CN114045477A - 一种不锈钢表面防腐处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及不锈钢表面处理技术领域，具体公开了一种不锈钢表面防腐处理工艺。一种不锈钢表面防腐处理工艺包括以下步骤：S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理；S2.对不锈钢表面进行电化学处理；S3.将纳米涂料涂在不锈钢表面、干燥。经本申请防腐处理工艺处理后的不锈钢耐盐雾时间可以达到115‑148h，防腐性能优越。

Description

一种不锈钢表面防腐处理工艺
技术领域
本申请涉及不锈钢表面处理技术领域，更具体地说，它涉及一种不锈钢表面防腐处理工艺。
背景技术
不锈钢是国民经济发展的基本建材，已经被广泛的使用在各个领域，在国民经济中将发挥越来越重要的作用。在实际应用中，不锈钢的应用发展在很大程度上制约于其表面处理和保护技术。在各种酸，碱腐蚀以及潮湿环境的侵蚀作用下，不锈钢的表面性能受到严重的破坏。
海上风电用的电缆桥架一般采用不锈钢材料，对其表面进行钝化处理，形成钝化膜，形成腐蚀防护。然而，海上风电所处环境复杂，海洋大气区高湿度、高盐雾、长日照，浪花飞溅区干湿交替，水下区海水浸泡、生物附着等，腐蚀环境非常苛刻，海上风电设备更容易被腐蚀，海上风电设备被腐蚀不但给海上风电机组带来巨大安全隐患，缩短机组运营寿命，也大大增加了风电的建设投资和运行维护成本，因此，提高海上风电设备的防腐性能是尤为重要的。
发明内容
为了防腐性能，本申请提供一种不锈钢表面防腐处理工艺。
本申请提供一种不锈钢表面防腐处理工艺，采用如下的技术方案：
一种不锈钢表面防腐处理工艺，包括以下步骤：
S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理；
S2.对不锈钢表面进行电化学处理；
S3.将纳米涂料涂在不锈钢表面、干燥。
通过采用上述技术方案，当海上风电的电缆桥架需要进行防腐处理时，对待处理区域依次进行防锈、酸洗、钝化、电化学处理、涂敷纳米涂料处理，可以完成电缆桥架的现场防腐处理，无需进行表面机械打磨，减少人力物力，同时降低机械打磨所产生的碎屑对环境的污染。酸洗、钝化、电化学处理后在桥架表面生成一层致密的氧化膜，然后在氧化膜外涂敷纳米涂料，再形成一层保护膜，两层保护膜共同作用，在海上苛刻的腐蚀环境中对电缆桥架进行保护，提高了防腐性能。
优选的，所述纳米涂料包括以下重量份原料：纳米钛粉1-5份、纳米钛合金粉1-5份、海泡石粉4-10份、环氧树脂20-50份、固化剂0.5-2份、稀释剂0.5-2份、消泡剂1-3份、流平剂0.5-2份。
通过采用上述技术方案，环氧树脂作为有机物质与纳米钛粉、纳米钛合金粉、海泡石粉复合制备纳米涂料，海泡石具有优良的耐酸碱等腐蚀能力，将其加入到涂料中可以增强涂料的防腐性能；钛及其合金粉超细化达到纳米级得到纳米钛粉与纳米钛合金粉，纳米钛粉与纳米钛合金粉与环氧树脂复合到一起形成钛纳米聚合物，钛纳米聚合物自身特殊的“压茬”结构，可使其与涂层中的海泡石等各组分具有良好的相容性，形成均匀致密的涂层，有效抑制了腐蚀介质入侵，延缓了防腐路径，降低腐蚀速率，提高其对腐蚀介质的屏蔽性能，有效提高了涂层防护性能。
优选的，所述纳米涂料包括以下重量份原料：纳米钛粉2-4份、纳米钛合金粉1-3份、海泡石粉6-8份、环氧树脂30-45份、固化剂1-1.5份、稀释剂0.8-1.8份、消泡剂1.5-2.5份、流平剂1-1.5份。
通过采用上述技术方案，进一步优化纳米涂料的配比，提高涂层的防腐性能。
优选的，所述海泡石粉经过改性处理得到有机海泡石粉，其改性方法为：
