CN101195902A - 环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，属于金属涂层保护技术领域。其工艺流程为：钢铁构件边角部位打磨→第一次抛丸清理→第二次抛丸清理→边角热喷涂→喷涂底粉→胶凝半固化→喷涂面粉→固化→冷却包装。优点是对钢铁构件进行锌基重防腐复合涂层防护技术处理，保护效果突出，具有良好的应用价值。

Description

环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺

                        技术领域

本发明涉及一种钢铁构件涂装保护技术，具体是一种钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，属于金属涂层保护技术领域。

                        背景技术

钢铁构件因长期暴露在大气中，受气候变化和日晒雨淋及大气中所含水份及腐蚀性介质的作用，发生化学和电化学反应，表面迅速氧化，导致材料性能下降，甚至失效。

涂层保护技术是人们常采用的，经济高效，有非金属涂层和金属涂层两大类。非金属涂层有油漆涂层、粉末涂料涂层、无机材料覆盖涂层几类，主要是采用屏蔽方式，阻隔腐蚀介质与钢构件基材的接触，达到保护作用，但腐蚀介质仍能缓慢的渗透过这类涂层，浸蚀到金属基体，所以一般油漆涂层的防腐年限在3-5年，粉末涂料涂层防腐年限5-8年、其他类也在10年以内，难以实现二十年以上的防护。金属涂层类的防护一是利用阳极保护的原理，对钢构件进行冷镀锌、热喷锌(铝)或热浸镀锌(铝)处理，其防护效果良好，如果达到一定的厚度，涂层的防腐年限可达30年以上，但是由于各种镀锌操作过程中会产生大量的废水、废气，给人们生活环境带来了极大的污染破坏，这类镀锌工艺在世界范围内正受到限制或禁止，另一种是喷涂钝态金属，利用其稳定的性能和屏蔽作用实现对被涂基材的保护，如喷涂不锈钢、不锈铁等，其施工成本与热喷锌类似均较高，同时外层必须进行封闭保护。

利用类似阳极保护的原理，目前涂料技术人员也开发出多类富锌涂料，如无机富锌涂料、富锌漆、达克罗涂料(锌铬)、富锌粉末涂料(见中国专利CN1712473、CN101033364)等，都取得了良好的防腐效果，在金属涂装施工中获得了广泛的推广应用，配合多涂层利用其防腐年限也能达到甚至超过30年(多涂工艺见中国专利CN1739866)。

我们在长期的涂装技术研究过程中发现，涂装后金属构件尤其是户外使用的构件，在不考虑涂层破损的情况下，其初期腐蚀基本上都是从构件的边、角、焊缝开始的，并逐渐蔓延开来最终造成材料性能下降直至失效，分析发现主要的原因就是受多种因素的影响构件边、角、焊缝的涂层较薄，腐蚀介质很容易渗透而到达基材表面形成腐蚀。针对这一状况，在涂料中填加了触变剂等助剂以增加边角涂层的厚度，但边角易腐蚀的状况一直未有根本的改变。

由于涂装后钢铁构件在贮存、运输、安装或使用过程中不可避免地与其他物体发生接触甚至碰撞，极易造成对边、角、焊缝处涂层的伤害，形成腐蚀突破点，影响装饰效果不说更严重的是造成腐蚀隐患，许多构件受损后难以保证及时修补，导致腐蚀蔓延深入形成危害。

                    发明内容

本发明的目的是提供一种环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，利用金属的阳极保护原理或屏蔽作用以及多涂层防护优异的装饰及防腐性能，对钢铁构件进行锌基重防腐复合涂层防护技术处理，保护效果突出，具有良好的应用价值。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，其工艺流程为：钢铁构件边角部位打磨→第一次抛丸清理→第二次抛丸清理→边角热喷涂→喷涂底粉→胶凝半固化→喷涂面粉→固化→冷却包装。

其中：

钢铁构件边角打磨是将金属构件的尖锐直角边、棱、角，通过机械或人工的方法打磨成圆弧状或钝角，以不影响构件本身性能及使用效果为限；

第一次抛丸清理是将打磨后的工件采用抛丸设备，清理去其表层绝大部分的油物、杂质及氧化物，形成初步的清洁度及粗糙度；

第二次抛丸清理是将已清理后的工件再次采用抛丸设备，清理去其表层残余的油物、杂质或氧化物，表面处理质量达到GB/T8923定义的2.5a以上要求，该抛丸设备不是第一次抛丸采用的设备，使用的磨料也是全新的，这样就避免了旧设备、旧磨料中沾带的油污及金属氧化物等的污染，构件表面能够达到良好的清洁要求；

边角热喷涂是对二次抛丸后的构件边角，采用火焰喷枪、电弧喷枪等热喷涂枪具，喷涂上一层金属锌及其合金、金属铝及其合金或金属镁及其合金涂层，金属喷涂层厚度在30-60μm，最佳厚度为40-50μm；

喷涂底粉是在粉末涂料涂装流水线上，采用静电喷涂的方式将热喷涂后的工件喷涂上一层含有片状金属锌的热固性粉末涂料，涂层厚度50-70μm，最佳厚度为55-65μm；

胶凝半固化是将喷涂底粉后工件运行至涂装烘烤设施(如烘箱、烘道)中，按该粉末正常固化条件下固化时间的一半进行加热180-250℃处理，至含有片状金属锌的热固性粉末涂料涂层呈现胶凝半固化状态；

