CN105220138A - 一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂，其组成质量百分比为：转化剂18.9％～26.6％，络合剂1.3％～3.9％，氯离子抑制剂0.2％～2.2％，辅剂3.9％～7.9％，促进剂0.7％～1.4％，余量为溶剂水。所述转化剂为磷酸；络合剂为丹宁酸和乳酸；氯离子抑制剂为钼酸钠；辅剂为苯甲酸钠和氧化锌与磷酸二氢锌两种含锌化合物中的一种或两种；促进剂为硝酸钠。本发明处理剂采用通用的涂料制备工艺方法即可制得，配方及处理工艺简单，制备及施工成本低；处理剂可采用喷涂或刷涂方式涂覆，常温条件下可快速干燥成膜，适合在冶金企业及施工现场实施，处理层可提高耐候钢基体的耐蚀性，减少耐候钢表面锈液流挂现象。

Description

一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂

技术领域

本发明属于腐蚀与防护技术领域，特别涉及一种能够改善耐候钢表面锈液流挂现象，提高耐候钢耐蚀性能的环境友好型处理剂。

背景技术

耐候钢具有良好的抗大气腐蚀性能，其在使用过程中表面可形成致密而稳定的锈层，这种锈层具有良好的耐腐蚀性，能有效阻碍腐蚀介质进入。耐候钢的裸露使用省去了涂装及定期防腐处理，因此可产生良好的经济效益和环境效益。但是，耐候钢裸露使用时也存在一些问题。首先，耐候钢表面稳定化锈层的形成需要4至10年时间，在此之前，裸露的耐候钢与普通碳钢一样产生红锈及黄锈等疏松锈层和锈液，锈液流挂飞散影响外观、污染环境。其次，耐候钢在高盐的海洋大气条件下使用时不仅锈液流挂飞散问题严重，而且难以形成稳定的保护性锈层，致使其耐蚀、环保优势得不到发挥。

目前，针对耐候钢使用初期锈液流挂的问题已开发出一些耐候钢表面处理剂。专利CN102268663A公开了一种耐候钢用表面稳定处理剂，该处理剂为有机-无机复合体系，主剂为丙烯酸环氧树脂或聚乙烯醇缩丁醛树脂，改性剂为硫酸铬或铬酸锶，此外还含有硫酸钡、磷酸铁、磷酸二氢锌、二氧化锰、硝酸锌、亚硝酸钠、氧化铁红、铁粉、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇等，该处理剂可刷涂或喷涂于钢板表面，涂层干燥时间短，能够满足现场实施的要求，但其配方中所含硫酸铬及铬酸锶均为致癌物，易对环境造成污染，并对人体健康构成潜在威胁。专利CN86103534提供了一种用于耐候钢及普通碳素钢的耐候性防锈膜快速形成方法，该方法的处理剂含有草酸、栲胶、丹宁酸、双氧水、钼酸铵、重铬酸钾、高锰酸钾、亚硝酸钠、亚硫酸钠等，其主要处理工艺过程包括表面酸洗、净化、氧化、稳定化和充分发锈。该方法以浸泡方式进行处理，不适用于大型构件、工序复杂、处理时间长，因此该处理剂及处理方法不适宜在现场环境中应用。专利CN102191492A公开了一种铁锈转化剂，该转化剂由前处理液和后处理液构成，前处理液含有铁粉、乌洛托品、甘油和水等，后处理液含有多聚磷酸、碳酸锰、醋酸、单宁酸和水；该转化剂虽然能够通过抑制钢铁的阳极反应过程而有效抑制腐蚀，但其处理时间较长，钢铁件需刷涂前处理液1小时后再喷涂后处理液，此后需放置24小时才能得到完整的处理膜，因此不适于在冶金企业及钢铁构件的施工现场实施。与上述处理剂在组成上有所不同的是一种由磷化膜、树脂及硅溶胶组成的复合型耐候钢表面锈层稳定化处理涂层(刘丽宏,李明,李晓刚等,金属学报,2004,40(11):1195-1199)，该涂层能够防止锈液流挂并促进保护性锈层生成。该技术先将耐候钢在Zn-Ca系磷化液中进行前处理，然后涂覆由水溶性丙烯酸树脂与二氧化硅溶胶组成的复合涂料并在120℃左右固化成膜。显然，这种处理技术工序繁琐且涂膜需高温固化，故不适于现场实际应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术所存在的缺陷，提供一种环境友好，处理工艺简单，适合在现场环境中使用的耐候钢表面锈层稳定化处理剂。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂，其组成质量百分比为：转化剂18.9％～26.6％；络合剂1.3％～3.9％；氯离子抑制剂0.2％～2.2％；辅剂3.9％～7.9％；促进剂0.7％～1.4％；余量为溶剂水。

所述转化剂为磷酸，磷酸能够与基体及锈层作用生成不溶性磷酸盐而使基体表面钝化，此外还可促进丹宁酸铁络合物的生成；磷酸含量过低时不能形成连续而致密的转化膜，含量过高时会导致钢铁基体的过度腐蚀，因此转化剂磷酸含量控制在18.9％～26.6％。

