[发明专利]基于硅烷偶联剂的耐候钢表面锈层稳定化处理剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明涉及金属的腐蚀与表面处理技术领域，具体涉及一种基于硅烷偶联剂的耐候钢表面锈层稳定化处理剂及其制备方法和使用方法，适用于耐候钢服役初期的锈液防流挂与飞散以及促进稳定的保护性锈层形成。按质量百分比计，由如下各组分构成：硅烷偶联剂1‑50％，乙醇1‑10％，水解促进剂0.05‑0.5％，锈层稳定促进剂0.5‑10％，其余为去离子水。在耐候钢表面施加该处理剂时，可采用喷淋、浸涂、刷涂等方式中的一种或两种以上。本发明可用于耐候钢及其构件在大气环境中裸露服役初期表面锈液的防流挂与飞散处理，以及加速稳定的保护性锈层形成。该处理剂配方简单，各组分成本低，且该处理剂制备工艺简单、可操作性强。

技术领域

本发明涉及金属的腐蚀与表面处理技术领域，特别是涉及一种基于硅烷偶联剂的耐候钢表面锈层稳定化处理剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

耐候钢是指通过添加少量合金元素，如：Cu、P、Cr、Ni等(总含量不多于5wt.％)，使其在大气环境中具有比普碳钢耐蚀性能更好的一种低合金钢，其耐大气腐蚀性能可达普通碳钢的2-8倍，并且服役时间愈长，其耐大气腐蚀效果愈突出。耐候钢优异的耐大气腐蚀性能得益于服役过程中其自身能够生成稳定的保护性锈层，可以有效阻止腐蚀进一步发生，从而实现耐候钢构件的免涂装裸露使用，省略了传统的油漆涂装工序且后期免维护，显著降低了耐候钢构件的寿命全周期成本。国外已经有大量免涂装的耐候钢桥，据统计美国已经完成了免涂装耐候钢桥近1万座，日本也建造了大量免涂装耐候钢桥。可见，耐候钢的免涂装应用已经成为国外钢结构建筑领域的新趋势。

但是，目前国内的耐候桥梁钢的应用大多仍涂装使用，无论是在建筑，还是桥梁、车辆方面，耐候钢和普通钢一样，都是涂装使用，真正的免涂装耐候桥梁钢在国内尚未得到推广。免涂装的耐候桥梁钢虽然在建造成本上略高于涂装的普碳桥梁钢，但后期的维护和运行成本远低于涂装的普碳桥梁钢，且使用年限和制作工艺上较传统普碳桥梁钢有很好的优势。然而，在自然大气环境中耐候钢需要至少3年以上时间才能在其表面生成稳定的保护性锈层。在稳定的保护性锈层形成之前，耐候钢表面往往会出现锈液流挂和飞散等现象，不但影响耐候钢构件外观颜色的一致性，而且可造成一定程度的环境污染，已成为限制耐候钢免涂广应用的一个瓶颈问题。此外，在高盐分沉降的海洋大气环境中(海盐粒子沉降量大于0.05mg/dm²/day)，耐候钢表面稳定的保护性锈层形成所需时间更长，甚至难于形成，Cl^-和H₂O较为容易渗透锈层，使得耐候钢基体发生进一步腐蚀。

耐候钢表面锈层稳定化处理剂膜层能够阻挡高盐分大气环境下Cl^-和水的渗透，促进耐候钢锈层成分由γ-FeOOH向ɑ-FeOOH转变，缩短保护性锈层形成时间，解决锈液流挂、飞散的问题。中国专利CN103173754A公开了一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂，该处理剂由醇酸清漆、焦磷酸铜、铬酸钡、三氧化二铁、溶剂和分散剂组成；中国专利CN111575689A公开了一种耐候钢表面稳定剂，由聚乙烯醇缩丁醛树脂、硫酸铬、三氧化二铁、四氧化三铁、溶剂组成。但是，此类处理剂是基于树脂成分的有机溶剂涂料，施工过程中均用到有机溶剂，成本高，有VOC排放，且气味重。

中国专利CN106835092A公开了一种水基锈层稳定剂，由硫酸铜、硫酸铁、亚硫酸氢钠、氯化钠、三氧化二铁、硫酸铬组成。中国专利CN103924231A公开了一种环保型锈层稳定剂，由焦磷酸铜、亚硫酸氢钠、硫酸钠、氯化铁和水组成。虽然此类水基无机盐稳定剂喷淋在耐候钢表面能够形成具有保护性作用的锈层，但此类锈层一般不耐Cl^-腐蚀。因此，此类稳定剂在高盐分区域不能使用；另外，此类处理剂一般要求除氧化皮、除油后使用，也不利于大型耐候钢结构件的户外施工。