本发明属于金属腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种调控耐候钢表面锈层颜色处理液及其处理方法。
背景技术：
耐候钢在海洋大气环境下具有优异的抗腐蚀性能，主要是依靠其表面形成的稳定致密的具有保护性的腐蚀锈层来延缓进一步的腐蚀，从而降低腐蚀速率。
耐候钢虽然具有较好的抗大气腐蚀性能，但在其服役过程中，钢结构外观很差，外表面颜色不美观、不均匀、不可选择，腐蚀初期常出现锈液流挂与飞散污染周围环境的现象，导致在城市近郊和城区使用时用户难以接受。
为解决锈层外观问题，在兼顾钢结构耐蚀性的前提下，采用油漆或者金属镀层的涂装技术，但这种技术并非一劳永逸，有时甚至需要年年涂装，耗费了大量的人力、物力。由此，人们提出了一种表面涂层改性技术，如日本住友金属工业公司在聚乙烯醇缩丁醛脂中加入百分之几的硫酸铬所开发的表面复合处理剂，直接涂覆于耐候钢表面，干燥后形成涂膜；该技术与涂装技术有一定的相似之处，即耐候钢的外表面可以得到短暂美化效果，但同时还可以缩短锈层稳定化时间，不至于多遍涂刷。但是，表面涂层改性技术虽然在耐候钢腐蚀初期能起到美化效果，但也存在颜色难以持久且不可选择的缺点，并且耗费过多的人力、物力，同时也很难普遍适用于大型构件。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种调控耐候钢表面锈层颜色处理液及其处理方法，经本发明的处理液处理后的耐候钢表面锈层具有在不敷加涂层的情况下呈现较为美观的视觉效果，且锈层颜色具有可调控性等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种调控耐候钢表面锈层颜色处理液，所述处理液包括用于耐候钢表面腐蚀上色的前驱液和用于巩固耐候钢表面腐蚀上色后得到的锈层颜色的稳定液，所述前驱液包括使耐候钢表面锈层为红色的前驱液a液、使耐候钢表面锈层为黄色的前驱液b液和使耐候钢表面锈层颜色为红中发蓝的前驱液c液中的任意一种或任意两种或任意两种以上。
进一步地，所述前驱液a液中各组分质量分数为：0.4％～2％mncl2、0.5％～3％alcl3、0.1％～1％na2so4、0.1％～1％cuso4，余量为水；采用所述前驱液a液给所述耐候钢表面腐蚀上色后，再用稳定液a液巩固耐候钢表面腐蚀上色后得到的锈层颜色；所述稳定液a液中各组分质量分数为：0.2％～1.2％mncl2、0.3％～2％alcl3、0.2％～0.8％na2so4、0.6％～1％cuso4、0.05％～0.2％na2sio3，余量为水。
进一步地，所述前驱液a液中，mncl2和alcl3混合使用时，对所述耐候钢表面锈层的致红作用较好，其中alcl3的作用较为突出。
进一步地，所述前驱液b液中各组分的质量分数为：0.5％～3.5％nacl、0.1％～2％feso4、0.1％～1％cuso4、0.1％～2％nahso3，余量为水；采用所述前驱液b液给所述耐候钢表面腐蚀上色后，再用稳定液b液巩固耐候钢表面腐蚀上色后得到的锈层颜色；所述稳定液b液中各组分的质量分数为：0.8％～2％nacl、0.3％～1.5％feso4、0.2％～0.8％cuso4、0.1％～0.3％nano3，余量为水。
进一步地，所述前驱液c液中各组分的质量分数为：0.1％～2％nacl、0.5％～0.9％na2so4、0.6％～1％cuso4、0.2％～2％feso4，余量为水；采用所述前驱液c液给所述耐候钢表面腐蚀上色后，再用稳定液c液巩固耐候钢表面腐蚀上色后得到的锈层颜色；所述稳定液c液中各组分的质量分数为：0.5％～2％nacl、0.2％～0.8％na2so4、0.4％～0.8％cuso4、0.5％～1.5％feso4、0.1％～0.2％nah2po3，余量为水。
一种调控耐候钢表面锈层颜色处理液的处理方法，所述方法采用上述所述的耐候钢表面锈层颜色处理液，包括以下步骤：
步骤1)耐候钢表面清洁：通过喷丸或酸洗去除耐候钢表面的氧化皮并清洗后吹干；
步骤2)耐候钢表面腐蚀上色：将前驱液在耐候钢表面均匀喷淋；喷淋后，将耐候钢放置通风处自然晾干；重复喷淋三次或四次以上，以确保耐候钢表面腐蚀的锈层颜色均匀；
