CN115466947B - 一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂及免涂装耐候钢的表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂及免涂装耐候钢的表面处理方法，所述免涂装耐候钢表面稳定化处理剂包括如下重量百分比的原料：铁盐0.5～6.0％，铜盐0.2～2.5％，铝盐0.1～2.5％，HCl 0.5～5.0％，其余为水；本发明提供的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂以水为溶剂，复合添加含耐蚀合金元素的可溶性盐，采用HCl调整PH值，其原料简单且易获得，成本较低，经其处理的耐候钢板经过大气暴晒实验后，锈层均匀致密，效果较好，短时间内锈层增重效果明显。

Description

一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂及免涂装耐候钢的表面 处理方法

技术领域

本发明属于耐候钢防腐技术领域，具体涉及一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂及免涂装耐候钢的表面处理方法。

背景技术

随着环保政策的日益严格，免涂装耐候钢的使用可省去后续维护，全寿命周期经济性和环境友好性愈发凸显。在景观建筑、铁路车辆、电力塔架、桥梁等领域得到越来越广泛的应用。耐候钢是指在普碳钢的基础上通过添加少量合金元素(如Cu，Cr，Ni等)，使其具备更优异的耐大气腐蚀性能的一类低合金钢。其表面能在长期曝晒情况下形成致密的保护性锈层，从而有效阻滞腐蚀介质的渗入和扩散。但耐候钢表面锈层稳定化形成周期长，同时在稳定锈层形成过程中，会产生锈液流挂现象，严重影响美观且污染环境。

因此，研制锈层稳定化处理剂，对扩大免涂装耐候钢的应用范围，降低建筑全生命周期的维护成本，具有重要的意义。现有技术公开的锈层稳定化处理剂的原料均较多，且配制繁琐，成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂，其原料简单且易获得，成本较低。

本发明提供了一种免涂装耐候钢的表面处理方法，使用本发明所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂进行均质化处理并配合NaHSO₃水溶液进行后处理后，经过大气暴晒实验，锈层均匀致密，效果较好。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂，包括如下重量百分比的原料：铁盐0.5～6.0％，铜盐0.2～2.5％，铝盐0.1～2.5％，HCl 0.5～5.0％，其余为水。

优选为，铁盐/铜盐＝3～5，以确保耐候钢表面Fe处于离子态，并在水膜的作用下快生锈，随后Cu²⁺被锈层吸附并以单质态析出。

所述免涂装耐候钢表面稳定化处理剂的pH为0～2，这样的pH条件下可避免处理剂中的Fe³⁺和Al³⁺水解失效，同时可将耐候钢表面初期生成的疏松锈层直接去除，留下致密锈层。

优选为包括如下重量百分比的原料：FeCl₃ 0.5～6.0％，CuSO₄ 0.2～2.5％，Al₂(SO₄)₃ 0.1～2.5％，HCl 0.5～5.0％，其余为水。

优选为包括如下重量百分比的原料：FeCl₃ 0.6～5.5％，CuSO₄ 0.5～2.3％，Al₂(SO₄)₃ 0.5～2.0％，HCl 1.0～4.0％，其余为水。

更优选为包括如下重量百分比的原料：FeCl₃ 4.5％，CuSO₄ 1.2％，Al₂(SO₄)₃2.0％，HCl 2.0％，其余为水。

本发明还提供了所述免涂装耐候钢表面稳定化处理剂作为耐候钢处理剂的应用。

本发明还提供了一种免涂装耐候钢的表面处理方法，所述免涂装耐候钢的表面处理方法包括以下步骤：表面预处理→采用本发明所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂进行均质化处理→周期水浸→后处理；所述后处理步骤中使用的后处理液为NaHSO₃水溶液；NaHSO₃溶液易氧化分解成二氧化硫，相当于形成了一种工业大气环境，耐候钢在工业大气环境下能快速生产一层致密的氧化层，比乡村、海洋等环境中快的多，本发明在后处理步骤中使用NaHSO₃水溶液作为后处理液可以让耐候钢快速形成致密的锈层。

所述表面预处理步骤中，采用喷砂法将耐候钢表面的锈层清除至只剩下裸露的基体。

均质化处理步骤中，将耐候钢的表面浸泡在免涂装耐候钢表面稳定化处理剂中、或向耐候钢的表面喷淋免涂装耐候钢表面稳定化处理剂至表面完全浸润，然后放置在阴凉处至锈层生成。

