本发明属于钢材防腐
技术领域：
，具体涉及一种提高钢材防腐性能的处理方法。
背景技术：
：金属受周围环境介质的作用而损坏称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态，腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态，这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。金属腐蚀不仅容易带来金属材料的大量损耗，造成极大的经济损失，而且也会给生态环境带来严重的金属污染。金属与水溶液接触的环境下是最容易形成金属腐蚀现象的，酸、碱、盐环境条件下的电化学腐蚀过程是金属腐蚀的机理。为了解决金属的防腐问题，人们进行了持之以恒的不切努力，针对不同环境条件开发各种防腐涂料对钢材进行防腐处理。目前，钢材的防腐涂层虽对钢材有一定的防腐作用，但是防腐性能较差，钢材的使用寿命较短，而且常见的防腐涂料往往存在毒副作用，环境污染负荷大，合成制备工艺复杂，难以满足环保、低毒的要求。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高钢材防腐性能的处理方法。本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高钢材防腐性能的处理方法，具体处理方法如下：1）钢材表面的磷化处理将钢材浸入浓度为50-80%的乙醇溶液中清洗10-20min，通过用乙醇清洗钢材可以有效的去除钢材表面的油脂，便于后续的除锈处理以及磷化处理；将钢材打磨除锈后用压缩气体吹除钢材表面的碎屑，然后用去离子水进行冲洗，将冲洗后的钢材放入磷化液中处理15-20min，通过磷化处理，可以在钢材表面形成一层磷化膜，有利于提高膜层的附着力，从而增大后续镀膜处理中改性硅溶胶在钢材表面形成的膜层与钢材之间的结合力；取出钢材后用蒸馏水冲洗，放入60-80℃烘箱中干燥处理20-30min即可；2）钢材的镀膜处理将烘干后的钢材加热至80-150℃，预热处理10-20min，通过对钢材进行预热处理，可以使钢材表面的磷化层活化，从而可以提高镀膜膜层附着的牢固度以及镀膜膜层的均匀平整；在钢材表面涂覆改性硅溶胶，然后在60-80℃下热压干燥10-20min，压力为3-5mpa，然后在120-150℃下热压干燥50-80min，压力为6-9mpa，通过二段热压干燥，可以促进膜层的成型，提高膜层的平整性，同时可以避免膜层中裂纹的出现；取出钢材自然冷却至室温即可；3）钢材的热处理将冷却后的钢材在800-1000w的2.45ghz的微波炉中进行微波烧结20-30min，通过将钢材进行微波烧结，采用高温烧结可以促使钢材表面膜层中的低熔点玻璃粉溶化并以液相形式存在，可以填充到膜层的气孔中并促进液相传质，从而促进膜层的致密性；将烧结后的钢材移至热压炉中，在20-30mpa压力下热压烧结1-2h，烧结温度为300-400℃，通过热压烧结，可以将膜层中的气孔完全排除，使得膜层中的晶粒之间直接结合在一起，从而进一步的提高膜层的致密性；将钢材取出，自然冷却至室温即可；4）钢材的渗氮处理将热处理后的钢材在氢气环境中加热至400-500℃，加热处理1-2h，通过在氢气中进行热处理，可以将膜层中被氧化的物质还原，起到防氧化的作用；对钢材进行低温等离子体渗氮处理，将经过渗氮处理的钢材加热至400-500℃，保温处理5-8h，通过对钢材进行渗氮处理，钢材在氮气中进行热处理，n会溶入钢材表面的膜层中析出富氮的ti相，使得膜层表面的ti含量得到提高，在膜层表面形成结构致密的tin，使得表面孔隙减少，致密度提高，从而可以提高膜层的硬度以及耐腐蚀性；取出钢材自然冷却至室温，用去离子水冲洗后在50-70℃烘箱中干燥处理30-40min后取出即可。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤1）中，所述磷化液中各组分含量如下：磷酸30-50g/l，氧化锌5-13g/l，三乙醇胺2-4g/l，钼酸钠0.5-1g/l，柠檬酸0.5-2g/l，氟化钠1-2g/l，余量为水。