喷涂面粉是将胶凝半固化的工件运行出烘烤设施，在30min之内，采用静电喷涂的方式在工件表面喷涂上一层装饰性或功能性的热固性粉末涂料，涂层厚度60-120μm，最佳厚度为76-90μm；

固化是将喷涂面粉后的工件运行至涂烘烤设施中，按面粉粉末涂料的固化条件进行成膜固化；

冷却包装是将固化完全的工件运行出烘烤设施，自然冷却或采用冷风吹冷至100℃以下，检验合格进行包装，入库保存。

上述的喷涂金属的区域包括构件的棱边、角、焊缝部位及以棱边为中心线或以角的顶点为中心点或沿焊缝两边向周围延伸5-20mm的部分。

上述喷涂的金属材料是金属锌及其合金、或金属铝及其合金、或金属镁及其合金，不锈钢、不锈铁、钼、铜、金属陶瓷、金属氧化物。。

上述喷涂采用的设备为目前市场销售的电弧喷枪、火焰喷枪、等离子弧喷枪或爆涂设备。

本发明的有益效果是：采用对金属构件的边、角、焊缝及其周围部分进行清洁后金属喷涂，与整个金属构件表面进行金属喷涂相比，工作量大幅减轻、成本显著下降；本防护工艺采用热喷金属层、锌基粉末涂层、表面装饰或防护粉末涂层形成多层复合涂层，设计新颖独特、操作工艺明了，防护效果突出，消除了镀锌工艺产生的显著污染问题。本发明工艺不采用化学处理方法(如酸洗磷化)，可以完全排除生产过程中的三废排放，整个工艺流程对环境友好，符合国家倡导的清洁生产要求。实际应用表明，本发明工艺具有突出的经济效益和社会效益。

                具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。

实施例

采用砂磨机将高速公路波形梁板构件的边角进行打磨处理，将其直角形打磨成钝角或弧状；

将上述工件采用抛丸机抛丸处理，抛头数8个、线速度1.5m/s、磨料为1-2mm的钢丝段，表面清洁度、粗糙度达到GB8923要求的Sa2级要求，然后用压缩空气吹除表面的灰尘杂质；

将粗抛后的工件再进行抛丸处理，抛丸机抛头数8个、线速度1m/s、磨料为2-4mm的钢丝段，表面清洁度、粗糙度达到GB8923要求的Sa2.5级以上要求，然后用压缩空气吹除表面的灰尘杂质；

采用高速电弧喷枪对波形梁板的边角部位及其周边5-10mm的区域进行喷锌处理，锌层厚度40-50μm；

将喷锌后的工件挂上多涂层涂装线，采用静电喷涂的方法喷涂锌基重防腐粉末涂料(徐州正菱涂装有限公司生产，产品代号66001)，厚度55-70μm，180℃下加热固化5-6min，然后喷涂耐候性聚酯粉末涂料(徐州正菱涂装有限公司生产，产品代号83001-5015)，厚度80-100μm，200℃固化10min，冷至室温后包装成成品。

经检测，该产品锌基重防腐复合涂层厚度平均为135-160μm，其边角部分锌基重防腐复合涂层厚度平均为180-200μm，复合涂层附着力(划格)0-1级、冲击强度50kg·cm、盐雾试验2000后板面及边角无任何锈蚀现象，护栏整体防腐年限理论预测超过30年。

Claims (3)

1.一种环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，其特征是工艺流程是：钢铁构件的边角部位打磨→第一次抛丸清理→第二次抛丸清理→边角热喷涂→喷涂底粉→胶凝半固化→喷涂面粉→固化→冷却包装；

其中：

钢铁构件边角部位打磨是将金属构件的尖锐直角边、棱、角，通过机械或人工的方法打磨成圆弧状或钝角；

第一次抛丸清理是将打磨后的工件采用抛丸设备，清理去其表层绝大部分的油物、杂质及氧化物，形成初步的清洁度及粗糙度；

第二次抛丸清理是将已清理后的工件再次采用抛丸设备，清理去其表层残余的油物、杂质或氧化物；

边角热喷涂是对清理后的边角，采用火焰喷枪、电弧喷枪等热喷涂枪具，喷涂上一层金属喷涂层；金属喷涂层厚度为30-60μm；

喷涂底粉是在粉末涂料涂装流水线上，采用静电喷涂的方式将热喷涂后的工件喷涂上一层含有片状金属锌的热固性粉末涂料，涂层厚度50-70μm，最佳厚度为55-65μm；

胶凝半固化是将喷涂底粉后的工件运行至涂装烘烤设备中，按该热固性粉末涂料正常固化条件下固化时间的一半进行加热处理，至含有片状金属锌的热固性粉末涂料涂层呈胶凝半固化状态；加热处理温度为180-250℃；

喷涂面粉是将胶凝半固化的工件运行出烘烤设施，在30min之内，采用静电喷涂的方法在工件表面喷涂上一层装饰性或功能性的热固性粉末涂料，涂层厚度为60-120μm；

固化是将喷涂面粉后的工件运行至涂烘烤设施中，按面层粉末涂料的固化条件进行成膜固化；

冷却包装是将固化完全的工件运行出烘烤设施，自然冷却或采用冷风吹冷至100℃以下，检验合格进行包装，入库保存。

2.根据权利要求1所述的环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，其特征是，喷涂面粉涂层厚度为76-90μm。

3.根据权利要求1所述的环保型钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，其特征是：边角热喷涂用的金属材料是金属锌及其合金、或金属铝及其合金、或金属镁及其合金，不锈钢、不锈铁、钼、铜、金属陶瓷、金属氧化物。