CN113881991B - 钢结构桥梁涂装前处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢结构桥梁钢板的涂装前处理方法，可以有效提高钢结构桥梁钢板表面漆膜附着力及耐蚀性的涂装前处理方法。其包括以下步骤：(1)配制活化液；(2)配制复合镀铁液；(3)抛丸处理；(4)电化学活化；(5)复合电镀铁。可以降低钢板锈蚀产物对底漆附着力的不利影响，显著提高底漆铺展性和附着力，提升钢结构桥梁耐腐蚀性能和生命周期，解决目前钢结构桥梁防腐涂层易起皮、防腐能力不佳等问题，同时还可以在底漆失去电化学保护作用时给予钢桥维护人员以警示作用。

Description

钢结构桥梁涂装前处理方法
技术领域
本发明涉及一种涂装处理方法，具体涉及一种钢结构桥梁涂装前处理方法，属于钢结构桥梁技术领域。
背景技术
近年来，在国家布局新型基础设施的大背景下，钢结构桥梁的发展尤为繁荣，在构建高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系方面成绩斐然。然而，腐蚀一直是困扰钢结构桥梁制造业的主要问题，尤其是在薄液膜干湿交替过程中的纵深局部腐蚀，为基础建设的安全性埋下了隐患。随着我国工业步伐的加快，酸性的工业性气氛愈来愈加剧，钢结构桥梁工程受到酸雨等自然条件的影响也会愈发严重。在钢桥表面涂覆多层具有防腐性能的涂料是目前最为常用的防腐手段，但是各种漆膜缺陷会由于操作条件与技术方案等因素不可避免的发生。尤其是由于钢结构桥梁的钢板与底漆结合力较差引起的漆膜起泡、脱皮，会在聚集的腐蚀介质和高应力状态协同作用下成为防腐蚀的最薄弱环节，通过车辆荷载循环作用的加速、放大，将大幅降低钢结构桥梁局部刚度、影响行车安全。
因此，提升漆膜在钢板表面的附着力是防止涂装缺陷的重要手段。一般来讲，漆膜与钢板之间的结合，除了要依靠粘结剂与钢板的化学键合之外，还需要依靠机械铆合力。在钢板喷漆之前，一般都需要对其进行表面的抛丸处理，从而起到去除表面氧化皮和增加表面粗糙度的目的，从而使暴露的钢铁金属可以与底漆粘结剂成键，同时增加机械铆合力。但是，抛丸之后钢铁表面依然存在氧化膜，影响化学键合，同时表面粗糙度往往达不到理想状态。所以，在钢板喷涂之前进行适当的处理从而提升漆膜附着力和耐蚀性，对钢结构桥梁制造领域意义重大，不仅可以消除涂装缺陷，而且能够大幅度提升钢结构桥梁的生命周期。
发明内容
本发明目的是提供了一种钢结构桥梁涂装前处理方法，解决目前钢结构桥梁制造领域漆膜在钢板表面附着力不佳以及引起的耐蚀性能明显退化的问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种钢结构桥梁涂装前处理方法，包括以下步骤进行：
(1) 配制活化液：将柠檬酸钠、氨基磺酸、EDTA·2Na和羧化壳聚糖，依次溶解在去离子水配置成溶液，调整pH为7.0~9.0，加热至40~55 ℃后加入2,2-联吡啶，冷却后加入硫酸锌及次氯酸钠完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：将葡萄糖酸、柠檬酸和羧化壳聚糖，依次溶解在去离子水中，加热至50~95 ℃后加入邻二氮菲，冷却后依次加入盐酸羟胺、抗坏血酸以及硫酸亚铁铵，调整pH为3.0~5.0后加入具有荧光特性的硫量子点溶液完成复合镀铁液的配制；
(3) 抛丸处理；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的吸水材料隔开，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，完成复合电镀铁。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，配制活化液具体步骤如下：分别称取20.0~60.0 g的柠檬酸钠、15.0~30.0 g的氨基磺酸、15.0~50.0 g的EDTA·2Na和2.0~10.0g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为7.0~9.0，加热至40~55 ℃后加入3.0~5.0 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入2.0~10.0 g的硫酸锌、3.0~20.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，配制复合镀铁液具体步骤如下：分别称取30.0~80.0 g的葡萄糖酸、10.0~20.0 g的柠檬酸和10.0~20.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至50~95 ℃后加入2.0~3.0 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入1.0~8.0 mL的盐酸羟胺、2.0~6.0 g的抗坏血酸以及20.0~50.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为3.0~5.0后加入1.0~5.0 mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将0.1~1.0 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至60~98 ℃后加入0.1~3.0 g氢氧化钠，充分搅拌后加入2.0~6.0 g 硫化钠，于50~80 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至5.0~8.0，然后将溶液转移至透析袋中透析20~50次，完成硫量子点溶液的制备。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，透析袋截留的分子量为500~7000。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为10.0~20.0 A、频率为100~200 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为10~60秒，然后通过电流振幅为1.0~5.0 A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为2~10分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化；
