一种耐候钢板快速锈蚀方法及步骤

　　本发明属于钢板材料的腐蚀与防护领域，特别涉及一种用于钢铁材料的快速锈蚀技术，具体的说是用于耐候钢板的快速锈蚀方法。

　　背景技术：

　　耐候钢是一种具有良好抗大气腐蚀性能的低合金钢，在使用过程中其表面形成致密锈层，能有效阻碍腐蚀介质进入。耐候钢因其相对于普通碳钢耐大气腐蚀的有效性及相对于不锈钢等耐蚀钢的经济性而得到迅速发展，已广泛应用于铁路车辆、集装箱、塔架、桥梁等领域。

　　耐候钢裸露使用时存在着一些亟待解决的问题。耐候钢表面防护性锈层的形成一般需要三年左右的时间，而在使用初期，耐候钢表面常出现黄色锈液流挂、飞散等现象，影响美观且污染环境。在高盐气候条件下，耐候钢表面更是难以形成稳定化锈层，既污染环境又难以充分发挥耐候钢的作用。

　　在耐候钢表面锈层处理技术的开发及应用领域，日本处于领先地位，其技术已相当成熟，但不对外公开。

　　在国内，针对耐候钢快速锈蚀的技术问题已开发出一些处理剂。如专利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，其处理剂含有草酸、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，但该方法仅用于处理带锈钢铁件表面，其目的是解决带锈钢铁件表面锈层稳定的问题，因此不适于耐候钢板的快速锈蚀。

　　由此可知，上述处理技术还不成熟，主要表现在：处理剂仍具有显著的涂料属性，不环保，部分技术的实施工艺较复杂，对材料表面质量要求高，不适合冶金企业及施工现场操作。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种快速、环保，实施工艺简单易行，对材料表面质量要求低，适合冶金企业及施工现场操作的耐候钢板快速锈蚀方法。

　　为此，本发明所采取的技术解决方案是：

　　一种耐候钢板快速锈蚀方法，其锈蚀工艺流程为：钢板表面清洁→钢板表面均质化→钢板表面预氧化→钢板表面氧化→钢板表面后续处理；其具体锈蚀方法和步骤为：

　　(1)钢板表面清洁：利用砂纸、角磨机或喷丸即人工或机械的方法对钢板表面进行处理，使钢板表面无锈、无油、无其它黏附物。

　　(2)钢板表面均质化：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将镍盐溶液附着在钢板表面，使钢板表面的活性点与非活性点均一化，增加钢板表面活性点数量，促进后续腐蚀反应晶核的初期形成，提高后续反应速度，防止钢板表面腐蚀大晶核的产生，促进钢板表面生成细致而薄的腐蚀产物。

　　(3)钢板表面预氧化：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将当天配制的双氧水溶液附着在钢板表面，加速钢板表面活性点区域形成的腐蚀晶核的成长发育，并在双氧水的强氧化作用下，促使镍离子与铁离子结合在耐候钢板表面形成稳定的锈蚀层。

　　(4)钢板表面氧化：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将氧化液附着在钢板表面，促进所生成的薄腐蚀产物层快速成长，生成均匀、细致的腐蚀产物层；该步骤根据施工环境温度的不同而重复1～4次，当环境温度0℃＜t＜15℃，重复4次，环境温度15℃≤t＜25℃，重复3次，当环境温度25℃≤t＜30℃，重复2次，环境温度t≥30℃，重复1次。

　　(5)钢板表面后续处理：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将水、氯化钠或亚硫酸氢钠溶液的一种或两种附着在钢板表面，弥补经过表面氧化处理后的钢板表面生成的质量不完善的腐蚀产物层，继续促进原有腐蚀产物层的生长；该步骤根据钢板锈蚀的结果而重复1～4次，当钢板锈蚀面积百分比s≥95％，重复1次，当钢板锈蚀面积百分比85％≤s＜95％，重复2次，当钢板锈蚀面积百分比75％≤s＜85％，重复3次，当钢板锈蚀面积百分比s≤75％，重复4次。

　　步骤(2)所述的镍盐溶液的配制方法为：将4kg硫酸镍溶于100升0.05mol/l磷酸溶液中，加入3kgop-10非离子表面活性剂，混匀，用时加入电导率≤20μs/cm的水稀释10倍。

　　步骤(3)所述的双氧水水溶液中双氧水与水的体积比为1：(3～5)，双氧水浓度为30％。

　　步骤(4)所述的氧化液的配制方法为：将nacl、cuso4、feso4和nahso3四种化学纯药剂分别配制成2.4％nacl、2.4％cuso4、3.2％feso4和3.2％nahso3四种水溶液，然后将四种溶液按照体积比：2.4％nacl溶液：2.4％cuso4溶液：3.2％feso4溶液：3.2％nahso3溶液＝1:1:1:1的比例混合、搅拌，待混合溶液变为蓝色后，静置8小时后使用。

