一种不含氯离子的耐候钢表面锈层快速生成处理剂及方法与流程

本发明属于钢材防腐技术领域，尤其涉及一种不含氯离子的耐候钢表面锈层快速生成处理剂及方法。

背景技术

耐候钢具有良好抗大气腐蚀性能，其在使用过程中表面可形成致密而稳定的锈层，这种锈层具有良好的耐腐蚀性，能有效阻碍腐蚀介质进入。耐候钢的裸露使用省去了涂装及定期防腐处理，因此可产生良好的经济效益和环境效益。但是，耐候钢裸露使用时也存在一些问题。首先，耐候钢表面稳定化锈层的形成需要4至10年时间，在此之前，裸露的耐候钢与普通碳钢一样产生红锈及黄锈等疏松锈层和锈液，锈液流挂飞散影响外观、污染环境。其次，耐候钢在高盐的海洋大气条件下使用时不仅锈液流挂飞散问题严重，而且难以形成稳定的保护性锈层，致使其耐蚀、环保优势得不到发挥。

目前，针对耐候钢裸露使用初期锈液流挂的问题已开发出一些耐候钢表面锈层稳定化处理剂。中国专利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，因此不适于在冶金企业及钢铁构件的施工现场实施。中国专利cn86103534a报道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，该方法的处理剂含有草酸、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；此外，处理剂中含有的六价铬也使该方法的应用受到限制。日本专利jp36367598公开了一种耐候钢表面锈层处理用涂料，涂料含有磷酸铬、氢氧化铁、硫酸铜、硫酸镍、铬酸铅、氧化铁等、酒精等，涂覆于耐候钢表面，随着时间推移，涂层风化损失，涂层下形成稳定的锈层。该处理剂组成复杂，含铬酸铅等致癌物，应用受限。中国专利cn102925884a公开了一种加速耐候钢表面锈层稳定化的喷液预处理方法，该方法所使用的处理剂为氯化钠、硫酸亚铁、硫酸铜、亚硫酸氢钠等无机盐的混合水溶液。溶液中的组分与钢基体发生反应，形成一层均匀、致密的保护性锈层，在防止锈液流挂的同时，使耐候钢外观更加美观。但该方法所述处理剂中含有氯离子，众所周知的是，氯离子的存在会阻碍锈层中防护性组分如α-feooh的生成、降低锈层致密性，因此，留存在锈层中的处理剂中的氯离子势必会对长期服役过程中锈层的防护性产生不利影响。与此相似的是，中国专利cn103924231a报道了一种裸钢锈层稳定表面处理剂，处理剂为焦磷酸铜、亚硫酸氢钠、硫酸钠、氯化铁等的水溶液，喷淋在耐候钢表面后，能够促进稳定锈层的形成，具有优良的防锈液流挂性能。该处理剂中同样含有氯离子，会对长期服役过程中锈层的防护性产生潜在的不利影响。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种处理工艺简单、适合在现场环境中使用的不含氯离子的耐候钢表面锈层快速生成处理剂及方法，能够改善耐候钢表面锈液流挂现象，提高耐候钢在裸露使用条件下耐蚀性能。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种不含氯离子的耐候钢表面锈层快速生成处理剂，由a剂、b剂、c剂三部分组成，

a剂按质量百分比由以下原料构成：cuso40.4％～2％、十二烷基磺酸钠0.005％～0.02％，余量为水；

b剂按质量百分比由以下原料构成：edta二钠0.001％～0.005％、nh3·h2o0.1％～0.55％、h2o24％～8％，余量为水；

c剂为覆盖剂水溶液，覆盖剂含量按质量百分比为0.5％～2.5％。

所述的覆盖剂水溶液为海藻酸钠水溶液。

一种不含氯离子的耐候钢表面锈层快速生成方法，包括以下步骤：

1)对耐候钢进行处理，喷砂处理去除钢基体表面的氧化皮，然后在钢基体表面喷涂或刷涂a剂，静置2个小时以上；

2)喷涂或刷涂b剂，静置2个小时以上；

3)由开始喷涂或刷涂a剂到喷涂或刷涂b剂后2小时以上为一个处理周期，处理周期至少为6个，待最后一个处理周期结束后2个小时以上，在钢基体表面喷涂或刷涂c剂。

a剂中，cuso4的作用在于使钢基体表面形成一层铜富集层，在铜富集层基础上还会进一步形成由钢腐蚀产物和铜氧化物组成的锈层，该锈层致密，与钢基体附着力强，可对腐蚀介质的渗入形成有效的阻滞作用。此外，铜可以延缓钢的阳极溶解过程，从而减缓腐蚀。十二烷基磺酸钠为表面活性剂，可使处理剂在钢基板表面形成良好的润湿状态。