步骤3)稳定耐候钢表面腐蚀的锈层颜色：将稳定液在步骤2)中腐蚀上色后的耐候钢表面均匀喷淋；喷淋后，放置通风处自然晾干；重复喷淋两次或三次以上，以确保耐候钢表面腐蚀的锈层颜色稳定。
进一步地，步骤2)和步骤3)中所述喷淋时间为5～10s。
进一步地，采用所述前驱液a液和所述稳定液a液喷淋后的所述耐候钢表面锈层颜色为红色；
采用所述前驱液b液和所述稳定液b液喷淋后的所述耐候钢表面锈层颜色为黄色；
采用所述前驱液c液和所述稳定液c液喷淋后的所述耐候钢表面锈层颜色颜色为红中发蓝；
为了使耐候钢表面锈层颜色达到预先设定的目标颜色，利用三原色复合可以调配出任意颜色的原理：
通过调控所述前驱液a液、所述前驱液b液和所述前驱液c液的配比得到目标颜色前驱液，同时调控所述稳定液a液、所述稳定液b液和所述稳定液c液的配比得到目标颜色稳定液，再按步骤2)至步骤3)的顺序对所述耐候钢表面进行喷淋；或者，
采用所述耐候钢表面锈层颜色处理液为两组或两组以上时，通过调控所述耐候钢表面锈层颜色处理液的喷淋顺序，各组所述耐候钢表面锈层颜色处理液按步骤2)至步骤3)的顺序对所述耐候钢表面进行喷淋；
最终得到的耐候钢表面锈层具有预先设定的目标颜色，且锈层颜色稳定，不易掉色。
进一步地，为了使耐候钢表面锈层的目标颜色为咖啡色，调控所述前驱液a液和所述前驱液b液配比得到前驱液d液，同时，调控所述稳定液a液和所述稳定液b液配比得到稳定液d液；
所述述前驱液d液和所述稳定液d液按步骤2)至步骤3)的顺序喷淋后的所述耐候钢表面锈层颜色为咖啡色；
其中，所述前驱液d液中各组分质量分数包括：0.1％～2％nacl、0.4％～2％mncl2、0.5％～1％alcl3、0.1％～1％na2so4、0.3％～2％cuso4，余量为水；
所述稳定液d液中各组分质量分数包括：0.5％～2％nacl、0.2％～1.2％mncl2、0.3％～1％alcl3、0.3％～0.8％na2so4、0.5％～1.2％cuso4、0.1％～0.2％nano3、0.05％～0.1％na2sio3，余量为水。
进一步地，所述前驱液a液中，mncl2和alcl3混合使用时，对所述耐候钢表面锈层的致红作用较好，其中alcl3的作用较为突出。
进一步地，所述前驱液c液中，nacl和na2so4一起配合溶解时可以使耐候钢表面溶液反应较为快速、均匀，优选地，两者的质量分数配比为1:1时效果较好。
进一步地，为使耐候钢表面锈层的目标颜色为暗红色，所述耐候钢表面锈层颜色处理液选择所述前驱液b液和所述稳定液b液、所述前驱液c液和所述稳定液c液两组，调控两组所述耐候钢表面锈层颜色处理液的喷淋顺序，按步骤2)至步骤3)前驱液和稳定液对耐候钢表面的喷淋顺序，先喷淋所述前驱液c液和所述稳定液c液，再喷淋所述前驱液b液和所述稳定液b液，最终得到的所述耐候钢表面锈层颜色为暗红色。
进一步地，步骤3)中所述耐候钢表面喷淋稳定液时，喷淋前一种稳定液后首先用去离子水喷淋清洗耐候钢表面，以保证表面清洁，并将耐候钢放置通风处自然晾干后，再进入下一组前驱液和相应的稳定液的喷淋。
进一步地，所述前驱液中加入适量的易挥发性有机物来替换前驱液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
进一步地，所述易挥发性有机物在所述前驱液中的质量分数范围为1％～40％。
进一步地，所述前驱液中加入质量分数范围为1％～40％的易挥发性有机物来替换前驱液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
进一步地，所述稳定液的中加入适量的易挥发性有机物来替换稳定液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
进一步地，所述易挥发性有机物在所述稳定液中的质量分数范围为1％～40％。
进一步地，所述稳定液中加入质量分数范围为1％～40％的易挥发性有机物来替换稳定液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
进一步地，所述易挥发性有机物包括无水乙醇、甲醇、甲醚、乙醚和丙酮中的任意一种或任意两种或任意两种以上。
进一步地，当所述前驱液为两种以上时，各所述前驱液中加入易挥发性有机物的质量分数可以相同或不相同。