将海泡石粉与盐酸溶液混合，固液比为1：（10-15），在70-80 ℃下搅拌10-12h，抽滤、洗涤、干燥得到酸改性的海泡石粉：然后将酸改性海泡石粉加入到硅烷偶联剂水溶液中，加入pH调节剂调节pH值为5-6，并在80-90℃下搅拌3-4h，然后过滤、洗涤至中性、干燥得到有机海泡石粉。
通过采用上述技术方案，盐酸酸化去除了海泡石粉中的碳酸钙杂质，并且使得海泡石粉中杂质减少、比表面积增大，微孔变为中孔，内部通道被连通，吸附能力增强，然后经硅烷偶联剂改性，硅烷偶联剂一方面会吸附或嵌入到海泡石的孔壁中，占据海泡石内部结构中的微孔，另一方面会附着在海泡石的纤维表面影响纤维之间的电荷、静电斥力以及范德华力，降低海泡石粉之间发生团聚的几率，提高海泡石粉在环氧树脂中的分散性和致密性。另外，硅烷偶联剂的官能团一端与海泡石粉表面发生粘合，另一端与涂料中的有机分子发生交联反应增强了涂料涂层与不锈钢基底的附着力，并增大了两界面的接触面积，同时海泡石填充图层固化过程中产生的空隙，过程中溶剂蒸发产生的孔隙，提高耐腐蚀性能。
优选的，所述海泡石粉的粒径为200-300目。
通过采用上述技术方案，此粒径范围内的海泡石粉可以更好的分散在环氧树脂中发挥防腐作用，粒径过小会导致海泡石更容易团聚，粒径过大则会降低涂料涂层的致密性。
优选的，所述S3中涂刷纳米涂料，得到涂层的厚度为75-85μm。
通过采用上述技术方案，在此涂层厚度范围内既可达到优良的防腐效果，不会因涂层过薄而造成涂层易磨损，也不会因为涂层过厚而导致涂料的浪费。
优选的，所述S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理的具体方法为：
将除锈剂涂在不锈钢表面，处理8-15min，然后将酸洗液/膏、钝化液/膏涂刷至经除锈液涂覆过的区域，处理8-12min，水洗清理后，再采用NaHCO3溶液进行中和，最后再次进行水洗处理。
优选的，所述S2.对不锈钢表面进行电化学处理的具体方法为；
以待处理的不锈钢为阳极，连接到电化学处理仪器的阳极上，以金属电刷为阴极，将化学处理仪器的阴阳极连接到电源的正负极，打开电源进行表面清洁及光整、光滑、再钝化处理；其中，电源选用双向相220 V或三相380 V，整流器或恒电位仪空载电压为0-20 V，负载电压为8-10 V。
通过采用上述技术方案，对不锈钢表面进行进行除锈处理后，可以根据不锈钢的具体材质选择酸洗液/膏、钝化液/膏对不锈钢表面进行钝化处理，为后续电化学处理做准备，然后经过电化学处理在不锈钢表面形成钝化膜，钝化膜与涂液形成的涂层相结合，提高不锈钢的防腐性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用电化学处理与纳米涂料涂覆相结合的方法对不锈钢桥架进行防腐处理，经防腐处理后的不锈钢耐盐雾时间可以达到115-148h，防腐性能优越。
2、本申请中优选采用纳米钛粉、纳米钛合金粉、海泡石粉、环氧树脂复配得到的纳米涂料进行防腐处理，涂料涂层的耐磨率可以达到17.9-23.8mg/Km，涂层的冲击强度可以达到48-56kg·cm，经防腐处理的不锈钢耐盐雾时间可以达到128-148h。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料和/或中间体的制备例
原料
固化剂为K-54固化剂；
稀释剂为甲苯稀释剂；
消泡剂为有机硅消泡剂；
流平剂为BYK-346流平剂；
除锈剂为JYM-401不锈钢除锈剂。
制备例
制备例1
一种有机海泡石粉，其制备方法为：
将1kg粒径为200目的海泡石粉与10L浓度为2mol/L的盐酸溶液混合，在70℃下搅拌12h，抽滤、洗涤、干燥24h得到酸改性的海泡石粉：然后将酸改性海泡石粉浸泡在质量百分浓度为15%的硅烷偶联剂KH570水溶液中，加入乙酸pH调节剂调节pH值为5，并在90℃下搅拌3h，然后过滤、洗涤至中性、真空干燥12h得到有机海泡石粉。