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为1.0~10.0 A的直流电，保证每平方分米钢板通过的总电量不低于0.6~1.5 A·h，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，步骤(4)中浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.2~0.8 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液。
所述钢结构桥梁涂装前处理方法优选方案，步骤(5)中浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.1~0.3 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。
本发明的优点在于：
不仅可以解决目前钢结构桥梁制造领域漆膜在钢板表面附着力不佳的问题，还能够借助良好的涂层附着力大幅提升耐蚀性能，延长钢结构桥梁生命周期。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为实施例1经过步骤(4)电化学活化之后的钢板表面SEM图像；
图2为实施例1经过步骤(5)复合电镀铁之后的复合镀层SEM图像。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种钢结构桥梁涂装前处理方法按以下步骤进行：
(1) 配制活化液：分别称取20.0~60.0 g的柠檬酸钠、15.0~30.0 g的氨基磺酸、15.0~50.0 g的EDTA·2Na和2.0~10.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为7.0~9.0，加热至40~55 ℃后加入3.0~5.0 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入2.0~10.0 g的硫酸锌、3.0~20.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：分别称取30.0~80.0 g的葡萄糖酸、10.0~20.0 g的柠檬酸和10.0~20.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至50~95 ℃后加入2.0~3.0 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入1.0~8.0 mL的盐酸羟胺、2.0~6.0g的抗坏血酸以及20.0~50.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为3.0~5.0后加入1.0~5.0mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀；其中所述的具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将0.1~1.0 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至60~98 ℃后加入0.1~3.0 g氢氧化钠，充分搅拌后加入2.0~6.0 g 硫化钠，于50~80 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至5.0~8.0，然后将溶液转移至透析袋中透析20~50次，完成硫量子点溶液的制备；
(3) 抛丸处理：采用抛丸的方式将钢板表面锈蚀产物打磨掉，暴露出新鲜的金属，采用吸尘装置将表面残余的颗粒、污浊、灰尘等清除干净；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为10.0~20.0 A、频率为100~200 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为10~60秒，然后通过电流振幅为1.0~5.0 A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为2~10分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为1.0~10.0 A的直流电，保证每平方分米钢板通过的总电量不低于1.0 A·h，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
步骤(1)配制的活化液中的2,2-联吡啶和柠檬酸钠可以络合亚铁离子，柠檬酸钠、氨基磺酸、EDTA·2Na可以络合铁离子；羧化壳聚糖既是金属离子络合剂，又可以起到增稠的效果，使活化液可以很好的被步骤(4)中的海绵所吸收；次氯酸钠是氧化剂，可以促进亚铁离子转化为铁离子。活化液pH略偏碱性，既可以促进亚铁离子转换为铁离子，还可以避免次氯酸钠的分解，又可以避免钢板在活化过程中发生过腐蚀。在步骤(4)进行电化学活化的实施过程中，浸润了活化液的海绵提供电解质溶液，并能够防止短路。当钢板表面通过阳极电流时，活化液中的多种络合剂可以将钢铁氧化膜去除，并使新鲜的铁裸露。不仅如此，在通过阳极电流时钢铁的晶界处会先发生刻蚀，从而使钢铁表面粗糙度增加，能够增加后续漆膜的机械附着力。当钢板表面通过阴极电流时，部分电子可以还原电化学活化液中的锌离子，避免强烈析氢引起的钢板氢脆，生成的金属锌还可以在阳极氧化过程中优先溶解从而不至于引起钢铁的过腐蚀。总体来讲，在步骤(4)交流电的作用下钢板会发生电化学刻蚀，暴露新鲜的铁基体，活化钢板表面并增加表面粗糙度，从而通过强化机械铆合来提高后续底漆的附着力。
步骤(2)配制的复合镀铁液中的葡萄糖酸、柠檬酸和邻二氮菲都是亚铁离子的强络合剂，且葡萄糖酸、柠檬酸具有一定还原性，不仅能稳定亚铁离子而且可以提高复合电镀铁时的阴极极化，使镀层结晶细致；羧化壳聚糖既是络合剂，又可以起到增稠的效果，使复合镀铁液可以很好的被步骤(5)中的海绵所吸收；盐酸羟胺和抗坏血酸是抗氧化剂，可以保证亚铁离子的长期稳定。在步骤(5)进行复合电镀铁的实施过程中，浸润了复合镀铁液的海绵提供电解质溶液，并能够防止短路。当钢板作为阴极进行电沉积时，复合镀铁液中的亚铁离子会被还原为金属铁，而具有荧光特性的硫量子点会与铁发生共沉积，形成的复合镀层由于单质硫的存在，其稳定电位显著低于钢铁基体，从而在底漆腐蚀失效后作为牺牲阳极可以对钢铁基体形成电化学保护。不仅如此，当复合镀铁层腐蚀后释放出的具有荧光特性的硫量子点可以在紫外线照射下发出荧光，对钢桥维护检修人员给予提示。
通过步骤(4)，使钢板表面活化并提升表面粗糙度，通过步骤(5)在钢板表面复合电沉积铁/硫量子点，不仅可以有效增强与后续底漆结合力，而且形成的复合镀层还可以在底漆被腐蚀之后对钢铁基体形成有效的电化学保护，并发出检修提示。
