专利名称：防腐预应力筋及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种预应力工程用的构件，特别是预应力混凝土施工工程用的防腐预应力筋及其制造方法。
背景技术：
现有的预应力混凝土施工工程用的预应力筋，一般包括钢筋、高强钢丝、钢绞线，采用的钢绞线可分为光面钢绞线、镀锌钢绞线、喷涂钢绞线等几种，适用于不同的施工条件和工程设计要求，以上产品存在的不足是其一普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线外表面未作特殊的防腐处理，防腐性能差，在现场施工环境中，极易锈蚀，影响其使用性能，同时造成材料的浪费；其二镀锌钢绞线外表面镀覆锌层，有一定的防腐性能；但在混凝土结构中易与混凝土发生化学反应，加快钢绞线的腐蚀，影响整个结构的安全性；其三喷涂钢绞线在外表面喷涂上PE等防腐材料，有很好的防腐性能；但制造成本高，生产周期长；且施工安装过程繁琐，对施工队伍的素质有很高的要求，从而使施工周期加长，工程造价增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决现有用作预应力筋之普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线防腐性能差和喷涂钢绞线防腐好但制造成本高、生产周期长、施工安装过程繁琐的问题，提供一种产品性能好、生产周期短、制造、施工成本低的防腐预应力筋及其制造方法。
其解决方案是将普通的钢筋、高强钢丝、光面钢绞线之类普通预应力筋通过表面发黑工艺处理后在钢筋、高强钢丝、钢绞线之外表面形成一层特殊的氧化防腐层，从而提高其防腐性能。
其具体技术方案是一种预应力混凝土施工工程用的防腐预应力筋，其特征在于所述预应力筋是一种将普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线之类普通预应力筋经过表面发黑工艺处理后，在普通钢筋、高强钢丝、钢绞线外表面形成有一层特殊的氧化防腐层的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线。
上述的防腐预应力筋的制造方法是使用“常温钢铁表面敏化发黑剂”对普通钢筋、高强钢丝、钢绞线之类普通预应力筋进行表面发黑工艺处理，它包括以下工艺过程A、预处理将普通预应力筋——普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线进行表面除油、除锈前处理；B、清洗I由清洗槽I对预处理后的普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线进行清洗；C、敏化将经过预处理并清洗后的普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线在常温下浸入“常温钢铁表面敏化发黑剂”之敏化液中浸泡约3分钟进行敏化；D、清洗II将敏化后的钢筋、高强钢丝、钢绞线用水清洗；E、黑化将清洗干净的敏化后的钢筋、高强钢丝、钢绞线浸入“常温钢铁表面敏化发黑剂”之发黑液中浸泡约3分钟；F、清洗III将黑化后的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线用水清洗；G、后处理将清洗干净的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线浸入封闭剂中约1分钟；H、烘干将封闭处理后的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线加热烘干；I、收存用成盘装置将发黑高强钢丝、发黑钢绞线收卷成盘，将发黑钢筋在干燥室内堆放。
所述的常温钢铁表面敏化发黑剂，包括敏化液及常温发黑液，其配方分别如下①敏化液铜盐4～10g/l镍盐1～5g/l柠檬酸盐4～10g/l酒石酸4～10g/l氨基磺酸4～10g/l H2O余量pH＝2～4②常温发黑液硫化钠40～100g/l乙醇20～50ml/lH2O余量
pH＝8～10由于本发明之防腐预应力筋是普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线之类普通预应力筋经过表面发黑工艺处理过的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线，大大提高了其防腐性能，产品的防腐性能比普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线和镀锌钢绞线大大提高；就发黑钢绞线而言，在相同的性能指标情况下，原材料及加工制造成本比喷涂钢绞线低，“产品性价比”比喷涂钢绞线高，并且具有原材料来源丰富、生产周期短，利于质量控制等优点。
