一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂及应用工艺

本发明属于钢铁防腐，特别涉及一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂及应用工艺。

背景技术：

1、与普通碳钢相比，耐候钢可在大气中形成致密和结合力良好的稳定锈层，锈层可有效阻挡腐蚀介质深入到钢体内部腐蚀基体，因此具有较为优异的耐大气腐蚀性能。但是，耐候钢表面保护性锈层在典型大气环境下至少需要3～5年才能形成。另外，在使用初期会产生流锈、锈液飞挂等现象，不仅污染了环境，还严重影响了建筑美观。

2、为解决耐候钢锈层快速生长及流锈等问题，研究人员开展了大量的研究工作。目前，耐候钢锈层稳定化处理技术主要有耐候性涂膜技术、氧化物涂抹技术和采用新型处理液等处理技术。但是仍存在诸多不足与缺点。例如：操作工艺技术复杂、处理剂成本高、建设周期长、不适用于施工现场、污染环境等问题。申请公布号为cn115354314a的中国专利公开了“一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂及使用方法”，所述耐候钢稳定化处理剂主要成分含磷酸、无水硫酸铜等，对环境有一定的污染，违背了环境友好型理念；jp2001156254的日本专利公开了“一种耐候钢表面处理方法”，能防止早期锈液流出，虽不污染环境，但需要在耐候钢表面进行涂抹三层或更多层的处理剂，操作工艺复杂，难以操作；申请公布号为cn111793394a的中国专利公开了“一种耐候钢表面锈层稳定化处理剂和耐候钢表面涂膜处理方法”，所述处理剂组分中含有磷化剂，会对水体产生污染，不符合环境友好型理念。申请公布号为cn105568208a的中国专利公开了“一种耐候钢表面处理的方法”，采用将耐候钢进行喷丸处理，之后需其在250-350℃的条件下氧化1～4h的技术方案，方法操作繁琐复杂，而且需要在较高的温度条件下氧化，很难适用于现场实际操作。

3、目前的锈层稳定化技术不仅还遗留着上述操作问题，而且在工程上的应用过程中发现，耐候钢经锈层稳定化处理后，稳定剂因受重力影响大部分会流至底部，最终导致锈层出现“上层薄下层厚”且不均一的现象，既影响了美观又无法形成均一、稳定的锈层，严重影响了耐候钢后期的维护养护与推广应用。可见现有的锈层稳定化处理技术主要集中于如何使耐候钢表面快速形成稳定锈层，而忽略了处理过程中受重力作用导致处理剂分布不均而造成锈层生长不均现象的出现。因此，如何解决稳定剂处理因重力影响形成不均匀锈层、锈层稳定化操作工艺复杂、稳定剂危害环境等问题，且开发一种操作简单绿色环保的锈层稳定化处理剂及操作技术，是工程上亟待解决的难题。

技术实现思路

1、为解决耐候钢锈层稳定化处理前期锈液流挂，喷涂时受重力影响形成不均匀锈层等问题，本发明提供一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂及应用工艺，所述涂膜剂配比科学，制备工艺简单，可有效解决锈层不均问题，环境友好。所述处理方法简单，适合现场环境及大规模工业化应用。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂，所述涂膜剂每升中含有以下浓度的组分：成膜剂0.2～25g、喷淋剂0.2～25g；所述成膜剂包含凝胶剂0.1～10g、转化剂0.1～15g；所述凝胶剂为单宁酸、壳聚糖、卡波姆中的一种或两种以上；所述转化剂为硫酸铁、硫酸钾、钼酸钠中的一种或两种以上；所述喷淋剂包含促进剂0.1～10g、侵蚀剂0.1～15g；所述促进剂为硫酸镁、硫酸锰、硫酸铁中的一种或两种以上,所述侵蚀剂为氯化钠、氯化钾、氟化钾中的一种或两种以上。

4、优选的，所述0.2～25g成膜剂组成为凝胶剂0.1～10g和转化剂0.1～15g。优选的，所述凝胶剂为单宁酸0.1～3g/l和/或壳聚糖0.1～2g/l和/或卡波姆0.1～5g。优选的，所述凝胶剂剂由单宁酸、壳聚糖、卡波姆组成，单宁酸、壳聚糖、卡波姆的质量比为1-3:1:1-5。优选的，所述转化剂为硫酸铁0.1～5g/l和/或硫酸钾0.1～5g/l和/或钼酸钠0.1～5g/l。优选的，所述转化剂由硫酸铁、硫酸钾、钼酸钠组成，硫酸铁、硫酸钾、钼酸钠的质量比为1-3:1-2:1-4。

5、优选的，所述0.2～25g喷淋剂组成为促进剂0.1～10g和侵蚀剂0.1～15g。优选的，所述0.1～10g促进剂组成为硫酸镁0.1～5g/l和/或硫酸锰0.1～2g/l和/或硫酸铁0.1～3g/l。优选的，所述促进剂由硫酸镁、硫酸锰、硫酸铁组成，硫酸镁、硫酸锰、硫酸铁的质量比为1-3:1:1-2。优选的，所述0.1～15g侵蚀剂组成为氯化钠0.1～5g/l和/或氯化钾0.1～5g/l和/或氟化钾0.1～5g/l。优选的，所述侵蚀剂由氯化钠、氯化钾、氟化钾组成，氯化钠、氯化钾、氟化钾的质量比为1:1:1。