用以下试验验证本发明的有益效果：
实施例1：本试验的一种钢结构桥梁涂装前处理方法按以下步骤进行：
(1) 配制活化液：分别称取20.0 g的柠檬酸钠、15.0 g的氨基磺酸、15.0 g的EDTA·2Na和2.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为7.0，加热至55 ℃后加入5.0 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入2.0 g的硫酸锌、3.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：分别称取30.0 g的葡萄糖酸、10.0 g的柠檬酸和10.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至95 ℃后加入3.0 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入1.0 mL的盐酸羟胺、2.0 g的抗坏血酸以及20.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为3.0后加入1.0 mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀；其中所述的具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将0.1 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至60 ℃后加入0.1 g氢氧化钠，充分搅拌后加入2.0 g 硫化钠，于50 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至5.0，然后将溶液转移至透析袋中透析20次，完成硫量子点溶液的制备；
(3) 抛丸处理：采用抛丸的方式将钢板表面锈蚀产物打磨掉，暴露出新鲜的金属，采用吸尘装置将表面残余的颗粒、污浊、灰尘等清除干净；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为10.0 A、频率为100 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为60秒，然后通过电流振幅为1.0 A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为10分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为1.0 A的直流电，保证每平方分米钢板复合电镀铁的时间不低于0.6小时，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
步骤(2)中所述的透析袋截留的分子量为500；步骤(4)中所述的浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.2 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液；步骤(5)中所述的浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.1 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。
实施例2：本试验的一种钢结构桥梁涂装前处理方法按以下步骤进行：
(1) 配制活化液：分别称取30.0 g的柠檬酸钠、20.0 g的氨基磺酸、25.0 g的EDTA·2Na和5.5 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为7.5，加热至50 ℃后加入4.5 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入3.5 g的硫酸锌、6.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：分别称取40.0 g的葡萄糖酸、13.0 g的柠檬酸和12.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至90 ℃后加入2.5 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入4.0 mL的盐酸羟胺、3.0 g的抗坏血酸以及32.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为4.0后加入3.0 mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀；其中所述的具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将0.5 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至66 ℃后加入1.5 g氢氧化钠，充分搅拌后加入3.2 g 硫化钠，于60 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至6.0，然后将溶液转移至透析袋中透析30次，完成硫量子点溶液的制备；
(3) 抛丸处理：采用抛丸的方式将钢板表面锈蚀产物打磨掉，暴露出新鲜的金属，采用吸尘装置将表面残余的颗粒、污浊、灰尘等清除干净；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为12.0 A、频率为150 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为45秒，然后通过电流振幅为2.0 A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为5分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为3.0 A的直流电，保证每平方分米钢板复合电镀铁的时间不低于0.5小时，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
