为长碳链一元脂肪酸,这样,将表面具有镀锌层的龙骨本体置于混合溶液时,一方面高级脂肪酸上的羧酸基通过与形成镀锌层的锌化物(包括氢氧化锌和碱式碳酸锌)反应,以此形成脂肪酸盐分子膜并沉积于镀锌层表面;另一方面高级脂肪酸含有长碳链,由于长碳链的疏水性,以此使得高级脂肪酸形成的脂肪酸盐分子膜具有了疏水性,阻隔海水的浸入,从而海水无法透过脂肪酸盐分子膜浸入到镀锌层,如此,海水内的腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)无法侵蚀镀锌层。
需要说明的是,所述高级脂肪酸指C6~C26的一元羧酸,高级脂肪酸具有非极性的疏水碳链和极性的羧酸基,疏水碳链既可以为饱和长碳链,又可以为非饱和长碳链,只要其具有疏水性能即可。所述高级脂肪酸能够溶解于所述溶剂,为了使高级脂肪酸充分溶解,本发明采用无水乙醇作为溶剂,当然,无水乙醇具有挥发性的,这样,当无水乙醇吸附于镀锌层表面时,镀锌层表面的无水乙醇可以通过自然晾干除去,以此简化了干燥工艺。另外,形成镀锌层的锌化物包括氢氧化锌和碱式碳酸锌,氢氧化锌和碱式碳酸锌能够与高级脂肪酸的羧酸基发生置换反应生成高级脂肪酸锌盐,以此使得高级脂肪酸沉积于镀锌层表面,从而得的所述脂肪酸盐分子膜。
在本发明一实施例中,所述高级脂肪酸为碳链长度不小于12个碳原子的长链脂肪酸。补充说明的是,高级脂肪酸具有长碳链,由于长碳链的碳原子被氢原子所包围,长碳链受外界影响较小。高级脂肪酸的碳链长度越长,锯齿形碳链之间的吸引力越小,从而高级脂肪酸表层分子受力显著降低,随之降低了高级脂肪酸形成的脂肪酸盐分子膜的表面能,因此,高级脂肪酸的碳链越长,所制备的脂肪酸盐分子膜的疏水性能越好。本发明实施例采用碳链长度不小于12个碳原子的高级脂肪酸,通过长碳链的高级脂肪酸来得到脂肪酸盐分子膜,提高了所制备脂肪酸盐分子膜的疏水性能,进一步阻止了海水透过脂肪酸盐分子膜浸入到镀锌层,提高了镀锌层的耐腐蚀效果。
在本发明一实施例中,所述高级脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸及芥酸中的至少一种。需要说明的是,月桂酸为十二烷酸,肉豆蔻酸为十四烷酸,棕榈酸为十六烷酸,硬脂酸为十八烷酸,芥酸为二十二-13-烯酸。月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸及芥酸具有锯齿的长碳链结构,以此使得所制备的脂肪酸盐分子膜滞留了大量空气,大量空气滞留在脂肪酸盐分子膜内形成空气气垫,有效阻止了海水浸入到镀锌层,从而降低了海水中腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)接触镀锌层的几率。并且,锯齿的长碳链结构形成的脂肪酸盐分子膜的表面能低,疏水性能强,阻碍了海水中的腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)对镀锌层的进攻,从而提高了建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能,有效地避免了镀锌层受海水的侵蚀。当然,本发明实施例可以根据需要选用多种(两种,三种或四种)高级脂肪酸复配制备脂肪酸盐分子膜。
在本发明一实施例中,所述高级脂肪酸包括月桂酸和芥酸。为了在提高脂肪酸盐分子膜疏水性能的同时,降低脂肪酸盐分子膜的制备成本,本发明可以采用两种不同的高级脂肪酸溶解于溶剂来制备脂肪酸盐分子膜。当然,本发明可以根据月桂酸和芥酸的市场价格来调整月桂酸和芥酸的用量比例,以使制备得到高性价比的脂肪酸盐分子膜。另外,本发明也可以加入其他种类的高级脂肪酸复配制备脂肪酸盐分子膜,本发明不受限于此,以上调整方式均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中,所述月桂酸与所述芥酸的质量比为(3~5):1。本发明通过调节月桂酸和芥酸的质量比,以此得到高性价比的脂肪酸盐分子膜。优选的,所述月桂酸与所述芥酸的质量比为4:1。当然,本发明实施例可以根据当时的市场价格调整月桂酸和芥酸的质量比,本发明实施例不受限于此,以上方式均在本发明实施例的保护范围之内。
在本发明一实施例中,所述混合溶液中,所述高级脂肪酸的质量分数为3%~9%,余量为溶剂。本发明通过调整高级脂肪酸与溶剂的质量比,使得高级脂肪酸充分溶解于溶剂,由此形成均一稳定的混合溶液,从而使得具有镀锌层的龙骨本体浸入到混合溶液,混合溶液内溶解的高级脂肪酸均匀沉积于镀锌层表面,保证了脂肪酸盐分子膜的均匀制备。
在本发明一实施例中,所述溶剂包括无水乙醇。需要说明的是,所述无水乙醇的体积分数不低于99.7%。无水乙醇具有安全无毒的特点,并且,无水乙醇具有易挥发性,这样,当无水乙醇吸附于镀锌层表面时,镀锌层表面的无水乙醇可以通过自然晾干除去,以此简化了干燥工艺。
