CN110872462A - 一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液 - Google Patents

Abstract

一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，各组分按质量百分比为：封闭膜树脂：1%~40%，颗粒状树脂：0.1%~10%，促进元素：0.05%~10%，颜料：5%~20%，消泡剂：0.1%~0.5%，分散剂：0.1%~0.5%，防尘剂：0.1%~0.5%，其余为水或有机溶剂。能够在实现阻止Cl^—与基体接触的同时，让生成耐候钢表面锈层所需的水和空气通过，且含有促进表面锈层稳定化生成的物质，为海洋大气环境下耐候钢表面锈层的生成创造适宜的环境，实现耐候钢在海洋大气环境下的免维护使用。

Description

一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液

技术领域

本发明属于钢材防腐技术领域，具体说的是一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液。

背景技术

耐候钢使用过程中，其表面锈层组织逐渐趋于致密和稳定，可以隔绝大气腐蚀因素与耐候钢基体的接触，避免耐候钢基体的持续腐蚀，从而实现耐大气腐蚀。耐候钢最佳使用方法为裸装使用，然而在自然环境中，耐候钢表面锈层致密稳定化需要3~10年的时间，这一过程中会产生绣液流挂等污染环境的现象，且在海洋大气环境中，由于Cl^—的存在改变了表面锈层组织的演化路径，导致无法生成致密和稳定的锈层，致使耐候钢无法在海洋大气环境下裸装使用。

目前，国内已开发出多种可加速耐候钢表面锈层致密稳定生成的处理方法。专利一(201210497491.6) 公开了一种耐候钢表面预处理的方法，将重量百分比为0.6％NaCl、0.9％FeSO₄、0.6％CuSO₄和0.9％NaHSO₃与水混合搅拌均匀得到耐候钢表面处理剂喷涂在耐候钢表面，溶液中的化学物质与钢基体发生反应，促进耐候钢表面锈层的生成。该方法虽可促进表面锈层的生成，但仍需一定的组织演化转变周期，此周期内的表面锈层仍无法阻止Cl^—与耐候钢基体的接触，不能适用于海洋大气环境。

专利二(201710801008.1) 公开了一种耐候钢锈层稳定剂及使用方法，将重量百分比为35％~47％的聚乙烯醇缩丁醛树脂或者丙烯酸环氧树脂，1%~5%三氧化二铁或者硝酸钠，7.9%~8.5%硫酸铬或者铬酸锶，0.6%~2.8%钼酸钠、亚硝酸钠或者硝酸锌，1.2%~3.8%丹宁酸和乳酸，15.3%~16.5%硫酸钡，1.0%~1.5%为氧化铁红或者铁粉，余量为溶剂水，采用刷涂方式在耐候钢表面形成一种含促进耐候钢表面锈层稳定化生成所需物质的膜。但该方法生成的膜为封闭性膜，在阻止Cl^—通过的同时，也阻止了生成致密锈层所需的水和氧气的进入，促进耐候钢表面锈层稳定化生成的物质无法充分发挥作用。

专利三(申请号：201610008390.6)公开了一种耐候钢锈层稳定化处理液，其组成为：每升水中含磷酸54~90克、磷酸二氢锌15~30克，硝酸盐3~8克，硫酸锰3~8克，钼酸盐3~6克，表面活性剂1~3克。将耐候钢喷淋后，表面形成一种多孔膜，腐蚀介质可沿孔隙进入与基体发生反应，有利于耐候钢表面稳定化锈层的形成，并防止锈液流挂。但该多孔膜不能阻止Cl^—与基体的接触，海洋大气环境下难以实现表面锈层致密稳定化。

专利四(201810648870 .8)公开了一种加速耐候钢锈层稳定化的处理液，其组成为：每升水中含0.1~15g的硫酸镁、硫酸铁和硫酸铜中的一种或两种以上，0.1~ 10g植酸、羧酸和鞣酸中的一种或两种以上，0.1~5g的二氧化硒、三氧化硒和亚硒酸中的一种或两种以上，0.1~5g的氯化钠、氟化钠和氯化钾中的一种或两种以上，余量为溶剂水。采用喷淋方式在耐候钢表面形成一层可以允许氧气通过但能有效阻止其它腐蚀性因素进入、且含促进耐候钢表面稳定化锈层生成离子的膜。但该方法的缺点与专利三类似，不能阻止Cl^—与基体的接触。

