CN103556143A

CN103556143A - 一种促进带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法

Info

Publication number: CN103556143A
Application number: CN201310557047.3A
Authority: CN
Inventors: 刘弘; 杨善武; 张旭; 郭晖; 尚成嘉; 王学敏; 贺信莱
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: CN103556143B

Abstract

一种促进带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法，属于钢材防腐技术领域。其特征是将0.3%～2%FeSO₄、0.5%～3%CuSO₄、0.3%～2%NaHSO₃、0.5%～3%Na₂SiO₃和0.5%～3%单宁酸与水混合搅拌均匀得到钢的表面处理剂，以喷涂的方式将表面处理剂喷在带有氧化皮的钢表面，在钢表面形成一层化学吸附层。该处理方式可在钢未经去氧化皮的状态下进行，处理方式经济简单，降低了生产成本，并提高了使用过程中的美观，同时也防止锈液流失，保护环境不受污染。本发明采用环保原料，且操作简便，周期短，可广泛用于桥梁、建筑、交通等钢工程结构，具有广阔的市场前景。

Description

一种促进带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法

技术领域

本发明涉及到钢铁材料在大气环境中的腐蚀，具体涉及到一种对带有氧化皮钢进行处理，使之生成稳定锈层的方法，属于钢材防腐技术领域。

背景技术

钢表面的氧化皮是在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物，由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。钢厂在进行钢材的生产过程中，由于高温的作用，钢板表面会在加热炉以及轧制过程中生成氧化皮，由于氧化皮质脆，没有延伸性，加工后钢表面上的氧化皮很难保存完整，容易在后续的机械加工和冷却过程中发生局部脱落和破坏。而钢表面的基体和氧化皮会构成原电池，氧化皮是阴极，基体作为阳极而加速腐蚀。且氧化皮在钢表面的吸附性差，在其上形成的锈层容易随氧化皮脱落，使钢表面耐蚀性恶化。因此，目前的钢材在出厂使用前必须利用喷丸或酸洗去除表面氧化皮，大大提高了生产成本。

目前，国内钢构件的保护仍以涂装或热浸镀锌、铝为主。而对表面带有氧化皮钢进行表面处理的技术更是鲜有耳闻。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，对钢表面的初始状态要求较高，并且锈层稳定化的时间也需要一年左右。

伴随着我国经济的日益发展，环境污染与资源紧缺问题日益严重。国家针对这一情况，对于加快产业结构调整，倡导节能减排的力度越来越大，而钢铁产业则是整治转型的重点对象。应用本发明的带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法，能够减少钢厂在去氧化皮过程中的能耗，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

发明内容

本发明采用对表面带有氧化皮的钢喷淋处理剂的方法来促进氧化皮及后续生成锈层的稳定化，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。

一种促进带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法，其特征是以FeSO₄和CuSO₄为促进剂，以NaHSO₃为均匀剂，以Na₂SiO₃和单宁酸为连接剂，制成表面处理剂，以喷涂的方式将表面处理剂喷在带有氧化皮的钢表面。溶液中的化学物质能够和钢表面氧化皮中发生物理与化学的作用，在钢表面形成一层化学吸附层。该吸附层能够在腐蚀初始阶段起到连接氧化皮与外界环境的作用，使钢表面的水能够均匀铺展，促进后续均匀、致密锈层的形成，防止因水聚集而造成的局部腐蚀。同时，该吸附层也能够与表面氧化皮及后续形成的锈层发生反应，提高了氧化皮在钢表面的吸附性和生成锈层的稳定性。

具体包括了如下步骤：

步骤1.配制表面处理剂,将FeSO₄、CuSO₄、NaHSO₃、Na₂SiO₃和单宁酸与水混合在一起，搅拌均匀至溶液呈深绿色得到表面处理剂，其中FeSO₄、CuSO₄、NaHSO₃、Na₂SiO₃和单宁酸的重量百分比为：

0.3%～2%：0.5%～3%：0.3%～2%：0.5%～3%：0.5%～3%。

步骤2.将步骤1所得表面处理剂注入喷雾器内，均匀地在钢铁表面喷淋3-5秒至钢铁表面变成暗绿色，喷淋完一次后，让钢表面自然干燥，此时用吸水材料吸掉钢结构下部残积的处理剂，以保证上下部的干燥时间一致，待钢结构干燥后，重复喷淋-干燥过程3次，以保证钢氧化皮表面吸附一层均匀而致密的化学吸附层；

