CN106555155A - 一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法 - Google Patents
一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，包括如下步骤：步骤A:去除钢材表面氧化皮；步骤B:将所述钢材送入高温炉中进行预氧化处理，所述预氧化工艺条件为：温度350~1000℃、时间0.5~2h；步骤C:将预氧化完成的钢材冷却。通过本所述处理方法，耐候钢的氧化皮下可以快速形成稳定化锈层，克服了耐候钢结构初期外观不佳、锈液流挂的缺点，并且该方法成本较低，工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及钢材防腐技术领域，具体地说，是一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法。
背景技术
耐候钢虽然借助其表面保护性锈层而大大降低了大气腐蚀速率，但在自然状态下，其保护性锈层的形成常常需要几年时间。在保护性锈层形成前，钢结构外观很差，且会产生锈液污染环境。
日本学者从1955年后期开始进行耐候钢锈层稳定化处理技术方面的开发研究，这种技术是在耐候钢使用前就对其构件表面施行一种处理，以缩短耐候钢稳定化锈层的形成过程。它既可避免耐候钢使用初期出现的锈液流挂现象，防止污染，又能形成具有保护性的稳定锈层。现在，已经实用化的锈层稳定化处理技术有：①耐候性涂膜处理；②氧化物涂膜处理；③带锈涂层N处理。目前，国内还未开发出较成熟的稳定化处理技术，耐候钢构件的保护以涂装或热浸镀锌、铝为主。
虽然国外的锈层稳定化方法可减少锈液的污染，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，并且锈层稳定化的时间也较长，需要一年左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，使致密锈层在氧化皮之下快速形成，并且该方法成本较低，工艺简单。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，包括如下步骤：
步骤A:去除钢材表面氧化皮；
步骤B:将钢材送入高温炉中进行预氧化处理，所述预氧化工艺条件为：温度350~1000℃、时间0.5~2h；
步骤C:将氧化完成的钢材冷却。
进一步地，在步骤A中，去除钢材表面氧化皮后还进行打磨处理。
进一步地，所述打磨处理的方法为：用大于等于800目的砂纸将所述钢材表面打磨处理。
进一步地，将所述钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm。
进一步地，所述步骤A中去除氧化皮的方法为：喷丸或酸洗。
进一步地，所述步骤B中预氧化工艺条件为：温度400~900℃、时间0.65~1.5h。
进一步地，所述步骤B中预氧化工艺条件为：温度450~800℃、时间0.75~1.25h。
进一步地，所述步骤B中预氧化工艺条件为：温度500~700℃、时间1h。
进一步地，所述步骤C中钢材冷却的方式为炉冷。
进一步地，所述炉冷的方法具体为：所述钢材在高温炉内预氧化完成后，停止所述高温炉的加热，所述钢材利用所述高温炉的剩余炉温自然缓慢冷却。
耐候钢防大气腐蚀的原理为：大气腐蚀环境下，初期，所述耐候钢表面生成疏松外腐蚀产物层，较长一段时间后，所述疏松外腐蚀产物层和基体间产生一种致密的稳定化锈层，所述稳定化锈层有效保护了基体被继续腐蚀。
所述稳定化锈层生成的原理为：钢基体中的亚铁离子受空气氧化生成γ2FeOOH,随电解质碱度增强，所述γ2FeOOH逐渐生成α2FeOOH。
本发明所述方法，利用短时高温氧化加速了亚铁离子氧化生成γ2FeOOH的速度，加速了稳定化锈层的生成速度；同时耐候钢外层获得一定致密度的氧化皮，所述氧化皮抑制了疏松外腐蚀产物层的生成速度。
有益效果：
1. 本发明解决了耐候钢结构初期外观不佳、锈液流挂的缺点；
2.本发明成本低廉、操作简单，短期内即可获得稳定化锈层。
附图说明
图1是发明的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法的流程图；
图2电化学阻抗谱的等效电路模型。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为500℃，氧化时间为1h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例二：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为600℃，氧化时间为1h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例三：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为700℃，氧化时间为1h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例四：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为450℃，氧化时间为1.25h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例五：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为800℃，氧化时间为0.75h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例六：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为400℃，氧化时间为1.5h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例七：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为900℃，氧化时间为0.65h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材自然冷却。