进一步地，当所述稳定液为两种以上时，各所述稳定液中加入易挥发性有机物的质量分数可以相同或不相同。
进一步地，所述耐候钢可以替换为其他低合金钢。
进一步地，所述低合金钢包括锅炉用钢、压力容器用钢、造船用钢、汽车用钢、核能用钢和舰船用钢。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的调控耐候钢表面锈层颜色处理液的配方原料简单易得，可减少用于耐候钢表面锈层颜色处理的成本。
(2)本发明的调控耐候钢表面锈层颜色处理液的处理方法，利用三原色复合可以调配出任意颜色这一原理，通过调控获得三基色锈层(调控处理液配方或调控喷涂顺序)来获得各种不同颜色的稳定锈层。
(3)本发明的调控耐候钢表面锈层颜色处理液处理后的耐候钢外表颜色美观，并且在以后服役过程中，耐候钢外表面可保持锈层颜色均匀，且若耐候钢并非水平放置时，也可减少耐候钢的积液现象该技术操作简便，周期短，适用于多种环境。
(4)本发明的调控耐候钢表面锈层颜色处理液处理后的耐候钢表面腐蚀均匀，较为美观，锈层颜色也会发生相应的变化。
附图说明
图1为本发明实施例中的耐候钢表面锈层颜色处理液的处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
本实施例提供一种调控耐候钢表面锈层颜色处理液的处理方法，如图1所示，所述处理方法包括以下步骤：
1)耐候钢表面清洁：通过喷丸或酸洗去除耐候钢表面的氧化皮，切成40mm×40mm的耐候钢片之后，用丙酮除油，用砂纸将实验耐候钢磨到600#，最后用无水乙醇清洗干净并吹干；
2)配制耐候钢表面锈层颜色处理液：所述处理液包括前驱液和相应的稳定液，按各自的质量分数分别配制500g，得到溶质均匀的前驱液和相应的稳定液；
3)耐候钢表面腐蚀上色：将配好的前驱液在耐候钢表面均匀喷淋5-6秒；喷淋后，将耐候钢放置通风处自然晾干，使得耐候钢表面腐蚀均匀；重复喷淋三次或四次以上，以确保锈层颜色均匀；
4)稳定耐候钢表面腐蚀的锈层颜色：将配好的稳定液在3)中喷淋得到的耐候钢表面均匀喷淋5-6秒；喷淋后，将耐候钢放置通风处自然晾干；重复喷淋两次或三次以上，以确保锈层颜色稳定。
5)观察：用sem观察锈层宏观形貌及截面锈层与耐候钢基体的结合情况，用eds对锈层中的元素分布进行分析，以及用xrd分析稳定相α-feooh的相对含量。
所述前驱液为前驱液a液，所述稳定液为稳定液a液。
所述前驱液a液中各组分质量分数为：0.4％～2％mncl2、0.5％～3％alcl3、0.1％～1％na2so4、0.1％～1％cuso4，余量为水。
所述稳定液a液中各组分质量分数为：0.2％～1.2％mncl2、0.3％～2％alcl3、0.2％～0.8％na2so4、0.6％～1％cuso4、0.05％～0.2％na2sio3，余量为水。
所述前驱液a液和相应的所述稳定液a液喷淋后的耐候钢表面锈层颜色为红色。
采用本实施例的方法得到的耐候钢表面腐蚀均匀较为美观，且若耐候钢并非水平放置时，也可减少耐候钢的积液现象该技术操作简便，周期短，适用于多种环境。
实施例2
本实施例的处理方法与实施例1基本相同，唯不同的是：
所述前驱液为b液，相应的稳定液为b液。
所述前驱液b液中各组分的质量分数为：0.5％～3.5％nacl、0.1％～2％feso4、0.1％～1％cuso4、0.1％～2％nahso3，余量为水。
所述稳定液b液中各组分的质量分数为：0.8％～2％nacl、0.3％～1.5％feso4、0.2％～0.8％cuso4、0.1％～0.3％nano3，余量为水。
所述前驱液b液中加入质量分数范围为40％的无水乙醇来替换所述前驱液b液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述稳定液b液中加入质量分数范围为1％的无水乙醇来替换所述稳定液b液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述前驱液b液和所述稳定液b液喷淋后的耐候钢表面锈层颜色为黄色。
实施例3
本实施例的处理方法与实施例1基本相同，唯不同的是：
所述前驱液为c液，相应的稳定液为c液。