步骤(2)中所述的透析袋截留的分子量为2000；步骤(4)中所述的浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.35 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液；步骤(5)中所述的浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.15 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。
实施例3：本试验的一种钢结构桥梁涂装前处理方法按以下步骤进行：
(1) 配制活化液：分别称取45.0 g的柠檬酸钠、25.0 g的氨基磺酸、40.0 g的EDTA·2Na和8.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为8.5，加热至45 ℃后加入3.5 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入8.0 g的硫酸锌、12.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：分别称取65.0 g的葡萄糖酸、16.0 g的柠檬酸和18.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至70 ℃后加入2.5 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入6.0 mL的盐酸羟胺、5.0 g的抗坏血酸以及45.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为4.5后加入5.0 mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀；其中所述的具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将0.8 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至85 ℃后加入2.5 g氢氧化钠，充分搅拌后加入5.0 g 硫化钠，于70 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至7.5，然后将溶液转移至透析袋中透析50次，完成硫量子点溶液的制备；
(3) 抛丸处理：采用抛丸的方式将钢板表面锈蚀产物打磨掉，暴露出新鲜的金属，采用吸尘装置将表面残余的颗粒、污浊、灰尘等清除干净；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为16.0 A、频率为200 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为20秒，然后通过电流振幅为5.0 A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为2分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为7.5 A的直流电，保证每平方分米钢板复合电镀铁的时间不低于0.15小时，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
步骤(2)中所述的透析袋截留的分子量为7000；步骤(4)中所述的浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.6 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液；步骤(5)中所述的浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.25 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。
实施例4：本试验的一种钢结构桥梁涂装前处理方法按以下步骤进行：
(1) 配制活化液：分别称取60.0 g的柠檬酸钠、30.0 g的氨基磺酸、30.0 g的EDTA·2Na和10.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为9.0，加热至40 ℃后加入3.0 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入10.0g的硫酸锌、20.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：分别称取80.0 g的葡萄糖酸、20.0 g的柠檬酸和20.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至50 ℃后加入2.0 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入8.0 mL的盐酸羟胺、6.0 g的抗坏血酸以及50.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为5.0后加入4.5 mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀；其中所述的具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将1.0 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至98 ℃后加入3.0 g氢氧化钠，充分搅拌后加入6.0 g 硫化钠，于80 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至8.0，然后将溶液转移至透析袋中透析40次，完成硫量子点溶液的制备；
(3) 抛丸处理：采用抛丸的方式将钢板表面锈蚀产物打磨掉，暴露出新鲜的金属，采用吸尘装置将表面残余的颗粒、污浊、灰尘等清除干净；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为20.0 A、频率为200 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为10秒，然后通过电流振幅为3.0 A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为3分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为10.0 A的直流电，保证每平方分米钢板复合电镀铁的时间不低于0.1小时，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