在本发明一实施例中,所述耐腐蚀建筑幕墙龙骨的制备方法包括以下步骤:将高级脂肪酸溶于溶剂,得到混合溶液;采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体,以使在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,干燥处理所述龙骨本体,得到耐腐蚀建筑幕墙龙骨。本发明实施例通过采用混合溶液处理具有镀锌层的龙骨本体,以在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,从而阻碍了海水中的腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)对镀锌层的进攻,提高了建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能,有效地避免了镀锌层受海水的侵扰。本发明的处理方法简单,便于操作,适用于处理大批量耐腐蚀建筑幕墙龙骨的制备。
在本发明一实施例中,所述“采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体”的步骤包括:在25℃至35℃下,将表面具有镀锌层的龙骨本体浸入所述混合溶液。本发明通过在常温下将具有镀锌层的龙骨本体浸入到混合溶液,以使混合溶液中的高级脂肪酸沉积于龙骨本体的镀锌层表面,从而制备得到均一的脂肪酸盐分子膜。为了保证高级脂肪酸的充分反应,本发明实施例可以将龙骨本体浸入混合溶液24小时,当然,本发明也可以根据浸入温度适当调整龙骨本体浸入混合溶液的时间,本发明实施例不受限于此,以上均在本发明实施例的保护范围之内。
在本发明一实施例中,所述“采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体”的步骤之前还包括:打磨具有镀锌层的龙骨本体表面,待所述龙骨本体打磨平整后,超声波清洗所述龙骨本体。为了使龙骨本体的表面光滑平整,本发明实施例可以采用两种不同400目和800目砂纸打磨龙骨本体。并且,可以采用丙酮和去离子水对龙骨本体进行超声波清洗,超声波清洗的时间为5min~10min。另外,应采用去离子水清洗浸泡后的龙骨本体,以去除残留的混合溶液。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
本发明实施例向无水乙醇中加入不同质量的月桂酸,得到了不同月桂酸质量含量的月桂酸乙醇溶液,再将具有镀锌层的龙骨本体浸入到月桂酸乙醇溶液中,干燥后检测所形成的建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和腐蚀速率,结果如表1所示。其中,第一组为未处理的建筑幕墙龙骨,第二组为质量分数3%月桂酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第三组为质量分数6%月桂酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第四组为质量分数9%月桂酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨。
表1
试验组别 | 处理方式 | 自腐蚀电位(V) | 自腐蚀电流密度(A/cm<sup>2</sup>) | 腐蚀速率(g/cm<sup>3</sup>·s) |
第一组 | 未经处理 | -0.796 | 0.7412×10<sup>-6</sup> | 0.6937×10<sup>-10</sup> |
第二组 | 3%月桂酸乙醇溶液 | -0.611 | 0.5681×10<sup>-6</sup> | 0.5447×10<sup>-10</sup> |
第三组 | 6%月桂酸乙醇溶液 | -0.558 | 0.3934×10<sup>-6</sup> | 0.3629×10<sup>-10</sup> |
第四组 | 9%月桂酸乙醇溶液 | -0.492 | 0.2573×10<sup>-6</sup> | 0.2418×10<sup>-10</sup> |
