[发明专利]一种加速耐候钢表面锈层稳定化的喷液预处理方法

说明书

 

技术领域

本发明属于钢材防腐技术领域，涉及到钢铁材料在大气环境中的腐蚀，特别涉及耐候钢表面预处理技术。

背景技术

耐候钢虽然借助其表面保护性锈层而大大降低了大气腐蚀速率，但在自然状态下，其保护性锈层的形成常常需要几年时间。在保护性锈层形成前，钢结构外观很差，且会产生锈液污染环境。

日本学者在耐候钢锈层稳定化处理技术方面从 1955年后期就开始进行开发研究，这种技术是在耐候钢使用前就对其构件表面施行一种处理，以缩短耐候钢稳定化锈层的形成过程。它既可避免耐候钢使用初期黄色锈液挂流的现象，防止污染，又能形成稳定化的保护性锈层。现在，已经实用化的锈层稳定化处理技术有：①耐候性涂膜处理；②氧化物涂膜处理；③带锈涂层N处理（全面腐蚀控制[J],2006,20(4):5-9）。目前，国内还未开发出较成熟的稳定化处理技术，耐候钢构件的保护以涂装或热浸镀锌、铝为主。

虽然国外的锈层稳定化方法可以减少锈液污染，加速锈层稳定化，使钢结构外观改善，然而这些方法的成本较高，工艺复杂，并且锈层稳定化的时间也需要一年左右。

发明内容

为克服上述锈层稳定化技术上的不足，本发明提出采用对裸钢喷淋处理液的方法来得到稳定化的锈层，这可以更加快速的得到保护性锈层，防止钢在服役过程中产生锈液污染，降低施工的复杂程度以及成本。

为此，本发明的目的在于提出一种耐候钢锈层稳定化的预处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1. 将钢基体表面通过喷丸或酸洗去除表面氧化皮；

步骤2.配制耐候钢表面处理剂,将重量百分比为0.1%～3%NaCl、0.3%～3%FeSO₄ 、0.1%～3%CuSO₄和0.3%～3%NaHSO₃与水混合在一起倒入桶内，搅拌均匀至溶液呈天蓝色得到耐候钢表面处理剂；

步骤3. 将配好的耐候钢表面处理剂注入喷雾器内，均匀地在钢铁表面喷淋3-5秒至钢铁表面变成棕色，喷淋完一次后，让钢表面自然干燥，此时最好用吸水材料吸掉钢结构下部残积的处理液，以保证上下部的干燥时间尽可能一致，待钢结构干燥后，重复喷淋-干燥过程2次，以保证耐候钢表面生成一层均匀而致密的锈层。

本方法首次利用自制的处理液直接对裸露耐候钢进行表面处理。其中，处理液可以增降处理液的腐蚀能力，得到较厚的锈层；加速α-FeOOH的形成; CuSO₄的加入则可以使得Cu在锈层中富集；还有一些化学物质的加入则可以是钢基体均匀腐蚀，得到均匀的锈层。经过这种处理液处理的耐候钢在使用过程中更加美观，同时也防止锈液流失，保护环境不受污染。该技术操作简便，周期短，适用于多种环境。

 

附图说明

图1为用表面处理剂处理后的耐候钢截面中Fe的元素分布。

图2为用表面处理剂处理后的耐候钢截面中O的元素分布。

图3为用表面处理剂处理后的耐候钢截面中Cu的元素分布。

图4为用表面处理剂处理后的耐候钢截面中Cr的元素分布。

图5为表面处理剂处理耐候钢的流程图

具体实施方式

实施例1

本实施例中基于耐候钢表面预处理技术在喷淋加速实验中的验证，包括如下步骤：

步骤1. 将耐候钢切成50mm×50mm，丙酮除油后，用无水乙醇清洗干净并吹干；

步骤2. 配制100g耐候钢表面处理液（0.6%NaCl+0.9%FeSO₄+0.6%CuSO₄+

0.9%NaHSO₃）。利用配好的耐候钢预处理液对所述耐候钢样品喷淋处理，待样品表面干燥后，重复喷淋处理液2次，之后用清水喷淋处理好的样品，除去浮锈，并用扫描电镜观察锈层截面的形貌，用能谱对锈层中的元素分布进行分析；

步骤3. 对表面预处理后耐候钢以及没有表面处理的裸钢（对比样品）喷淋0.5%NaCl10天，每隔12小时喷淋一次，以验证表面预处理后的耐候钢在加速腐蚀条件下是否能维持较好的外观以及防止锈液流失，整个处理过程见图5

表面预处理后，耐候钢锈层颜色较均匀，宏观效果较为美观。

图1和图2为用表面处理剂处理后的耐候钢截面中Fe和O的元素分布。以此可以看出表面处理后的锈层和钢基体分布，锈层厚度约为20μm。

图3和图4为用表面处理剂处理后的耐候钢截面中Cu和Cr的元素分布，可以看出，在锈层中有Cu和Cr的富集。

裸露耐候钢在0.5%NaCl环境下加速腐蚀5天后，腐蚀极不均匀，加速腐蚀10天后虽然大部分区域都有锈覆盖，但颜色依然不均匀。而表面预处理后的耐候钢在加速腐蚀5天和10天后，外观基本维持不变，锈层较为均匀。表面预处理后的耐候钢在加速腐蚀过程中流失的锈明显少于没有表面预处理样品的。