目前所开发的耐候钢表面锈层稳定化处理方法，在海洋大气环境下，均无法有效阻止Cl^—与耐候钢基体的接触，为耐候钢表面锈层的稳定生成创造适宜的环境。因此，为拓展耐候钢使用区域，亟待开发一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理技术。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，能够在实现阻止Cl^—与基体接触的同时，让生成耐候钢表面锈层所需的水和空气通过，且含有促进表面锈层稳定化生成的物质，为海洋大气环境下耐候钢表面锈层的生成创造适宜的环境，实现耐候钢在海洋大气环境下的免维护使用。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，各组分按质量百分比为：封闭膜树脂：1%~40%，颗粒状树脂：0.1%~10%，促进元素：0.05%~10%，颜料：5%~20%，消泡剂：0.1%~0.5%，分散剂：0.1%~0.5%，防尘剂：0.1%~0.5%，其余为水或有机溶剂。

进一步，所述封闭膜树脂为丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或环氧树脂。

进一步，所述颗粒状树脂为离子交换树脂。

进一步，所述促进元素为一种或一种以上的Mo、P、Cu、Ni、Cr元素，促进元素以化合物形式添加。

进一步，所述颜料为无机颜料，无机颜料为铁红、磁性氧化铁、滑石粉中的一种或两种以上混合而成。

进一步，所述有机溶剂为乙醇、正丁醇或二甲苯中的一种。

本发明有益效果是：该处理液可以在耐候钢钢表面形成一层含促进耐候钢表面锈层生成元素且能阻止Cl^—通过的纳孔膜，能够在阻止海洋大气环境中Cl^—通过的同时，允许水和氧气的进入，为耐候钢表面锈层快速生成提供适宜的微观环境，并防止锈液流挂，实现耐候钢在海洋大气环境下的免维护使用。

附图说明

图1为裸钢试样的锈层形貌。

图2为实施例1涂覆稳定化处理液的耐候钢试样的锈层形貌。

图3为实施例2涂覆稳定化处理液的耐候钢试样的锈层形貌。

图4为实施例3涂覆稳定化处理液的耐候钢试样的锈层形貌。

具体实施方式

一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，各组分按质量百分比为：封闭膜树脂：1%~40%，颗粒状树脂：0.1%~10%，促进元素：0.05%~10%，颜料：5%~20%，消泡剂：0.1%~0.5%，分散剂：0.1%~0.5%，防尘剂：0.1%~0.5%，其余为水或有机溶剂。

所述封闭膜树脂为丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或环氧树脂。该封闭膜树脂溶于溶剂后形成的封闭膜可以隔绝耐候钢基体与海洋大气环境的接触，避免海洋大气环境中Cl^—、水、空气等元素与耐候钢基体直接接触。

所述颗粒状树脂为离子交换树脂，该离子交换树脂镶嵌于封闭膜树脂形成的封闭膜上，实现阻止Cl^—的通过但允许水和空气通过的功能。

所述促进元素为一种或一种以上的Mo、P、Cu、Ni、Cr元素，促进元素以化合物形式添加，化合物选用钼酸、钼酸盐、磷酸、磷酸盐、铜盐、铬盐、镍盐等。该促进元素溶于通过颗粒树脂到达耐候钢基体表面的水中，在耐候钢表面形成一层液体薄膜，参与耐候钢腐蚀反应过程并加快表面锈层的组织演化速度，促进表面稳定锈层的生成。

所述颜料为无机颜料，无机颜料为铁红、磁性氧化铁、滑石粉中的一种或两种以上混合而成。该颜料可调节耐候钢表面稳定处理化后的外观颜色，实现耐候钢寿命周期内外观颜色的一致性。

所述有机溶剂为乙醇、正丁醇或二甲苯中的一种。

海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液的使用方法，包含如下步骤：

步骤一，对被处理的耐候钢表面进行抛丸或喷砂处理，去除表面氧化皮、油污等并提高表面粗糙度；

步骤二，配置海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液；

步骤三，用刷涂或喷涂的方式将处理液均匀涂覆于耐候钢表面，厚度控制在50~200μm，室温风干即可。

（1）实施例1

步骤一，将耐候钢加工成20mm×50mm×5mm的试样，表面喷砂处理，去除油污和提升表面粗糙度；

步骤二，将5%的聚乙烯醇缩丁醛树脂，0.1%的苯乙烯系树脂，1%的钼酸钠，5%的铁红，0.1%的6800型消泡剂，0.1%的BYK-220S型分散剂，0.1%的BYK-410型防尘剂，余量为乙醇配置成稳定化处理液；

步骤三，将配置好的稳定化处理液用用毛刷均匀涂覆于玻璃面板上，涂覆厚度50μm，室温风干后揭取获得涂膜；

步骤四，将涂膜按照GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》和JT/T 275-2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》的规定进行透水和透氯离子性能检测；