由表1可知,相比未经处理的建筑幕墙龙骨而言,采用月桂酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及腐蚀速率均显著降低。这主要是由于月桂酸所制备的脂肪酸盐分子膜滞留了大量空气,以此形成了空气气垫,阻止了海水中腐蚀物质(包括氯离子和碳酸等)接触镀锌层的几率,从而提高了建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能,有效地保护了建筑幕墙龙骨受海水的侵扰。并且,根据第二组、第三组和第四组的数据对比可知,随着月桂酸质量分数的增大,处理后的建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及腐蚀速率随之降低,建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能越好。
实施例2
为了说明不同高级脂肪酸对所处理的建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能的影响,本发明实施例向无水乙醇中加入不同质量的豆蔻酸,得到了不同豆蔻酸质量含量的豆蔻酸乙醇溶液,再将建筑幕墙龙骨浸入到所制备的豆蔻酸乙醇溶液,干燥后检测建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和腐蚀速率,结果如下表2所示。其中,第五组为未处理的建筑幕墙龙骨,第六组为质量分数3%豆蔻酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第七组为质量分数6%豆蔻酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第八组为质量分数9%豆蔻酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨。
表2
试验组别 | 处理方式 | 自腐蚀电位(V) | 自腐蚀电流密度(A/cm<sup>2</sup>) | 腐蚀速率(g/cm<sup>3</sup>·s) |
第五组 | 未经处理 | -0.796 | 0.7412×10<sup>-6</sup> | 0.6937×10<sup>-10</sup> |
第六组 | 3%豆蔻酸乙醇溶液 | -0.597 | 0.5215×10<sup>-6</sup> | 0.5088×10<sup>-10</sup> |
第七组 | 6%豆蔻酸乙醇溶液 | -0.534 | 0.3772×10<sup>-6</sup> | 0.3506×10<sup>-10</sup> |
第八组 | 9%豆蔻酸乙醇溶液 | -0.462 | 0.2381×10<sup>-6</sup> | 0.2125×10<sup>-10</sup> |
通过表2和表1的数据对比可知,采用豆蔻酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨均比采用对应质量月桂酸乙醇溶液处理的建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及腐蚀速率要低,以此说明了长碳链的高级脂肪酸所制备的脂肪酸盐分子膜的疏水性能更好,长碳链阻止了海水侵扰建筑幕墙龙骨,进一步提高了建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能。
实施例3
为了验证上述观点,本发明实施例向无水乙醇中加入不同质量的芥酸,得到了不同芥酸质量含量的芥酸乙醇溶液,再将建筑幕墙龙骨浸入到所制备的芥酸乙醇溶液,干燥后检测建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和腐蚀速率,结果如下表3所示。其中,第九组为未处理的建筑幕墙龙骨,第十组为质量分数3%芥酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第十一组为质量分数6%芥酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第十二组为质量分数9%芥酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨。
表3
试验组别 | 处理方式 | 自腐蚀电位(V) | 自腐蚀电流密度(A/cm<sup>2</sup>) | 腐蚀速率(g/cm<sup>3</sup>·s) |
第九组 | 未经处理 | -0.796 | 0.7412×10<sup>-6</sup> | 0.6937×10<sup>-10</sup> |
第十组 | 3%芥酸乙醇溶液 | -0.392 | 0.2977×10<sup>-6</sup> | 0.2762×10<sup>-10</sup> |
第十一组 | 6%芥酸乙醇溶液 | -0.346 | 0.1780×10<sup>-6</sup> | 0.1569×10<sup>-10</sup> |