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤2）中，所述改性硅溶胶的制备方法如下：1）将低熔点玻璃粉和二氧化锆加入到硅化钛中，用无水乙醇作为研磨介质进行湿法混合3-6h，将混合后的物料在50-70℃烘箱中干燥至恒重，然后经超微粉碎得到直径为10-20um的混合粉末，其中低熔点玻璃粉的添加量为硅化钛重量的2-5%，二氧化锆的添加量为硅化钛重量的2-7%，湿磨机中球：料：无水乙醇的比例为4:2:1，转速为500-800r/min；添加的低熔点玻璃粉在烧结时溶化以液相存在，一方面可以填充气孔，另一方面在液相的作用下，二氧化硅晶粒聚拢重排使得膜层致密；添加的硅化钛作为烧结助剂可以显著降低膜层的烧结致密温度，促进膜层致密，同时硅化钛可以为后续的渗氮处理提高钛元素，有利于氮化钛的形成；添加的二氧化锆作为微波吸收剂可以改善膜层的微波吸收，从而提高膜层的烧结性能，同时在烧结过程中，二氧化锆作为转换韧化剂可以增强膜层的韧化效应，从而提高膜层的韧性；2）将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，搅拌溶解后再加入蒸馏水，在转速为100-130r/min下搅拌10-15min，然后用质量分数为10-15%的盐酸调节ph为4-5，然后缓慢加入有机硅kh-570，搅拌均匀后在40-50℃下搅拌冷凝回流1-2h，再经陈化20-25h，即可制得硅溶胶，其中正硅酸乙酯、蒸馏水、有机硅kh-570与无水乙醇的体积比为2-7:10-15:3-8:40-50；添加的有机硅kh-570中含有柔软的有机链段，将其引入到正硅酸乙酯水解形成的无机二氧化硅的网络结构中，能够进一步提高膜层的韧性，从而提高膜层的抗破裂能力，使得膜层不易开裂，从而提高膜层的保护性能；3）将水解控制剂jh加入到硅溶胶中，在转速为80-150r/min下搅拌5-10min，然后加入丙二醇乙醚，继续搅拌5-10min，再加入一定量的增稠剂lz-09，继续搅拌20-30min，然后加入混合粉末，在300-400w超声波下振荡分散40-60min，即可制得改性硅溶胶，其中水解控制剂jh、丙二醇乙醚与硅溶胶的体积比为2-3:5-8:50-60，增稠剂lz-09的添加量为硅溶胶重量的2-3%，混合粉末的添加量为硅溶胶重量的10-15%；添加的增稠剂lz-09可以提高硅溶胶的黏度，增加膜层厚度，同时可以使硅溶胶中溶胶粒径分布的更加均匀，提高膜层的稳定性，增强膜层的性能。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤3）中，所述微波炉烧结的温度为800-1000℃；所述热压炉中的保护气氛为高纯度氩气，其纯度≥99.9%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤4）中，所述低温等离子体渗氮处理的方法如下：将钢材放入氮化炉中，渗氮气体为氮气，压力为800-1000pa，渗氮温度为450-500℃，处理时间5-7h。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过对钢材表面进行处理，在钢材表面形成一层高硬度高韧性的致密膜层，使得钢材表面与空气中的腐蚀性接枝完全隔离，使得钢材表面具有优异的致密性和抗离子渗透性，使得钢材具有优良的防腐性能。具体实施方式下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。