所述周期水浸步骤中，将均质化处理后的耐候钢板进行水浸或者喷淋多次，优选3次，以洗去耐候钢板表面残留的Cl^-。

所述后处理步骤中，NaHSO₃水溶液的浓度为0.01-0.05mol/L，优选为0.01mol/L。

所述后处理步骤中，将周期水浸后的耐候钢的表面浸泡在后处理液中、或向耐候钢的表面喷淋后处理液至表面完全浸润，以修补少量破损锈层或未被锈层完全覆盖处。

所述均质化处理及后处理步骤之后，还包括将样件放置在阴凉处至其表面自然干燥的步骤；使稳定化处理剂组分或后处理液能和耐候钢充分反应，以使锈层逐渐致密化。

本发明为提高耐候钢锈层的均匀化和致密性效果采取了以下方法：

1)采用喷砂法去除耐候钢表面氧化铁皮，避免使用抛丸法，抛丸会导致氧化铁皮不完全去除，影响锈层稳定化处理效果。

2)周期水浸阶段，将耐候钢表面的Cl^-残留物洗去，避免Cl^-对耐候钢表面锈层的破坏，影响致密性。

3)关键性的将耐候钢锈层稳定化处理剂的PH值控制在0～2，避免Fe³⁺和Al³⁺水解失效，同时可将耐候钢表面初期生成的疏松锈层直接去除，留下致密锈层。

4)稳定化处理及后处理后，须将处理后的样件放置在阴凉处，使稳定化处理剂组分能和耐候钢充分反应，以使锈层逐渐致密化；禁止直接放在太阳下暴晒，以防止溶液快速挥发，导致无法充分生成致密锈层。

5)本发明提供的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂的配方中，复合添加了铁盐、铜盐、铝盐，它们可分步、阶段性发挥金属离子的效果。首先Fe³⁺、Cu²⁺先后与金属表面Fe原子反应，确保耐候钢表面Fe处于离子态，并在水膜的作用下快生锈，随后Cu²⁺被锈层吸附并以单质态析出；Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺相继发挥效果后，体系的PH值升高，当PH值超过3后，Al³⁺开始水解，会逐渐生成胶状的、具有吸附性的氢氧化铝絮片，可以吸附并固化逐渐生成的保护性锈层，使其不断致密化，同时吸附的Cu会持续附着在基体与锈层中，增大锈层的致密性，提高锈层的极化电阻，使稳定化的锈层可以更持久的保护基体不受到进一步的腐蚀。上述过程的反应方程式为：

Fe+Fe³⁺→2Fe²⁺ (1)

Fe+Cu²⁺→Cu+Fe²⁺ (2)

Fe+H⁺→Fe²⁺+H₂ (3)

Al³⁺+H₂O→Al(OH)₃+3H⁺ (4)

Al³⁺水解形成的絮状物沉淀，可起到固化锈层、减缓保护性锈层进一步腐蚀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂以水为溶剂，复合添加含耐蚀合金元素的可溶性盐，采用HCl调整PH值，原料易获得，成本较低。经过大气暴晒实验，锈层均匀致密，效果较好，经其处理的耐候钢板经过大气暴晒实验后，锈层均匀致密，效果较好，短时间内锈层增重效果明显。

附图说明

图1为本发明实施例5中的处理后的耐候钢的锈层宏观照片；

图2为使用本发明实施例5中的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂作为均质化处理剂与未经任何处理的耐候钢大气暴晒后锈层增重对比效果图，本发明可以在较短时间，生成大量的锈层；

图3为未经任何处理的耐候钢经过30天大气暴晒后的微观形貌照片；

图4为实施例5处理后的耐候钢经过30天大气暴晒后的微观形貌照片。

具体实施方式

本发明提供的一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂，包括如下重量百分比的原料：FeCl₃ 0.5～6.0％，CuSO₄ 0.2～2.5％，Al₂(SO₄)₃ 0.1～2.5％，HCl 0.5～5.0％，其余为水；其中，FeCl₃/CuSO₄＝3～5，免涂装耐候钢表面稳定化处理剂的pH为0～2。

本发明提供的一种免涂装耐候钢的表面处理方法，包括以下步骤：表面预处理→采用本发明所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂进行均质化处理→周期水浸→后处理；所述后处理步骤中使用的后处理液为浓度为0.01mol/L的NaHSO₃水溶液；其中，

表面预处理步骤中，采用喷砂法将耐候钢表面的锈层清除至只剩下裸露的基体。

均质化处理步骤中，将耐候钢的表面浸泡在免涂装耐候钢表面稳定化处理剂中、或向耐候钢的表面喷淋免涂装耐候钢表面稳定化处理剂至表面完全浸润，然后放置在阴凉处至锈层生成；

周期水浸步骤中，将均质化处理后的耐候钢板进行水浸或者喷淋3次；

后处理步骤中，将周期水浸后的耐候钢的表面浸泡在后处理液中、或向耐候钢的表面喷淋后处理液至表面完全浸润。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

各实施例及对比例中的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂的原料组成及重量百分比如表1所示。