b剂中，edta二钠对fe²⁺有较强的络合作用，可加速钢基体溶解，同时edta与fe³⁺的络合产物比其与fe²⁺的络合产物更稳定，因此可促进fe²⁺氧化成fe³⁺。nh3·h2o和h2o2配合作用，可促进钢基体溶解并生成feooh。

c剂中的覆盖剂为海藻酸钠，海藻酸钠可在二价金属离子作用下形成多孔结构的水凝胶，使基板表面在较长时间内保持湿润，同时其多孔结构也能保证空气中氧的进入。随着锈层的生长及耐候钢构件服役时间的延长，凝胶膜会缓慢降解脱落。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

耐候钢表面锈层快速生成处理剂为水溶液，制备简单，无有机溶剂污染问题。该处理剂中不含有氯离子，可避免由于处理剂中氯离子在锈层中留存而对锈防护性能产生的不利影响。此外，处理剂为水性体系且不含六价铬等组分，具备环境友好特征。处理剂配方及处理工艺简单，制备及施工成本低，适合在冶金企业及施工现场实施。处理剂可促进耐候钢表面稳定化锈层的生成，改善表面锈液流挂现象。

附图说明

图1是实施例1处理前试样表面形貌图。

图2是实施例1处理后试样表面形貌图。

图3是实施例2处理前试样表面形貌图。

图4是实施例2处理后试样表面形貌图。

图5是实施例3处理前试样表面形貌图。

图6是实施例3处理后试样表面形貌图。

图7是对比例1处理前试样表面形貌图。

图8是对比例1处理后试样表面形貌图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

不含氯离子的耐候钢表面锈层快速生成处理剂，由a剂、b剂、c剂三部分组成，

a剂按质量百分比由以下原料构成：cuso40.4％～2％、十二烷基磺酸钠0.005％～0.02％，余量为水；

b剂按质量百分比由以下原料构成：edta二钠0.001％～0.005％、nh3·h2o0.1％～0.55％、h2o24％～8％，余量为水；

c剂为覆盖剂水溶液，覆盖剂含量按质量百分比为0.5％～2.5％；覆盖剂水溶液为海藻酸钠水溶液。

实施例1：a剂按质量百分比由以下原料构成：cuso40.6％、十二烷基磺酸钠0.015％，余量为水；b剂按质量百分比由以下原料构成：edta二钠0.002％、nh3·h2o0.2％、h2o24％，余量为水；c剂是海藻酸钠水溶液，海藻酸钠质量百分比含量为0.8％；共处理8个周期。采用实施例1所述处理剂及处理方法处理前后试样表面形貌见图1、图2，由图2可见，处理后试样表面锈层色泽均匀美观。

实施例2：a剂按质量百分比由以下原料构成：cuso41.8％、十二烷基磺酸钠0.02％，余量为水；b剂按质量百分比由以下原料构成：edta二钠0.005％、nh3·h2o0.5％、h2o27.5％，余量为水；c剂中覆盖剂含量(含量为质量百分比)为2.5％；共处理6个周期。采用实施例2所述处理剂及处理方法处理前后试样表面形貌见图3、图4，由图4可见，处理后试样表面锈层色泽均匀美观。

实施例3：a剂按质量百分比由以下原料构成：cuso41％、十二烷基磺酸钠0.01％，余量为水；b剂按质量百分比由以下原料构成：edta二钠0.005％、nh3·h2o0.3％、h2o26％，余量为水；c剂中覆盖剂含量(含量为质量百分比)为1.7％；共处理6个周期。采用实施例3所述处理剂及处理方法处理前后试样表面形貌见图5、图6，由图6可见，处理后试样表面锈层色泽均匀美观。

对比例1：a剂按质量百分比由以下原料构成：cuso41.5％、十二烷基磺酸钠0.01％，余量为水；b剂按质量百分比由以下原料构成：edta二钠0.005％、nh3·h2o0.3％、h2o26％，余量为水；c剂中覆盖剂含量(含量为质量百分比)为0.1％；共处理6个周期。采用对比例1处理剂及处理方法处理前后试样表面形貌见图7、图8，由图8可见，处理后试样表面锈层色泽不均、部分区域存在氧化铁皮。

采用实施例及对比例处理后试样的处理效果评价结果见表1。区别于实施例1、2、3的是，对比例1中c剂中覆盖剂含量过低，未能在试样表面形成连续的膜层，进而使得试样表面各处湿润程度不一致，导致锈层色泽不均。

表1处理效果评价结果

备注：○-锈层色泽均匀；×-锈层色泽不均匀，个别区域存在氧化铁皮。