此外所采用的常温钢铁表面敏化发黑剂来制造防腐预应力筋——发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线的生产方法具有以下优点1、膜层成分稳定、附着力好；敏化液中硫酸铜是主成膜剂，硫酸镍是辅助成膜剂，当钢铁件与主成膜剂反应的同时，自发伴随产生辅成膜反应，从而改变膜的组成和结构，改善发黑膜的耐蚀性和附着力等性能。本发明除用柠檬酸钠作为络合剂及稳定剂以外还加入酒石酸和氨基磺酸作为络合剂及稳定剂，进一步增强了络合作用、稳定了溶液的性能；调整了成膜反应速度，使成膜速度更快、膜的质量更好。
本发明之发黑剂分为敏化液及发黑液，其成膜机理分为以下几步(1)铁基体和铜离子发生置换反应
(2)硫化钠盐等与Fe、Cu反应生成黑色物质，形成黑膜
(3)反应生成的Fe2+空气中的O2反应，生成Fe3+转化成Fe3O4
通过检测分析，膜层成分中含有S、Fe、Cu、O几种元素，从这些元素中可以看出常温发黑的膜层成分不是简单的Fe3O4，还含有FeS、CuS等，因而，膜层稳定。
此外，发黑工艺分成两步，敏化液为酸性，黑化液为碱性，在敏化后进行第一次清洗，去掉钢铁件表面残留的H+，然后，再放入碱性的黑化液中黑化，使生成的盐更稳定，从而膜的质量也更高。
进行性能实验①进行硫酸铜点滴试验，在40秒内未出现变色、铜斑、锈点，完全符合机电部标准WJ535-82的规定；②用3％氯化钠溶液试验，在15～20℃条件下将发黑零件浸泡3小时，无接触斑点和锈点。
2、发黑剂中不含硒酸盐、磷酸及磷酸盐，发黑剂及排出物无毒、无臭，无刺激性气味；3、在后处理工序中采用水乳型聚氨酯涂饰剂或硅丙乳液之类封闭剂对发黑后的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线进行后处理，使之在发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线表面再形成一层保护膜，使其防腐性能更好。
四
图1本发明的防腐预应力筋制造方法之工艺流程图；图2实施例一的防腐预应力筋进行发黑工艺处理所用的加工槽示意图。
图中1-放线盘1，2-钢绞线，3-预处理槽，4-清洗槽I，5-敏化槽，6-清洗槽II，7-黑化槽，8-清洗槽III，9-后处理槽，10-加热装置，11-牵引机，12-成盘装置。
五、实施方式实施例一一种防腐预应力筋——发黑高强钢丝或发黑钢绞线。是将普通的高强钢丝、光面钢绞线通过表面发黑工艺处理后制成的发黑高强钢丝、发黑钢绞线，该发黑高强钢丝、发黑钢绞线外表面形成有一层特殊的氧化防腐层。
本发明使用常温钢铁表面敏化发黑剂进行高强钢丝、普通钢绞线发黑工艺处理的方法包括以下工艺过程(参见图1、图2)A、预处理工序对从放线盘1解卷的普通高强钢丝、光面钢绞线2用预处理槽3进行除油、除锈前处理；B、清洗I由清洗槽I4对普通高强钢丝、光面钢绞线进行清洗；C、敏化将经过预处理并清洗后的普通高强钢丝、光面钢绞线在敏化槽5中用本发明之“常温钢铁表面敏化发黑剂”的敏化液浸泡约3分钟进行敏化；D、清洗II由清洗槽II6对敏化后的高强钢丝、钢绞线进行清洗；E、黑化将清洗干净的敏化后的高强钢丝、钢绞线在黑化槽7中用本发明之“常温钢铁表面敏化发黑剂”的发黑液浸泡约3分钟；F、清洗III由清洗槽III8对黑化后的发黑高强钢丝、发黑钢绞线进行清洗；G、后处理将清洗干净的发黑高强钢丝、发黑钢绞线浸入封闭剂中约1分钟；H、烘干用高频感应加热装置10对封闭后的发黑高强钢丝、发黑钢绞线进行加热烘干；I、收卷成盘用成盘装置12将发黑高强钢丝、发黑钢绞线收卷成盘。
整个生产过程中，高强钢丝、钢绞线在牵引机11的带动下保持恒定的速度通过各处理槽，为了加强处理效果，各处理槽中设置有若干个超声波发生器。
所述的表面发黑工艺处理所用的常温钢铁表面敏化发黑剂，包括敏化液及常温发黑液，其配方分别如下①敏化液CuSO4·5H2O4～10g/lNiSO4·7H2O1～5g/l柠檬酸钠4～10g/l 酒石酸4～10g/l氨基磺酸4～10g/l H2O余量 pH＝2～4②常温发黑液硫化钠40～100g/l乙醇20～50ml/lH2O余量 pH＝8～10本实施例中，所用的封闭剂是水乳型聚氨酯涂饰剂或硅丙乳液。
作为本发明实施例的一种变换，所述的敏化液中的CuSO4·5H2O可以换用其他铜盐，所述的NiSO4·7H2O可以换用其他的镍盐。
实施例二一种防腐预应力筋——发黑钢筋。是将普通的钢筋通过表面发黑工艺处理后制成的发黑钢筋，该发黑钢筋外表面形成有一层特殊的氧化防腐层。所述的表面发黑工艺处理方法及采用的常温钢铁表面敏化发黑剂同实施例一，所不同之处在于钢筋直径较大，不能卷绕成盘，只能单根处理，只需将预处理、清洗I、敏化、清洗II、黑化、清洗III、后处理等工序所用的槽或器具加大尺寸，烘干工序则采用在烘箱或烤房中进行，烘干后的发黑钢筋整齐堆放在干燥室内即可。