步骤五，将配置好的稳定化处理液用毛刷涂覆于耐候钢表面，涂覆厚度50μm，室温风干固化；

步骤六，将涂覆稳定化处理液的耐候钢试样和裸钢试样进行720h周浸腐蚀试验(试验介质为3.5%的NaCl溶液，试验温度24~27度，湿度45~55%，每个周期为60min，其中浸湿10min，干燥50 min)。

（2）实施例2

步骤一，将耐候钢加工成20mm×50mm×5mm的试样，表面喷砂处理，去除油污和提升表面粗糙度；

步骤二，将20%的丙烯酸树脂，5%的丙烯酸系树脂，5%的钼酸钠，5%的硫酸铬，5%的铁红，5%的磁性氧化铁，0.2%的6800型消泡剂，0.2%的BYK-220S型分散剂， 0.2%的BYK-410型防尘剂，余量为水配置成稳定化处理液；

步骤三，将配置好的稳定化处理液用用毛刷均匀涂覆于玻璃面板上，涂覆厚度150μm，室温风干后揭取获得涂膜；

步骤四，将涂膜按照GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》和JT/T 275-2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》的规定进行透水和透氯离子性能检测；

步骤五，将配置好的稳定化处理液用毛刷涂覆于耐候钢表面，涂覆厚度150μm，室温风干固化；

步骤六，将涂覆稳定化处理液的耐候钢试样和裸钢试样进行720h周浸腐蚀试验(试验介质为3.5%的NaCl溶液，试验温度24~27度，湿度45~55%，每个周期为60min，其中浸湿10min，干燥50 min)。

（2）实施例三

步骤一，将耐候钢加工成20mm×50mm×5mm的试样，表面喷砂处理，去除油污和提升表面粗糙度；

步骤二，将40%的的丙烯酸树脂，10%的丙烯酸系树脂，5%的钼酸钠，5%的硫酸铜，5%的铁红，5%的磁性氧化铁，0.5%的6800型消泡剂，0.5%的BYK-220S型分散剂，0.5%的BYK-410型防尘剂，余量为乙醇配置成稳定化处理液；

步骤三，将配置好的稳定化处理液用用毛刷均匀涂覆于玻璃面板上，涂覆厚度200μm，室温风干后揭取获得涂膜；

步骤四，将涂膜按照GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》和JT/T 275-2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》的规定进行透水和透氯离子性能检测；

步骤五，将配置好的稳定化处理液用毛刷涂覆于耐候钢表面，涂覆厚度200μm，室温风干固化；

步骤六，将涂覆稳定化处理液的耐候钢试样和裸钢试样进行720h周浸腐蚀试验(试验介质为3.5%的NaCl溶液，试验温度24~27度，湿度45~55%，每个周期为60min，其中浸湿10min，干燥50 min)。

表1为不同实施例涂膜的透水性能检测结果，表2为不同实施例涂膜的透Cl^—性能检测结果，本发明提供的海洋大气环境用耐候钢表面锈层稳定化处理液形成的涂膜在阻止Cl^—通过的同时可允许水和通过，可以为耐候钢表面锈层的形成提供适宜的微观环境。

表3为不同实施例涂覆稳定化处理液的耐候钢试样和裸钢试样的腐蚀速率对比，图1至图4为不同实施例涂覆稳定化处理液的耐候钢试样和裸钢试样的锈层形貌，经过本发明提供的海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液及使用方法处理后，耐候钢腐蚀速率下降80%左右，且表面锈层致密无空隙，可满足海洋大气环境下耐候钢的免维护使用。

表1涂膜透水性能

表2涂膜透氯离子性能

表3间浸腐蚀速率(mm/a)

Claims (6)

1.一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，其特征在于：各组分按质量百分比为：封闭膜树脂：1%~40%，颗粒状树脂：0.1%~10%，促进元素：0.05%~10%，颜料：5%~20%，消泡剂：0.1%~0.5%，分散剂：0.1%~0.5%，防尘剂：0.1%~0.5%，其余为水或有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，其特征在于，所述封闭膜树脂为丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，其特征在于，所述颗粒状树脂为离子交换树脂。

4.根据权利要求1所述的一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，其特征在于，所述促进元素为一种或一种以上的Mo、P、Cu、Ni、Cr元素，促进元素以化合物形式添加。

5.根据权利要求1所述的一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，其特征在于，所述颜料为无机颜料，无机颜料为铁红、磁性氧化铁、滑石粉中的一种或两种以上混合而成。

6.根据权利要求1所述的一种海洋大气环境用耐候钢表面稳定化处理液，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、正丁醇或二甲苯中的一种。

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