实施例1一种提高钢材防腐性能的处理方法，具体处理方法如下：1）钢材表面的磷化处理将钢材浸入浓度为50%的乙醇溶液中清洗20min，然后将钢材打磨除锈后用压缩气体吹除钢材表面的碎屑，然后用去离子水进行冲洗，将冲洗后的钢材放入磷化液中处理15min，取出后用蒸馏水冲洗，放入60℃烘箱中干燥处理30min即可；2）钢材的镀膜处理将烘干后的钢材加热至80℃，预热处理20min，然后在钢材表面涂覆改性硅溶胶，然后在60℃下热压干燥20min，压力为3mpa，然后在120℃下热压干燥80min，压力为6mpa，取出自然冷却至室温即可；3）钢材的热处理将冷却后的钢材在800w的2.45ghz的微波炉中进行微波烧结30min，将烧结后的钢材移至热压炉中，在20mpa压力下热压烧结2h，烧结温度为300℃，然后将钢材取出，自然冷却至室温即可；4）钢材的渗氮处理将热处理后的钢材在氢气环境中加热至400℃，加热处理2h，然后对钢材进行低温等离子体渗氮处理，将经过渗氮处理的钢材加热至400℃，保温处理8h，然后取出钢材自然冷却至室温，用去离子水冲洗后在50℃烘箱中干燥处理40min后取出即可。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤1）中，所述磷化液中各组分含量如下：磷酸30g/l，氧化锌5g/l，三乙醇胺2g/l，钼酸钠0.5g/l，柠檬酸0.5g/l，氟化钠1g/l，余量为水。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤2）中，所述改性硅溶胶的制备方法如下：1）将低熔点玻璃粉和二氧化锆加入到硅化钛中，用无水乙醇作为研磨介质进行湿法混合3h，将混合后的物料在50℃烘箱中干燥至恒重，然后经超微粉碎得到直径为10um的混合粉末，其中低熔点玻璃粉的添加量为硅化钛重量的2%，二氧化锆的添加量为硅化钛重量的2%，湿磨机中球：料：无水乙醇的比例为4:2:1，转速为800r/min；2）将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，搅拌溶解后再加入蒸馏水，在转速为100r/min下搅拌15min，然后用质量分数为10%的盐酸调节ph为4，然后缓慢加入有机硅kh-570，搅拌均匀后在40℃下搅拌冷凝回流2h，再经陈化25h，即可制得硅溶胶，其中正硅酸乙酯、蒸馏水、有机硅kh-570与无水乙醇的体积比为2:10:3:40；3）将水解控制剂jh加入到硅溶胶中，在转速为80r/min下搅拌10min，然后加入丙二醇乙醚，继续搅拌10min，再加入一定量的增稠剂lz-09，继续搅拌30min，然后加入混合粉末，在300w超声波下振荡分散60min，即可制得改性硅溶胶，其中水解控制剂jh、丙二醇乙醚与硅溶胶的体积比为2:5:50，增稠剂lz-09的添加量为硅溶胶重量的2%，混合粉末的添加量为硅溶胶重量的10%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤3）中，所述微波炉烧结的温度为800℃；所述热压炉中的保护气氛为高纯度氩气，其纯度≥99.9%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤4）中，所述低温等离子体渗氮处理的方法如下：将钢材放入氮化炉中，渗氮气体为氮气，压力为800pa，渗氮温度为450℃，处理时间7h。实施例2一种提高钢材防腐性能的处理方法，具体处理方法如下：1）钢材表面的磷化处理将钢材浸入浓度为60%的乙醇溶液中清洗15min，然后将钢材打磨除锈后用压缩气体吹除钢材表面的碎屑，然后用去离子水进行冲洗，将冲洗后的钢材放入磷化液中处理17min，取出后用蒸馏水冲洗，放入70℃烘箱中干燥处理25min即可；2）钢材的镀膜处理将烘干后的钢材加热至120℃，预热处理15min，然后在钢材表面涂覆改性硅溶胶，然后在70℃下热压干燥15min，压力为4mpa，然后在130℃下热压干燥65min，压力为8mpa，取出自然冷却至室温即可；3）钢材的热处理将冷却后的钢材在900w的2.45ghz的微波炉中进行微波烧结25min，将烧结后的钢材移至热压炉中，在25mpa压力下热压烧结1.5h，烧结温度为350℃，然后将钢材取出，自然冷却至室温即可；4）钢材的渗氮处理将热处理后的钢材在氢气环境中加热至450℃，加热处理1.5h，然后对钢材进行低温等离子体渗氮处理，将经过渗氮处理的钢材加热至450℃，保温处理6h，然后取出钢材自然冷却至室温，用去离子水冲洗后在60℃烘箱中干燥处理35min后取出即可。