步骤3.全部喷淋-干燥过程完成后，在自然环境下静置5-15天（随季节与天气不同，可做适当调整）。待处理剂成分与氧化皮及后续形成的锈层完全反应稳定后，用清水喷淋钢结构表面以除去表面浮锈。

所述促进剂用来促进表面稳定致密锈层的形成；所述均匀剂可保证形成的锈层是均匀平整的；所述连接剂可促进钢基体、氧化皮与锈层的连接，提高钢表面组织的稳定性。

该处理方式可在钢未经去氧化皮的状态下进行，处理方式经济简单，降低了生产成本，并提高了使用过程中的美观，同时也防止锈液流失，保护环境不受污染。本发明采用环保原料，且操作简便，周期短，可广泛用于桥梁、建筑、交通等钢工程结构，具有广阔的市场前景。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为用表面处理剂处理后与未经表面处理剂处理的带氧化皮钢腐蚀20天后的极化曲线对比。

图2为用表面处理剂处理后与未经表面处理剂处理的带氧化皮钢腐蚀20天后的交流阻抗对比。

图3为用表面处理剂处理后与未经表面处理剂处理的带氧化皮钢在盐水中浸泡腐蚀5天后的脱落锈质量对比。

图4为表面处理剂处理带氧化皮耐候钢的流程图

具体实施方式

实施例1

本实施例中基于带氧化皮钢表面处理技术在喷淋加速实验中的验证，包括如下步骤：

步骤1.将钢厂生产的带有氧化皮的轧态钢板切成10mm×10mm、40mm×40mm两种规格，丙酮除油后，用无水乙醇清洗干净并吹干；

步骤2.配制100g带氧化皮钢表面处理液(0.3%～2%FeSO₄+0.5%～3%%CuSO₄+0.3%～2%NaHSO₃+0.5%～3%单宁酸+0.5%～3%Na₂SiO₃)。利用配好的预处理液对所述样品喷淋处理，待样品表面干燥后，重复喷淋处理液3次；

步骤3.对表面处理后带氧化皮钢以及没有表面处理的带氧化皮钢（对比样品）进行加速腐蚀。(1)每隔12小时喷淋一次3.5%NaCl。20天后，用清水喷淋处理好的样品，除去浮锈，用电化学交流阻抗和极化曲线对锈层耐腐蚀能力进行分析。(2)将两种钢分别浸泡在3.5%NaCl溶液中，5天后，收集从钢表面脱落的锈，烘干并进行称重。

图1和图2为用表面处理剂处理后与未经表面处理剂处理的带氧化皮钢腐蚀20天后的交流阻抗和极化曲线对比。根据结果分析，经过处理的样品锈层保护电阻更大，同时自腐蚀电位也更高，具有更好的耐蚀性能。同时，观察两种样品在腐蚀20天后的宏观形貌，可以发现，表面处理后，表面锈层较为均匀，宏观效果较为美观。

图3为用表面处理剂处理后与未经表面处理剂处理的带氧化皮钢在盐水中浸泡腐蚀5天后的脱落锈质量对比。经过处理的样品脱落的锈液质量明显小于未经处理样品，可见处理剂对于提高钢表面锈层稳定性作用显著。

Claims

1.一种促进带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法，其特征是以FeSO₄和CuSO₄为促进剂，以NaHSO₃为均匀剂，以Na₂SiO₃和单宁酸为连接剂，制成表面处理剂，以喷涂的方式将表面处理剂喷在带有氧化皮的钢表面；溶液中的化学物质能够和钢表面氧化皮中发生物理与化学的作用，在钢表面形成一层化学吸附层。

2.根据权利要求1所述一种促进带氧化皮钢生成稳定锈层的喷液处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

0.3%～2%：0.5%～3%：0.3%～2%：0.5%～3%：0.5%～3%，余量为水；

步骤2.将步骤1所得表面处理剂注入喷雾器内，均匀地在钢铁表面喷淋3-5秒至钢铁表面变成暗绿色，喷淋完一次后，让钢表面自然干燥，此时用吸水材料吸掉钢结构下部残积的表面处理剂，以保证上下部的干燥时间一致，待钢结构干燥后，重复喷淋-干燥过程3次，以保证钢氧化皮表面吸附一层均匀而致密的化学吸附层；

步骤3.全部喷淋-干燥过程完成后，在自然环境下静置5-15天。待处理剂成分与氧化皮及后续形成的锈层完全反应稳定后，用清水喷淋钢结构表面以除去表面浮锈。