所述c液各组分的质量分数包括：0.1％～2％nacl、0.5％～0.9％na2so4、0.6％～1％cuso4、0.2％～2％feso4，40％无水乙醇，余量为水。
相应的所述稳定液c液的成分及质量分数包括：0.5％～2％nacl、0.2％～0.8％na2so4、0.4％～0.8％cuso4、0.5％～1.5％feso4，0.1％～0.2％nah2po3，余量为水。
所述前驱液c液中加入质量分数范围为40％的无水乙醇来替换所述前驱液b液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述前驱液c液和所述稳定液c液喷淋后的耐候钢表面锈层颜色为红中发蓝。
实施例4
本实施例的处理方法与实施例1基本相同，唯不同的是：
所述前驱液a液和所述前驱液b液调控得到前驱液d液，同时，所述稳定液a液和所述稳定液b液调控得到稳定液d液。
所述前驱液d液各组分的质量分数为：0.1％～2％nacl、0.4％～2％mncl2、0.5％～1％alcl3、0.1％～1％na2so4、0.3％～2％cuso4，余量为水。
所述稳定液d液各组分的质量分数为：0.5％～2％nacl、0.2％～1.2％mncl2、0.3％～1％alcl3、0.3％～0.8％na2so4、0.5％～1.2％cuso4，0.1％～0.2％nano3，0.05％～0.1％na2sio3，余量为水。
所述前驱液d液中加入质量分数范围为10％的丙酮来替换前驱液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述稳定液d液中加入质量分数范围为5％的丙酮来替换前驱液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述前驱液d液和所述稳定液d液喷淋得到的耐候钢表面锈层颜色为咖啡色。
实施例5
本实施例的处理方法与实施例1基本相同，唯不同的是：
前驱液为所述前驱液b液和所述前驱液c液，稳定液为所述稳定液b液和所述稳定液c液。
所述前驱液b液中各组分的质量分数为：0.5％～3.5％nacl、0.1％～2％feso4、0.1％～1％cuso4、0.1％～2％nahso3，余量为水；采用所述前驱液b液给所述耐候钢表面腐蚀上色后，再用稳定液b液巩固耐候钢表面腐蚀上色后得到的锈层颜色；所述稳定液b液中各组分的质量分数为：0.8％～2％nacl、0.3％～1.5％feso4、0.2％～0.8％cuso4、0.1％～0.3％nano3，余量为水。
所述前驱液c液中各组分的质量分数为：0.1％～2％nacl、0.5％～0.9％na2so4、0.6％～1％cuso4、0.2％～2％feso4，余量为水；采用所述前驱液c液给所述耐候钢表面腐蚀上色后，再用稳定液c液巩固耐候钢表面腐蚀上色后得到的锈层颜色；所述稳定液c液中各组分的质量分数为：0.5％～2％nacl、0.2％～0.8％na2so4、0.4％～0.8％cuso4、0.5％～1.5％feso4、0.1％～0.2％nah2po3，余量为水。
所述前驱液b液和所述稳定液b液、所述前驱液c液和所述稳定液c液分别按步骤2)至步骤3)的顺序轮换喷淋，即：喷淋所述前驱液b液和所述稳定液b液后，再开始喷淋所述前驱液c液和所述稳定液c液。
所述前驱液b液中加入质量分数为20％的无水乙醇来替换所述前驱液b液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述前驱液c液中加入质量分数为20％的乙醚来替换所述前驱液c液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述稳定液b液中加入质量分数为10％的无水乙醇来替换所述稳定液b液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
所述稳定液c液中加入质量分数为10％的无水乙醇来替换所述稳定液c液中同等质量分数的水，再对所述耐候钢表面进行喷淋，以促进耐候钢表面锈层快速干燥。
耐候钢表面喷淋稳定液时，喷淋前一种稳定液后首先用去离子水喷淋清洗耐候钢表面，以保证表面清洁，并将耐候钢放置通风处自然晾干后，再进入下一组前驱液和相应的稳定液的喷淋。