　　步骤(5)所述的水为普通自来水，氯化钠溶液为0.4％～0.6％nacl水溶液，亚硫酸氢钠溶液为0.4％～0.6％nahso3水溶液。

　　钢板表面均质化、预氧化、氧化和后续处理过程中，要求施工环境温度大于0℃。

　　本发明的有益效果为：

　　1、本发明能够在耐候钢板表面快速形成稳定锈层，解决传统方法中锈液流挂、飞散等污染环境的缺陷。

　　2、本发明对材料表面质量要求低，不用对钢板进行填缝、喷丸等预处理。

　　3、本发明对施工环境要求低，对环境湿度没有要求，环境温度大于0摄氏度即可。

　　4、本发明使用设备简单、易操作，实施工艺简单易行，适合冶金企业及施工现场操作。

　　具体实施方式

　　本发明耐候钢板快速锈蚀方法的工艺流程为：钢板表面清洁→钢板表面均质化→钢板表面预氧化→钢板表面氧化→钢板表面后续处理。其具体锈蚀方法和步骤为：

　　1、钢板表面清洁：利用砂纸、角磨机或喷丸即人工或机械的方法对钢板表面进行处理，使钢板表面无锈、无油、无其它黏附物。

　　2、钢板表面均质化：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将镍盐溶液附着在钢板表面，使钢板表面的活性点与非活性点均一化，增加钢板表面活性点数量，促进后续腐蚀反应晶核的初期形成，提高后续反应速度，防止钢板表面腐蚀大晶核的产生，促进钢板表面生成细致而薄的腐蚀产物。镍盐溶液的配制方法为：将4kg硫酸镍溶于100升0.05mol/l磷酸溶液中，加入3kgop-10非离子表面活性剂，混匀，用时加入电导率≤20μs/cm的水稀释10倍。

　　3、钢板表面预氧化：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将当天配制的双氧水溶液附着在钢板表面，加速钢板表面活性点区域形成的腐蚀晶核的成长发育，并在双氧水的强氧化作用下，促使镍离子与铁离子结合在耐候钢板表面形成稳定的锈蚀层。双氧水水溶液中双氧水与水的体积比为1：(3～5)，双氧水浓度为30％。

　　4、钢板表面氧化：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将氧化液附着在钢板表面，促进所生成的薄腐蚀产物层快速成长，生成均匀、细致的腐蚀产物层；该步骤根据施工环境温度的不同而重复1～4次。当环境温度0℃＜t＜15℃，重复4次，环境温度15℃≤t＜25℃，重复3次，当环境温度25℃≤t＜30℃，重复2次，环境温度t≥30℃，重复1次。氧化液的配制方法为：将nacl、cuso4、feso4和nahso3四种化学纯药剂分别配制成2.4％nacl、2.4％cuso4、3.2％feso4和3.2％nahso3四种水溶液，然后将四种溶液按照体积比：2.4％nacl溶液：2.4％cuso4溶液：3.2％feso4溶液：3.2％nahso3溶液＝1:1:1:1的比例混合、搅拌，待混合溶液变为蓝色后，静置8小时后使用。

　　5、钢板表面后续处理：利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，将水、氯化钠或亚硫酸氢钠溶液的一种或两种附着在钢板表面，弥补经过表面氧化处理后的钢板表面生成的质量不完善的腐蚀产物层，继续促进原有腐蚀产物层的生长；该步骤根据钢板锈蚀的结果而重复1～4次。当钢板锈蚀面积百分比s≥95％，重复1次，当钢板锈蚀面积百分比85％≤s＜95％，重复2次，当钢板锈蚀面积百分比75％≤s＜85％，重复3次，当钢板锈蚀面积百分比s≤75％，重复4次。所述的水为普通自来水，氯化钠溶液为0.4％～0.6％nacl水溶液，亚硫酸氢钠溶液为0.4％～0.6％nahso3水溶液。

　　下面，结合实施例对本发明作进一步说明。

　　实施例1～6的具体工艺及参数如表1所示。

　　表1实施例1～6的具体工艺及参数

　　本发明的最佳实施例为：

　　1、表面清洁：利用角磨机对钢板表面进行处理，使钢板表面无锈、无油、无其它黏附物。

　　2、表面均质化：利用喷淋的方法，将镍盐溶液喷淋到表面处理后的钢板表面。镍盐溶液的配制方法：将1kg硫酸镍溶于25升0.05mol/l磷酸溶液中，加入0.75kgop-10非离子表面活性剂，混匀，用时稀释10倍。配制药剂时，所用的水的电导率为18μs/cm。

　　3、表面预氧化：均质化处理钢板表面干燥后，利用喷淋的方法，将双氧水溶液喷附到钢板表面。双氧水溶液配制方法：30％双氧水与水体积比＝1：5，该药液使用当天现场配制。

　　4、表面氧化：预氧化处理钢板表面干燥后，利用喷淋的方法，将氧化液附着在钢板表面。待钢板表面干燥后，重复该步骤4次，施工环境温度6℃。氧化液的配制方法为：分别配制2.4％nacl、2.4％cuso4、3.2％feso4和3.2％nahso34种水溶液，然后将4种溶液按照2.4％nacl溶液：2.4％cuso4溶液：3.2％feso4溶液：3.2％nahso3溶液体积比＝1:1:1:1混合、搅拌，混合溶液变为浅蓝色。该混合液为施工前16小时配制。

　　5、表面后续处理：表面氧化钢板干燥后，利用喷淋的方法，将0.5％氯化钠水溶液喷附到钢板表面。间隔1天后喷附第二次，连续喷附4次。

　　技术特征：

　　技术总结

　　本发明提供一种耐候钢板快速锈蚀方法，用砂纸、角磨机或喷丸即人工或机械的方法对钢板表面进行清洁处理，使钢板表面无锈、无油、无其它黏附物，其后依次对钢板表面进行均质化、预氧化、氧化及后续处理，即分别利用刷涂、辊涂或喷淋的方法，先将镍盐溶液附着在钢板表面；再将双氧水溶液附着在钢板表面；然后将氧化液附着在钢板表面；最后将水、氯化钠或亚硫酸氢钠溶液的一种或两种附着在钢板表面。本发明对施工环境要求低，使用设备简单、易操作，实施工艺简单易行，能在耐候钢板表面快速形成稳定锈层，避免锈液流挂、飞散等污染环境的缺陷，适合冶金企业及施工现场操作。

　　技术研发人员：陈义庆;高鹏;肖宇;钟彬;艾芳芳;李琳;王铁

　　受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司

　　技术研发日：2016.09.06

　　技术公布日：2018.03.13