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤1）中，所述磷化液中各组分含量如下：磷酸40g/l，氧化锌10g/l，三乙醇胺3g/l，钼酸钠0.7g/l，柠檬酸1.5g/l，氟化钠1.5g/l，余量为水。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤2）中，所述改性硅溶胶的制备方法如下：1）将低熔点玻璃粉和二氧化锆加入到硅化钛中，用无水乙醇作为研磨介质进行湿法混合5h，将混合后的物料在60℃烘箱中干燥至恒重，然后经超微粉碎得到直径为15um的混合粉末，其中低熔点玻璃粉的添加量为硅化钛重量的4%，二氧化锆的添加量为硅化钛重量的6%，湿磨机中球：料：无水乙醇的比例为4:2:1，转速为700r/min；2）将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，搅拌溶解后再加入蒸馏水，在转速为110r/min下搅拌12min，然后用质量分数为13%的盐酸调节ph为4.5，然后缓慢加入有机硅kh-570，搅拌均匀后在45℃下搅拌冷凝回流1.5h，再经陈化23h，即可制得硅溶胶，其中正硅酸乙酯、蒸馏水、有机硅kh-570与无水乙醇的体积比为5:13:5:45；3）将水解控制剂jh加入到硅溶胶中，在转速为120r/min下搅拌7min，然后加入丙二醇乙醚，继续搅拌8min，再加入一定量的增稠剂lz-09，继续搅拌25min，然后加入混合粉末，在350w超声波下振荡分散50min，即可制得改性硅溶胶，其中水解控制剂jh、丙二醇乙醚与硅溶胶的体积比为2.5:7:55，增稠剂lz-09的添加量为硅溶胶重量的2.5%，混合粉末的添加量为硅溶胶重量的12%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤3）中，所述微波炉烧结的温度为900℃；所述热压炉中的保护气氛为高纯度氩气，其纯度≥99.9%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤4）中，所述低温等离子体渗氮处理的方法如下：将钢材放入氮化炉中，渗氮气体为氮气，压力为900pa，渗氮温度为480℃，处理时间6h。实施例3一种提高钢材防腐性能的处理方法，具体处理方法如下：1）钢材表面的磷化处理将钢材浸入浓度为80%的乙醇溶液中清洗10min，然后将钢材打磨除锈后用压缩气体吹除钢材表面的碎屑，然后用去离子水进行冲洗，将冲洗后的钢材放入磷化液中处理20min，取出后用蒸馏水冲洗，放入80℃烘箱中干燥处理20min即可；2）钢材的镀膜处理将烘干后的钢材加热至150℃，预热处理10min，然后在钢材表面涂覆改性硅溶胶，然后在80℃下热压干燥10min，压力为5mpa，然后在150℃下热压干燥50min，压力为9mpa，取出自然冷却至室温即可；3）钢材的热处理将冷却后的钢材在1000w的2.45ghz的微波炉中进行微波烧结20min，将烧结后的钢材移至热压炉中，在30mpa压力下热压烧结1h，烧结温度为400℃，然后将钢材取出，自然冷却至室温即可；4）钢材的渗氮处理将热处理后的钢材在氢气环境中加热至500℃，加热处理1h，然后对钢材进行低温等离子体渗氮处理，将经过渗氮处理的钢材加热至500℃，保温处理5h，然后取出钢材自然冷却至室温，用去离子水冲洗后在70℃烘箱中干燥处理30min后取出即可。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤1）中，所述磷化液中各组分含量如下：磷酸50g/l，氧化锌13g/l，三乙醇胺4g/l，钼酸钠1g/l，柠檬酸2g/l，氟化钠2g/l，余量为水。