所述络合剂为丹宁酸和乳酸，丹宁酸与乳酸的质量比为1:2～1:0.1。丹宁酸能够与铁离子形成稳定的络合物并附着于基体表面，形成不溶性保护膜，抑制腐蚀发展，达到稳定锈层目的，乳酸除有络合作用外，还可促进转化膜的生成；络合剂含量过低时络合产物膜不连续，起不到稳定锈层作用，含量过高时易导致处理剂粘度过高、处理层不均匀，并且残留的络合剂影响转化膜的耐蚀性，因此络合剂含量为1.3％～3.9％。

所述氯离子抑制剂为钼酸钠，在含磷酸盐的处理剂体系中，钼酸盐能够与磷酸盐作用形成杂多酸络合物，进而最终形成一层致密的不溶性钝化膜，该钝化膜能有效抑制氯离子穿透金属/膜的界面；钼酸钠含量过低时，基材表面钝化膜不完整、阻滞氯离子渗透性能不佳，含量过高时对处理层耐蚀性不利，因此氯离子抑制剂含量为0.2％～2.2％。

所述辅剂为苯甲酸钠和氧化锌与磷酸二氢锌两种含锌化合物中的一种或两种，氧化锌含量为0～4.4％，磷酸二氢锌含量为0～3.8％，苯甲酸钠与含锌化合物的质量比为1:12～1:40，两种含锌化合物同时存在时，氧化锌与磷酸二氢锌的质量比为1:1.1～1:1.2。氧化锌的水解产物能够与锈层反应生成类似于四氧化三铁的稳定结构；磷酸二氢锌水解后能与铁锈反应生成难溶的杂多酸络合物；苯甲酸钠可在基体表面发生物理吸附，吸附层起到阻碍阳极溶解作用的同时也具有封闭磷酸盐膜层缺陷和促进磷酸盐膜的生成的作用；辅剂含量过低，特别是氧化锌或磷酸二氢锌含量过低时，基体表面不能形成连续、完整的磷酸盐转化膜，起不到有效的稳定锈层作用；辅剂含量过高时导致处理剂涂覆性能变差、转化膜缺陷增多，耐蚀性恶化。因此，辅剂含量为3.9％～7.9％。

所述促进剂为硝酸钠，硝酸钠作为促进剂可促进磷酸盐转化膜的生成，含量过少时促进效果不佳，含量过大时增加处理剂成本，因此促进剂含量控制在0.7％～1.4％。

本发明的有益效果为：

本发明耐候钢表面锈层稳定化处理剂采用通用的涂料制备工艺方法即可制得。与现有技术相比较，本发明处理剂为水性体系，且不含六价铬等组分，具备环境友好特征；处理剂配方及处理工艺简单，制备及施工成本低；处理剂可采用喷涂或刷涂方式涂覆，不需多步骤处理，常温条件下可快速干燥成膜，适合在冶金企业及施工现场实施，处理层可提高耐候钢基体的耐蚀性，并减少耐候钢表面锈液流挂现象。

具体实施方式

实施例所用耐候钢为Q690qE桥梁用耐候钢。本发明耐候钢表面稳定化处理剂的实施例与比较例组成及质量百分比含量见表1。

表1实施例与比较例组成及含量表(mass％)

实施例与比较例处理层性能评价结果见表2。

表2实施例与比较例处理层性能评价结果

实施例	腐蚀速率mm/a	周期浸润试验后试样表面状态	实际干燥时间min
				实施例1	0.55	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	2
实施例2	0.81	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	3
				实施例3	0.47	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	3
实施例4	0.51	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	3
				实施例5	0.63	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	3
实施例6	0.51	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	3
				实施例7	0.77	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	3
实施例8	0.80	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	4
				实施例9	0.93	锈层均匀、无锈液流挂痕迹	4
比较例1	1.25	锈层均匀、有锈液流挂痕迹	1
				比较例2	1.88	锈层不均、有明显锈液流挂痕迹	3
比较例3	1.34	锈层不均、有明显锈液流挂痕迹	2

涂层实际干燥时间按照GB1728-1979“漆膜、腻子膜干燥时间测定法”中压棉球法进行测定；周期浸润试验使用0.5mass％NaCl溶液，试验温度为25℃±2℃，每周期为60min(浸泡10min，干燥50min)，试验时间为120h；周期浸润试验后试样腐蚀速率参照GB/T14165-1993“黑色金属室外大气暴露试验方法”所述方法进行计算。

Claims (1)

1.一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂，其特征在于，其组成质量百分比为：转化剂18.9％～26.6％；络合剂1.3％～3.9％；氯离子抑制剂0.2％～2.2％；辅剂3.9％～7.9％；促进剂0.7％～1.4％；余量为溶剂水；

所述转化剂为磷酸；

所述络合剂为丹宁酸和乳酸，丹宁酸与乳酸的质量比为1:2～1:0.1；

所述氯离子抑制剂为钼酸钠；

所述辅剂为苯甲酸钠和氧化锌与磷酸二氢锌两种含锌化合物中的一种或两种，氧化锌含量为0～4.4％，磷酸二氢锌含量为0～3.8％，苯甲酸钠与含锌化合物的质量比为1:12～1:40，两种含锌化合物同时存在时，氧化锌与磷酸二氢锌的质量比为1:1.1～1:1.2；

所述促进剂为硝酸钠。