表1本发明各实施例的溶液组分

采用表1中组成的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂作为均质化处理剂，采用如下的方法对耐候钢板进行表面处理：表面预处理→均质化处理→周期水浸→后处理，后处理液为浓度为0.01mol/L的NaHSO₃水溶液。并以未经任何处理的耐候钢板作为对照。

表面预处理步骤中，采用喷砂法将耐候钢表面的锈层清除至只剩下裸露的基体。

均质化处理步骤中，将耐候钢的表面浸泡在免涂装耐候钢表面稳定化处理剂中、或向耐候钢的表面喷淋免涂装耐候钢表面稳定化处理剂至表面完全浸润，然后放置在阴凉处至锈层生成；

周期水浸步骤中，将均质化处理后的耐候钢板进行水浸或者喷淋3次，然后放置在阴凉处至表面自然干燥；

后处理步骤中，将周期水浸后的耐候钢的表面浸泡在后处理液中、或向耐候钢的表面喷淋后处理液至表面完全浸润，然后放置在阴凉处至表面自然干燥。

对比例4

其他同实施例5，只是省去了其中的周期水浸步骤。

经上述方法后处理之后，经过大气暴晒实验后，耐候钢板表面的锈层颜色、表面状态及增重情况如表2所示。

表2本发明各实施例实施效果

从表2中可见FeCl₃、CuSO₄、Al₂(SO₄)₃、HCl的含量及CuSO₄/FeCl₃及耐候钢表面锈层处理方式均会对实施效果产生影响。最佳实施例为实施例5，其在控制CuSO4/FeCl₃＝3.75的情况下，可以实现均匀无裂纹的锈层，且短时间内锈层增重效果最为明显。

从图3、4的对比可以看出，未处理的耐候钢表面不平整，存在大量颗粒状腐蚀产物。而经本发明的方法表面稳定化处理后的耐候钢表面规整，锈层致密。

综上所述，按本发明的锈层稳定化处理剂以水为溶剂，复合添加含耐蚀合金元素的可溶性盐，包括FeCl₃、CuSO₄、Al₂(SO₄)₃，采用HCl调整PH值，原料易获得，成本较低。经过大气暴晒实验，锈层均匀致密，效果较好。可推广至免涂装景观建筑、桥梁、管道等领域。

上述参照实施例对一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂及免涂装耐候钢的表面处理方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种免涂装耐候钢表面稳定化处理剂，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：铁盐0.5～6.0％，铜盐0.2～2.5％，铝盐0.1～2.5％，HCl 0.5～5.0％，其余为水；

所述免涂装耐候钢表面稳定化处理剂的pH为0～2；

在进行免涂装耐候钢的表面处理时，首先采用喷砂法将耐候钢表面的锈层清除至只剩下裸露的基体，然后采用所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂进行均质化处理后，进行周期水浸，最后使用NaHSO₃水溶液进行后处理。

2.根据权利要求1所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂，其特征在于，铁盐/铜盐＝3～5。

3.根据权利要求1或2所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：FeCl₃ 0.5～6.0％，CuSO₄ 0.2～2.5％，Al₂(SO₄)₃0.1～2.5％，HCl 0.5～5.0％，其余为水。

4.如权利要求1-3任意一项所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂作为耐候钢处理剂的应用。

5.一种免涂装耐候钢的表面处理方法，其特征在于，所述免涂装耐候钢的表面处理方法包括以下步骤：表面预处理→采用权利要求1-3任意一项所述的免涂装耐候钢表面稳定化处理剂进行均质化处理→周期水浸→后处理；所述后处理步骤中使用的后处理液为NaHSO₃水溶液。

6.根据权利要求5所述的免涂装耐候钢的表面处理方法，其特征在于，所述表面预处理步骤中，采用喷砂法将耐候钢表面的锈层清除至只剩下裸露的基体。

7.根据权利要求5所述的免涂装耐候钢的表面处理方法，其特征在于，均质化处理步骤中，将耐候钢的表面浸泡在免涂装耐候钢表面稳定化处理剂中、或向耐候钢的表面喷淋免涂装耐候钢表面稳定化处理剂至表面完全浸润，然后放置在阴凉处至锈层生成。

8.根据权利要求5所述的免涂装耐候钢的表面处理方法，其特征在于，所述周期水浸步骤中，将均质化处理后的耐候钢板进行水浸或者喷淋多次。

9.根据权利要求5所述的免涂装耐候钢的表面处理方法，其特征在于，所述后处理步骤中，NaHSO₃水溶液的浓度为0.01-0.05mol/L。

10.根据权利要求5所述的免涂装耐候钢的表面处理方法，其特征在于，所述后处理步骤中，将周期水浸后的耐候钢的表面浸泡在后处理液中、或向耐候钢的表面喷淋后处理液至表面完全浸润。