第十二组 | 9%芥酸乙醇溶液 | -0.271 | 0.0992×10<sup>-6</sup> | 0.0784×10<sup>-10</sup> |
通过表3和表2的数据对比可知,采用芥酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨均比采用对应质量豆蔻酸乙醇溶液处理的建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及腐蚀速率要低,再次说明了长碳链的高级脂肪酸所制备脂肪酸盐分子膜的疏水性能更好,进一步提高了建筑幕墙龙骨的耐腐蚀性能。
实施例4
由于芥酸市场价格高,月桂酸市场价格相对比较低,本发明实施例通过将质量比为4:1的月桂酸和芥酸的混合高级脂肪酸加入到无水乙醇中,得到了不同混合高级脂肪酸质量含量的混合溶液,再将建筑幕墙龙骨浸入到所制备的混合溶液,干燥后检测建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和腐蚀速率,结果如下表4所示。其中,第十三组为未处理的建筑幕墙龙骨,第十四组为质量分数3%混合溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第十五组为质量分数6%混合溶液处理后的建筑幕墙龙骨,第十六组为质量分数9%混合溶液处理后的建筑幕墙龙骨。
表4
试验组别 | 编号 | 自腐蚀电位(V) | 自腐蚀电流密度(A/cm<sup>2</sup>) | 腐蚀速率(g/cm<sup>3</sup>·s) |
第十三组 | 未经处理 | -0.796 | 0.7412×10<sup>-6</sup> | 0.6937×10<sup>-10</sup> |
第十四组 | 3%混合高级脂肪酸乙醇溶液 | -0.564 | 0.5238×10<sup>-6</sup> | 0.5012×10<sup>-10</sup> |
第十五组 | 6%混合高级脂肪酸乙醇溶液 | -0.501 | 0.3741×10<sup>-6</sup> | 0.3467×10<sup>-10</sup> |
第十六组 | 9%混合高级脂肪酸乙醇溶液 | -0.445 | 0.2332×10<sup>-6</sup> | 0.2093×10<sup>-10</sup> |
通过表4和表3的数据对比可知,质量比4:1的月桂酸和芥酸形成的混合高级脂肪酸乙醇溶液处理后的建筑幕墙龙骨均比对应质量豆蔻酸乙醇溶液处理的建筑幕墙龙骨的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及腐蚀速率要低。对应高级脂肪酸的市场价格,月桂酸5000元/吨,豆蔻酸8000元/吨,芥酸20000元/吨。以此可知,月桂酸80%+芥酸20%为8000元/吨,说明了采用质量比4:1的月桂酸和芥酸为混合高级脂肪酸所制备的耐腐蚀建筑幕墙龙骨的性价比高。进一步地,综合考虑混合溶液的成本和性能,优选质量分数6%混合高级脂肪酸乙醇溶液制备耐腐蚀建筑幕墙龙骨,此条件所制备的耐腐蚀建筑幕墙龙骨的性价比最高。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,其特征在于,所述耐腐蚀建筑幕墙龙骨包括脂肪酸盐分子膜和具有镀锌层的龙骨本体,所述脂肪酸盐分子膜包覆于所述龙骨本体的镀锌层表面;
所述脂肪酸盐分子膜通过将具有镀锌层的龙骨本体浸入到高级脂肪酸和溶剂的混合溶液中制备得到;
所述高级脂肪酸为月桂酸和芥酸,所述月桂酸与所述芥酸的质量比为4:1;
所述混合溶液中,所述高级脂肪酸的质量分数为6%,余量为溶剂。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀建筑幕墙龙骨,其特征在于,所述溶剂包括无水乙醇。
3.一种耐腐蚀建筑幕墙龙骨,其特征在于,所述耐腐蚀建筑幕墙龙骨的制备方法包括以下步骤:
将高级脂肪酸溶于溶剂,得到混合溶液;
采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体,以使在镀锌层表面形成脂肪酸盐分子膜,干燥处理所述龙骨本体,得到耐腐蚀建筑幕墙龙骨;
所述高级脂肪酸为月桂酸和芥酸,所述月桂酸与所述芥酸的质量比为4:1;
所述混合溶液中,所述高级脂肪酸的质量分数为6%,余量为溶剂。
4.如权利要求3所述的耐腐蚀建筑幕墙龙骨,其特征在于,所述“采用所述混合溶液处理表面具有镀锌层的龙骨本体”的步骤之前还包括:
打磨具有镀锌层的龙骨本体表面,超声波清洗打磨后的所述龙骨本体。
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