CN114934305A - 加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置及反应方法 - Google Patents

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程鹏
董中波
马颖
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周庆军
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Abstract

本发明公开了一种加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置反应方法，包括反应池、布置在反应池池底的底部支撑、电源、通过导线与电源正极相连的正极电极棒及通过导线与电源负极相连的负极电极棒。利用电化学腐蚀原理设计加速耐候钢板稳定锈层形成装置，实现了加速耐候钢板稳定锈层形成的工业化、快速化，耐候钢板在装置中的反应时间缩短为10～20分钟；采用钢板浸泡反应液并外加电源电解方式，避免了涂刷或喷淋化学药剂处理方式带来的环境污染问题。

Description

加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置及反应方法
技术领域
本发明属于腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置及反应方法。
背景技术
耐候钢是通过在碳钢中加入少量Cu、P、Cr、Ni等合金元素获得的，具有较高的耐大气腐蚀性能。这是由于耐候钢在大气环境中暴露数年后表面会生成一层稳定致密的锈层，抑制腐蚀介质向碳钢基体的渗透，从而大幅降低钢板的腐蚀减薄。但是在高温、高湿、高污染环境中耐候钢难以形成稳定致密锈层，导致其存在持续减薄的安全风险。
为了在耐候钢表面形成稳定致密的锈层，国内外开展了耐候钢锈层稳定化处理技术的研究。主要目的是缩短耐候钢形成稳定锈层时间，减少耐候钢表面锈液流挂现象。现有技术中对耐候钢稳定化处理方式多为化学药剂处理，处理工艺多采用人工涂刷或喷淋。因此，这些锈层稳定化方法存在处理周期长、效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置及反应方法，解决了耐候钢板锈层稳定化处理周期长、效率低的缺陷。
为实现上述目的，本发明所设计的加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置，包括反应池、布置在反应池池底的底部支撑、电源、通过导线与电源正极相连的正极电极棒及通过导线与电源负极相连的负极电极棒。
进一步地，所述正极电极棒和负极电极棒均为石墨电极棒。
进一步地，所述导线为铜导线。
还提供一种加速耐候钢板稳定锈层形成方法如下：
1)将反应液注入反应装置的反应池内，且反应液的顶面高于底部支撑顶面；所述反应装置为上述所述的加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置；
2)将耐候钢板放入反应池中且个搁置在底部支撑上，从而将耐候钢板没入反应液中；
3)将正极电极棒和负极电极棒均没入反应液中，开启电源；
4)10～20分钟后关闭电源，取出耐候钢板；
5)将耐候钢板放置在户外通风干燥，待表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层。
进一步地，所述步骤1)中，反应液按重量百分比包括3％～7％的硫酸铬、1％～3％的硫酸铁，余量为自来水。
进一步地，所述步骤1)中反应液的顶面高于底部支撑1顶面10～30cm。
进一步地，所述步骤3)中，电流控制在3～10A。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明利用电化学腐蚀原理设计加速耐候钢板稳定锈层形成装置，实现了加速耐候钢板稳定锈层形成的工业化、快速化，耐候钢板在装置中的反应时间缩短为10～20分钟；采用钢板浸泡反应液并外加电源电解方式，避免了涂刷或喷淋化学药剂处理方式带来的环境污染问题；
2)本发明可以直接处理带氧化铁皮的耐候钢板，且方法简单，大幅度降低了加速耐候钢稳定锈层形成的成本。
附图说明
图1为本发明加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置结构示意图。
其中，底部支撑1、正极电极棒2、反应池3、导线4、电源5、耐候钢板6、负极电极棒7。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置，包括反应池3、布置在反应池3池底的底部支撑1、电源5、通过导线4与电源5正极相连的正极电极棒2及通过导线4与电源5负极相连的负极电极棒7，正极电极棒2和负极电极棒7均为石墨电极棒，导线4为铜导线。
加速耐候钢板稳定锈层形成方法如下：
1)将反应液注入反应装置的反应池内，且反应液的顶面高于底部支撑1顶面10～30cm；
2)将耐候钢板6放入反应池中且个搁置在底部支撑1上，从而将耐候钢板没入反应液中；此处耐候钢板6无需进行前处理；
3)将正极电极棒2和负极电极棒7均没入反应液中，开启电源，电流控制在3～10A；
4)10～20分钟后关闭电源，取出耐候钢板；
5)将耐候钢板放置在户外通风干燥，待表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层。
反应液按重量百分比包括3％～7％的硫酸铬、1％～3％的硫酸铁，余量为自来水。
本发明中以硫酸铬和硫酸铁为反应液，一方面利用两种盐溶液离子的导电性，另一方面利用硫酸根、铬离子、铁离子的侵蚀性加速钢板表面的锈蚀和物相转化。同时，反应装置根据电化学腐蚀原理设计，在外加电源条件下耐候钢板有电流通过，耐候钢板表面发生腐蚀溶解，氧化铁皮和部分基体被侵蚀掉，耐候钢板表面快速形成锈层。同时反应液中的离子粘附在钢板被侵蚀掉微观区域，促进具有稳定锈层的针铁矿生成。处理后的耐候钢进行通风干燥，增加钢板粘附反应液中的氧含量，促进稳定化处理的化学和电化学反应。耐候钢板后期在雨水、露水、太阳光的作用下，表面形成干湿交替的环境，表面锈层进一步得到稳定。通过上述反应装置和反应方法获得的耐候钢板表面锈层厚度＞50μm、表面锈层色差值ΔE<10。
综上所述，本发明利用电化学腐蚀原理设计加速耐候钢板稳定锈层形成装置，实现了加速耐候钢板稳定锈层形成的工业化、快速化，耐候钢板在装置中的反应时间缩短为10～20分钟；采用耐候钢板浸泡反应液并外加电源电解方式，避免了涂刷或喷淋化学药剂处理方式带来的环境污染问题。本发明可以直接处理带氧化铁皮的耐候钢板，且方法简单，大幅度降低了加速耐候钢稳定锈层形成的成本。
实施例1
按质量百分比配制反应液，称取各组分质量百分比含量为：3％的硫酸铬、1％的硫酸铁，加入自来水溶解，搅拌均匀，使药剂完全溶解。将反应液注入装置的反应池内，液面超过底部支撑顶面10cm。将耐候钢板放入反应池中，并连接导线。开启电源，电流控制在3A。10分钟后关闭电源，将耐候钢板取出，放置在户外通风干燥。处理后的耐候钢板表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层，锈层厚度为52μm，锈层色差值ΔE为9.5。
实施例2
按质量百分比配制反应液，称取各组分质量百分比含量为：7％的硫酸铬、3％的硫酸铁，加入自来水溶解，搅拌均匀，使药剂完全溶解。将反应液注入装置的反应池内，液面超过底部支撑顶面30cm。将耐候钢板放入反应池中，并连接导线。开启电源，电流控制在10A。20分钟后关闭电源，将耐候钢板取出，放置在户外通风干燥。处理后的耐候钢板表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层，锈层厚度为70μm，锈层色差值ΔE为6.2。
实施例3
按质量百分比配制反应液，称取各组分质量百分比含量为：6％的硫酸铬、2％的硫酸铁，加入自来水溶解，搅拌均匀，使药剂完全溶解。将反应液注入装置的反应池内，液面超过底部支撑顶面20cm。将耐候钢板放入反应池中，并连接导线。开启电源，电流控制在6A。15分钟后关闭电源，将耐候钢板取出，放置在户外通风干燥。处理后的耐候钢板表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层，锈层厚度为60μm，锈层色差值ΔE为8.0。
实施例4
按质量百分比配制反应液，称取各组分质量百分比含量为：4％的硫酸铬、2.5％的硫酸铁，加入自来水溶解，搅拌均匀，使药剂完全溶解。将反应液注入装置的反应池内，液面超过底部支撑顶面17cm。将耐候钢板放入反应池中，并连接导线。开启电源，电流控制在5A。16分钟后关闭电源，将耐候钢板取出，放置在户外通风干燥。处理后的耐候钢板表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层，锈层厚度为66μm，锈层色差值ΔE为7.2。
实施例5
按质量百分比配制反应液，称取各组分质量百分比含量为：6.5％的硫酸铬、1.6％的硫酸铁，加入自来水溶解，搅拌均匀，使药剂完全溶解。将反应液注入装置的反应池内，液面超过底部支撑顶面12cm。将耐候钢板放入反应池中，并连接导线。开启电源，电流控制在4A。19分钟后关闭电源，将耐候钢板取出，放置在户外通风干燥。处理后的耐候钢板表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层，锈层厚度为67μm，锈层色差值ΔE为7.7。