6、一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂应用工艺，该工艺包括任一所述的一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂，具体工艺包括如下步骤：

7、步骤(1)：采用砂纸对耐候钢表面进行预处理，去除氧化层，用无水乙醇清洗干净后吹干；

8、步骤(2)：配制耐候钢锈层稳定化成膜剂，将各组分均匀溶解于水中，并搅拌均匀；

9、步骤(3)：将配制完毕的锈层稳定化成膜剂，均匀的涂抹在耐候钢表面，待涂抹完毕后，静置直至表面涂膜剂自然干燥，且形成5～10μm厚膜层附着在耐候钢表面；

10、步骤(4)：配制耐候钢锈层稳定化喷淋剂，将各组分均匀溶解于水中，并搅拌均匀；

11、步骤(5)：将配制完毕的锈层稳定化喷淋剂，采用喷枪进行雾化润湿循环处理，经多次循环处理后，可在耐候钢构件表面形成稳定的锈层。

12、所述的一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂应用工艺，步骤2)与4)中，耐候钢锈层稳定化涂膜剂和喷淋剂的配制过程如下：

13、步骤(1)：配制成膜剂，将凝胶剂(单宁酸、壳聚糖、卡波姆的一种或两种以上)、转化剂(硫酸铁、硫酸钾、钼酸钠的一种或两种以上)均匀混合，备用；

14、步骤(2)：配制喷淋剂，将促进剂(硫酸镁、硫酸锰、硫酸铁中的一种或两种以上)、侵蚀剂(氯化钠、氯化钾、氟化钾中的一种或两种以上)均匀混合，备用；

15、所述的一种耐候钢锈层稳定化的涂膜剂应用工艺，步骤(5)中，雾化润湿循环，具体参数处理如下：

16、设定空压机的空气压力0.1～1.2mpa，溶剂为喷淋剂，空压机与喷枪相连，溶剂经过空压机后，在喷枪出口形成雾化水汽后润湿耐候钢构件表面，喷枪出口距离耐候钢构件表面0.1～1.5米，雾化润湿循环过程中尽量避免表面留存过多水挂，喷出雾化水汽后润湿锈层表面，至锈层表面全部润湿后即停止。以24小时为一周期处理一次，处理5-7个周期。

17、上述技术方案中，提供一种加速耐候钢锈层稳定化的涂膜剂，所述涂膜剂每升中含有成膜剂0.2～25g、喷淋剂0.2～25g；所述成膜剂包含凝胶剂0.1～10g、转化剂0.1～15g；所述喷淋剂包含促进剂0.1～10g、侵蚀剂0.1～15g，即涂膜剂中浓度组成如下：0.1～10g凝胶剂、0.1～15g转化剂；0.1～10g促进剂、0.1～15g侵蚀剂；上述组分在加速耐候钢锈层稳定化的过程中，是协调配合、共同作用的，凝胶剂的主要作用是使涂膜剂处于一种较为粘稠的凝胶状，将其均匀涂抹于耐候钢表面，可避免涂膜剂由于重力作用沉积在耐候钢试样下方，形成均一的保护膜。另外，形成的保护膜微观形貌呈现“干枯河床”状，一方面可有效阻挡侵蚀离子穿透锈层，腐蚀基底；另一方面，可选择性透过氧气和转化剂，促使锈层形成稳定相物质(α-feooh)。转化剂为硫酸铁、硫酸钾、钼酸钠中的一种或两种以上。由于保护膜可选择性透过转化剂，因此，转化剂渗入到锈层中，参与锈层由非稳定相物质向稳定相物质转化的过程，提高锈层耐蚀性。促进剂为硫酸镁、硫酸锰和硫酸铁中的一种或两种以上。硫酸盐提供了硫酸根，硫酸根的加入可促进耐候钢生成稳定相α-feooh，促进耐候钢的锈层稳定化，阳离子的加入可与凝胶剂产生复杂的螯合反应，有助于修复和再形成表面保护膜。侵蚀剂为氯化钠、氯化钾、氟化钾中的一种或两种以上。可促进耐候钢表面锈层电化学反应，为电化学反应提供“桥梁”-电子的转移的快速通道，使腐蚀产物快速积累。当与促进剂共同使用时，可进一步促进耐候钢生成较为稳定的α-feooh，使锈层更加致密，形成物理屏障。

18、本发明的优点及有益效果是：

19、本发明提供的涂膜剂组成配比科学，制备方法简单，生产成本低廉；组成中不含对环境有害物质，属于环境友好型；应用工艺步骤简单，常温下可使耐候钢快速成膜，生成稳定的锈层，适合现场施工及大规模工业化应用；涂膜剂及应用工艺不仅能够加速耐候钢表面快速形成稳定锈层，提高耐蚀性，而且可避免因重力作用使喷淋或涂抹在耐候钢表面的处理剂流至底部，形成不均匀的锈层的问题。