实施例八：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为350℃，氧化时间为2h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
实施例九：
依照图1流程图，进行如下操作：
（1）将钢材表面通过喷丸或酸洗去除热加工过程中形成的表面氧化皮或锈层；
（2）喷丸或酸洗后，所述钢材表面可能残留氧化皮或锈层，需进一步处理，将钢材表面打磨平整，优选地，用砂纸将钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm，可选用型号为800目的砂纸或者表面磨料更细的砂纸；
（3）将打磨完成后的钢材送入高温炉氧化：氧化温度为1000℃，氧化时间为0.5h，供氧方式为正常自然供氧；
（4）将氧化完成后的钢材冷却：冷却方式为炉冷。所述炉冷具体为：氧化完成后高温炉停止加热，让钢材随炉冷却。
发明可行性验证：
下面通过一组对比实验验证本发明的可行性。
图2为电化学阻抗谱的等效电路模型，图中Rs表示溶液电阻，Cr表示电极表面与溶液的双电层电容，Rr表示锈层电阻，Cd表示钢基体与渗入锈层的溶液构成的电容，Rt表示电荷传输电阻，Rw表示Warburg阻抗。锈层电阻Rr的大小可以反映锈层的致密程度及其导致的阻碍Cl离子透过能力，故可用来评估锈层的保护性。
表1为各样品腐蚀不同时期的锈层电阻（Rr/Ω）；
表中1#至3#样品分别对应实施例一至实施例三，0#样品未经处理，原始状态，作为本发明实施例的对比。
由表1可以看出，随着腐蚀的进行，锈层电阻值大体呈现逐渐增大的趋势，充分体现了锈层的自我完善与修复作用，说明腐蚀过程中锈层结构不断改善，锈层保护性逐渐增强。经过一段时间后，本案实施例样品的锈层电阻明显高于未经处理的样品的锈层电阻，本发明明显加速了稳定化锈层的生成。
表1 各样品腐蚀不同时期的锈层电阻（Rr/Ω）
| 0d | 5d | 15d | 30d | 45d | 60d | 80d | |
| 0# | 31.29 | 33.12 | 36.89 | 59.45 | 55.95 | 58.81 | 66.37 |
| 1# | 23.39 | 25.37 | 30.65 | 49.95 | 62.23 | 83.58 | 86.7 |
| 2# | 114 | 55.56 | 33.08 | 56.74 | 71.77 | 84.58 | 98.09 |
| 3# | 46.68 | 133.7 | 41.72 | 47.52 | 65.2 | 81.6 | 92.53 |
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A:去除钢材表面氧化皮；
步骤B:将所述钢材送入高温炉中进行预氧化处理，所述预氧化的工艺条件为：温度350~1000℃、时间0.5~2h；
步骤C:将预氧化完成后的钢材冷却。
2.如权利要求1所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，在步骤A中，去除钢材表面氧化皮后还进行打磨处理。
3.如权利要求2所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述打磨处理的方法为：用大于等于800目的砂纸将所述钢材表面打磨处理。
4.如权利要求3所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，将所述钢材表面打磨至粗糙度值小于等于15μm。
5.如权利要求1所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述步骤A中去除氧化皮的方法为：喷丸或酸洗。
6.如权利要求1所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述步骤B中预氧化的工艺条件为：温度400~900℃、时间0.65~1.5h。
7.如权利要求6所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述步骤B中预氧化的工艺条件为：温度450~800℃、时间0.75~1.25h。
8.如权利要求7所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述步骤B中预氧化工艺条件为：温度500~700℃、时间1h。
9.如权利要求1所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述步骤C中钢材冷却的方式为炉冷。
10.如权利要求9所述的加速耐候钢表面锈层稳定化的预氧化处理方法，其特征在于，所述炉冷的方法具体为：所述钢材在高温炉内预氧化完成后，停止所述高温炉的加热，所述钢材利用所述高温炉的剩余炉温自然缓慢冷却。
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