Claims (7)

1.一种加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置，其特征在于：包括反应池(3)、布置在反应池(3)池底的底部支撑(1)、电源(5)、通过导线(4)与电源(5)正极相连的正极电极棒(2)及通过导线(4)与电源(5)负极相连的负极电极棒(7)。
2.根据权利要求1所述加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置，其特征在于：所述正极电极棒(2)和负极电极棒(7)均为石墨电极棒。
3.根据权利要求1所述加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置，其特征在于：所述导线(4)为铜导线。
4.一种加速耐候钢板稳定锈层形成方法，其特征在于：所述形成方法如下：
1)将反应液注入反应装置的反应池(3)内，且反应液的顶面高于底部支撑(1)顶面；所述反应装置为权利要求1所述的加速耐候钢板稳定锈层形成的反应装置；
2)将耐候钢板(6)放入反应池中且个搁置在底部支撑(1)上，从而将耐候钢板(6)没入反应液中；
3)将正极电极棒(2)和负极电极棒(7)均没入反应液中，开启电源；
4)10～20分钟后关闭电源，取出耐候钢板；
5)将耐候钢板放置在户外通风干燥，待表面形成颜色均一、无锈液流淌的棕色锈层。
5.根据权利要求4所述加速耐候钢板稳定锈层形成方法，其特征在于：所述步骤1)中，反应液按重量百分比包括3％～7％的硫酸铬、1％～3％的硫酸铁，余量为自来水。
6.根据权利要求4所述加速耐候钢板稳定锈层形成方法，其特征在于：所述步骤1)中反应液的顶面高于底部支撑1顶面10～30cm。
7.根据权利要求4所述加速耐候钢板稳定锈层形成方法，其特征在于：所述步骤3)中，电流控制在3～10A。
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