权利要求
1.一种预应力混凝土施工工程用的防腐预应力筋，其特征在于所述的防腐预应力筋是一种将普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线之类普通预应力筋经过表面发黑工艺处理后、在普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线外表面形成有一层特殊的氧化防腐层的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线。
2.如权利要求1所述的防腐预应力筋，其特征在于所述的防腐预应力筋是一种发黑钢绞线，是将光面钢绞线经过表面发黑工艺处理后在钢绞线外表面形成有一层特殊的氧化防腐层的发黑钢绞线。
3.如权利要求1所述的防腐预应力筋，其特征在于所述的防腐预应力筋是一种发黑钢筋或发黑高强钢丝，是将普通钢筋或高强钢丝经过表面发黑工艺处理后在钢筋或高强钢丝外表面形成有一层特殊的氧化防腐层的发黑钢筋或发黑高强钢丝。
4.如权利要求1或2或3所述的防腐预应力筋的制造方法，其特征在于使用“常温钢铁表面敏化发黑剂”对普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线之类普通预应力筋进行表面发黑工艺处理，它包括以下工艺过程A、预处理将普通预应力筋——普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线进行表面除油、除锈前处理；B、清洗I由清洗槽I对预处理后的普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线进行清洗；C、敏化将经过预处理并清洗后的普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线在常温下浸入“常温钢铁表面敏化发黑剂”之敏化液中浸泡约3分钟进行敏化；D、清洗II将敏化后的钢筋、高强钢丝、钢绞线用水清洗；E、黑化将清洗干净的敏化后的钢筋、高强钢丝、钢绞线浸入“常温钢铁表面敏化发黑剂”之发黑液中浸泡约3分钟；F、清洗III将黑化后的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线用水清洗；G、后处理将清洗干净的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线浸入封闭剂中约1分钟；H、烘干将封闭处理后的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线加热烘干；I、收存用成盘装置将发黑高强钢丝、发黑钢绞线收卷成盘，将发黑钢筋在干燥室内堆放。
5.如权利要求4所述的防腐预应力筋的制造方法，其特征在于所述的“常温钢铁表面敏化发黑剂”包括敏化液及常温发黑液，其配方分别如下①敏化液铜盐4～10g/l镍盐1～5g/l柠檬酸盐4～10g/l酒石酸4～10g/l氨基磺酸4～10g/l H2O余量pH＝2～4②常温发黑液硫化钠40～100g/l乙醇20～50ml/lH2O余量pH＝8～10
6.如权利要求5所述的防腐预应力筋的表面发黑工艺处理方法，其特征在于所述的“常温钢铁表面敏化发黑剂”之敏化液中，所述的铜盐是CuSO4·5H2O，所述的镍盐是NiSO4·7H2O。
7.如权利要求4或5或6所述的防腐预应力筋的表面发黑工艺处理方法，其特征在于所述的封闭剂是水乳型聚氨酯涂饰剂或硅丙乳液。
全文摘要
一种防腐预应力筋，是一种将普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线之类预应力筋经过表面发黑工艺处理后，在其外表面形成有一层特殊的氧化防腐层的发黑钢筋、发黑高强钢丝、发黑钢绞线。所述的表面发黑工艺处理方法，是使用常温钢铁表面敏化发黑剂对预应力筋进行发黑工艺处理，它包括预处理、清洗I、敏化、清洗II、黑化、清洗III、后处理、烘干等工序，该防腐预应力筋的防腐性能比普通钢筋、高强钢丝、光面钢绞线和镀锌钢绞线大大提高；在相同的性能指标情况下，原材料及加工制造成本比喷涂钢绞线低；“产品性价比”比喷涂钢绞线高，所用的表面发黑工艺处理方法具有膜层成分稳定、附着力好，发黑剂及排出物无毒、无臭，无刺激性气味；利于质量控制等优点。
文档编号B28B23/02GK1407133SQ02128318
公开日2003年4月2日 申请日期2002年7月29日 优先权日2001年7月31日
发明者陈谦, 张升华, 谢正元, 杨庆, 黄激扬, 梁来, 关炳良, 黄永诚, 庞维林, 李炎德, 吕行, 李文献, 强壮, 赖祥智, 赵靖钊 申请人:柳州市建筑机械总厂