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤2）中，所述改性硅溶胶的制备方法如下：1）将低熔点玻璃粉和二氧化锆加入到硅化钛中，用无水乙醇作为研磨介质进行湿法混合6h，将混合后的物料在70℃烘箱中干燥至恒重，然后经超微粉碎得到直径为20um的混合粉末，其中低熔点玻璃粉的添加量为硅化钛重量的5%，二氧化锆的添加量为硅化钛重量的7%，湿磨机中球：料：无水乙醇的比例为4:2:1，转速为800r/min；2）将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，搅拌溶解后再加入蒸馏水，在转速为130r/min下搅拌10min，然后用质量分数为15%的盐酸调节ph为5，然后缓慢加入有机硅kh-570，搅拌均匀后在50℃下搅拌冷凝回流1h，再经陈化20h，即可制得硅溶胶，其中正硅酸乙酯、蒸馏水、有机硅kh-570与无水乙醇的体积比为7:15:8:50；3）将水解控制剂jh加入到硅溶胶中，在转速为150r/min下搅拌5min，然后加入丙二醇乙醚，继续搅拌5min，再加入一定量的增稠剂lz-09，继续搅拌20min，然后加入混合粉末，在400w超声波下振荡分散40min，即可制得改性硅溶胶，其中水解控制剂jh、丙二醇乙醚与硅溶胶的体积比为3:8:60，增稠剂lz-09的添加量为硅溶胶重量的3%，混合粉末的添加量为硅溶胶重量的15%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤3）中，所述微波炉烧结的温度为1000℃；所述热压炉中的保护气氛为高纯度氩气，其纯度≥99.9%。优选地，一种提高钢材防腐性能的处理方法，其中步骤4）中，所述低温等离子体渗氮处理的方法如下：将钢材放入氮化炉中，渗氮气体为氮气，压力为1000pa，渗氮温度为500℃，处理时间5h。对比例1：去除步骤1）中的磷化处理，其余与实施例1相同。对比例2：去除步骤2）中的预热处理，其余与实施例1相同。对比例3：去除步骤2）中的二段热压干燥处理，采用80℃下烘箱干燥80min替代，其余与实施例1相同。对比例4：去除步骤3）中的微波烧结处理，其余与实施例1相同。对比例5：去除步骤3）中的热压炉烧结处理，其余与实施例1相同。对比例6：去除步骤4)中的氢气环境下的热处理，其余与实施例1相同。对比例7：去除步骤4）中的渗氮处理，其余与实施例1相同。对比例8：去除改性硅溶胶中的低熔点玻璃粉，其余与实施例1相同。对比例9:去除改性硅溶胶中的硅化钛，其余与实施例1相同。对比例10：去除改性硅溶胶中的二氧化锆，其余与实施例1相同。试验例：分别采用实施例1-3和对比例1-10提供的方法对45号钢进行防腐处理，并对其性能进行测试，结果如下表所示：附着力/mpa耐盐雾/h耐碱性/h耐酸性/h耐油性/d实施例115.6350729263实施例216.2356769867实施例315.3352739465对比例110.2320628150对比例212.5336658556对比例314.5320608051对比例414.2293516840对比例514.3295526741对比例614.8346688961对比例714.0285466135对比例814.6315496338对比例914.7270425630对比例1014.7321525840注：附着力测试按照gb/t5210-2006中公开的试验方法进行测试；耐盐雾测试按照gb/t1771-2007中公开的试验方法进行测试；耐碱性测试按照gb/t9265-2009中公开的试验方法进行测试；耐酸性测试按照gb/t9274-88中公开的试验方法进行测试；耐油性测试按照qj990.1-86中公开的试验方法进行测试。从上表可以看出，本发明提供的处理方法可以使钢材的防腐性能得到明显的改善，有效的延长了钢材的使用寿命。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。当前第1页12