步骤(2)中所述的透析袋截留的分子量为5500；步骤(4)中所述的浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.8 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液；步骤(5)中所述的浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.3 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。
实施例1至实施例4得到的漆膜附着力及耐蚀性汇总如下：
对按照实施例1至实施例4进行涂装前处理的钢板以及空白对照试验的钢板进行涂装，得到的涂层进行划格法测定涂层附着力，切刀间隙3 mm，采用3M胶带粘贴划出的百格区域后迅速拉开，得到结果如表1所示：
表1 附着力测试结果
对按照实施例1至实施例4进行涂装前处理的钢板以及空白对照试验的钢板进行涂装，得到的涂层进行中性盐雾试验，得到结果如表2所示：
表2 中性盐雾试验结果
结合表1与表2的结果可知，按照实施例1至实施例4进行涂装前处理的钢板进行涂装后，漆膜附着力及耐蚀性得到明显提升。
漆膜附着力及耐蚀性得到明显提升的原因可以通过SEM测试、硫含量测试以及稳定电位测试得到解释。实施例1通过步骤(4)电化学活化之后的钢板表面SEM图像如图1所示；实施例1通过步骤(5)复合电镀铁之后的复合镀层SEM图像如图2所示；实施例1至实施例4通过步骤(5)复合电镀铁之后所得复合镀层的硫含量以及在3.5 wt%氯化钠溶液中的稳定电位测试如表3所示。由图1可以看出，经过电化学活化之后钢板表面呈现出明显的沟壑状，可以通过强化机械铆合来提高后续底漆的附着力由图2可以看出，复合镀层表面依旧维持了很高的表面粗糙度，有利于增加机械铆合力。根据表3可以看出，镀层中含有一定比例的硫，由于硫的存在使复合镀层的稳定电位显著低于钢铁基体，从而在底漆腐蚀失效后作为牺牲阳极可以对钢铁基体形成电化学保护。
表3 复合镀层的硫含量以及在3.5 wt%氯化钠溶液中的稳定电位测试结果
实施例6
本具体实施例与具体实施例1至4不同的是步骤(2)中所述的透析袋截留的分子量为500~7000。其它与具体实施例1至4相同。
实施例7
本具体实施例与实施例1至4不同的是步骤(4)中浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.5 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液。其它与具体实施例1至4相同。
实施例8
本具体实施例与具体实施例1至4不同的是步骤(5)中浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.2 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。其它与具体实施例1至4相同。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢结构桥梁涂装前处理方法，其特征在于：包括以下步骤进行：
(1) 配制活化液：分别称取20.0~60.0 g的柠檬酸钠、15.0~30.0 g的氨基磺酸、15.0~50.0 g的EDTA·2Na和2.0~10.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，采用氢氧化钠或氨水调整pH为7.0~9.0，加热至40~55 ℃后加入3.0~5.0 g的2,2-联吡啶并搅拌均匀，冷却后加入2.0~10.0 g的硫酸锌、3.0~20.0 g的次氯酸钠并搅拌均匀，完成活化液的配制；
(2) 配制复合镀铁液：分别称取30.0~80.0 g的葡萄糖酸、10.0~20.0 g的柠檬酸和10.0~20.0 g的羧化壳聚糖，依次溶解在1 L去离子水中并搅拌均匀，加热至50~95 ℃后加入2.0~3.0 g的邻二氮菲并搅拌均匀，冷却后依次加入1.0~8.0 mL的盐酸羟胺、2.0~6.0 g的抗坏血酸以及20.0~50.0 g的硫酸亚铁铵并搅拌均匀，调整pH为3.0~5.0后加入1.0~5.0mL具有荧光特性的硫量子点溶液并搅拌均匀；
具有荧光特性的硫量子点溶液的配制方法为：将0.1~1.0 g硫脲溶于50 mL去离子水中，升温至60~98 ℃后加入0.1~3.0 g氢氧化钠，充分搅拌后加入2.0~6.0 g 硫化钠，于50~80 ℃条件下恒温搅拌直至浊液变为透明后，采用乙酸将溶液pH滴至5.0~8.0，然后将溶液转移至透析袋中透析20~50次，完成硫量子点溶液的制备；
(3) 抛丸处理；
(4) 电化学活化：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的吸水材料隔开，完成电化学活化；
(5) 复合电镀铁：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，完成复合电镀铁。
2.根据权利要求1所述钢结构桥梁涂装前处理方法，其特征在于：透析袋截留的分子量为500~7000。
3. 根据权利要求1所述钢结构桥梁涂装前处理方法，其特征在于：以经过步骤(3)抛丸处理之后的钢板为电解池的一极，以面积为1平方分米的不锈钢电极为另一极进行电化学活化，两电极之间以浸润了活化液的海绵隔开，先通过电流振幅为10.0~20.0 A、频率为100~200 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为10~60秒，然后通过电流振幅为1.0~5.0A、频率为50 Hz的交流电，控制钢板所有部位活化时间为2~10分钟，完成后采用去离子水清洗干净，完成电化学活化。
4. 根据权利要求1所述钢结构桥梁涂装前处理方法，其特征在于：以经过步骤(4)电化学活化后的钢板为电解池的阴极，以面积为1平方分米的铁电极为阳极进行复合电镀铁，两电极之间以浸润了复合镀铁液的海绵隔开，通过电流为1.0~10.0 A的直流电，保证每平方分米钢板通过的总电量不低于0.6~1.5 A·h，然后采用无水乙醇清洗干净并冷风吹干，完成复合电镀铁。
5. 根据权利要求1所述钢结构桥梁涂装前处理方法，其特征在于：步骤(4)中浸润了活化液的海绵，当海绵中的活化液通过的电量超过0.2~0.8 A·h时，需要将海绵中的活化液挤出，并重新浸润新的活化液。
6. 根据权利要求1所述钢结构桥梁涂装前处理方法，其特征在于：步骤(5)中浸润了复合镀铁液的海绵，当海绵中的复合镀铁液通过的电量超过0.1~0.3 A·h时，需要将海绵中的复合镀铁液挤出，并重新浸润新的复合镀铁液。
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