制备例2
一种有机海泡石粉，其制备方法为：
将1kg粒径为200目海泡石粉与13L浓度为2mol/L的盐酸溶液混合，在75℃下搅拌11h，抽滤、洗涤、干燥24h得到酸改性的海泡石粉：然后将酸改性海泡石粉浸泡在质量百分浓度为15%的硅烷偶联剂KH570水溶液中，加入乙酸pH调节剂调节pH值为5，并在85℃下搅拌3.5h，然后过滤、洗涤至中性、真空干燥12h得到有机海泡石粉。
制备例3
一种有机海泡石粉，其制备方法为：
将1kg粒径为200目海泡石粉与15L浓度为2mol/L的盐酸溶液混合，在80℃下搅拌10h，抽滤、洗涤、干燥24h得到酸改性的海泡石粉：然后将酸改性海泡石粉浸泡在质量百分浓度为15%的硅烷偶联剂KH570水溶液中，加入乙酸pH调节剂调节pH值为6，并在80℃下搅拌4h，然后过滤、洗涤至中性、真空干燥12h得到有机海泡石粉。
制备例4
与制备例2不同的是，制备例4中海泡石的粒径为300目。
制备例5
与制备例2不同的是，制备例5中海泡石的粒径为100目。
制备例6
与制备例2不同的是，制备例6中海泡石的粒径为500目。
制备例7-11
一种纳米涂料，其制备方法为：
按表1中的配比将纳米钛粉、纳米钛合金粉、海泡石粉加入到环氧树脂中，搅拌24h，然后再加入固化剂、稀释剂、消泡剂、流平剂，超声分散30min，得到纳米涂料。
表1 制备例7-11中纳米涂料的原料配比（kg）
制备例7 制备例8 制备例9 制备例10 制备例11
纳米钛粉 1 2 3 4 5
纳米钛合金粉 5 3 2 1 1
海泡石粉 10 8 7 6 4
环氧树脂 20 30 35 45 50
固化剂 2.0 1.5 1.3 1.0 0.5
稀释剂 0.5 0.8 1.5 1.8 2.0
消泡剂 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
流平剂 0.5 1.0 1.2 1.5 2.0
制备例12-15
与制备例9不同的是，制备例12-15中纳米涂料的原料配比表见表2。
表2 制备例12-15中纳米涂料的原料配比（kg）
制备例12 制备例13 制备例14 制备例15
纳米钛粉 5 0 6 0
纳米钛合金粉 0 5 6 0
海泡石粉 7 7 0 12
环氧树脂 35 35 35 35
固化剂 1.3 1.3 1.3 1.3
稀释剂 1.5 1.5 1.5 1.5
消泡剂 2.0 2.0 2.0 2.0
流平剂 1.2 1.2 1.2 1.2
制备例16-21
与制备例9不同的是，制备例16-21中分别用等量来自制备例1-6的有机海泡石粉替换海泡石粉。
实施例
实施例1
一种不锈钢表面处理工艺，包括以下步骤：
S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理：
将除锈剂涂在不锈钢表面，处理8min，然后将酸洗液/膏、钝化液/膏涂刷至经除锈液涂覆过的区域，处理12min，水洗清理后，再采用NaHCO3溶液进行中和，最后再次进行水洗处理
S2.对不锈钢表面进行电化学处理：
以待处理的不锈钢为阳极，连接到电化学处理仪器的阳极上，以金属电刷为阴极，将化学处理仪器的阴阳极连接到电源的正负极，打开电源进行表面清洁及光整、光滑、再钝化处理；其中，电源选用双向相220 V，整流器或恒电位仪空载电压为20 V，负载电压为8 V。
S3.将制备例7得到的纳米涂料涂在不锈钢表面、得到涂层的厚度为75μm，80℃下干燥1h。
实施例2
一种不锈钢表面处理工艺，包括以下步骤：
S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理：
将除锈剂涂在不锈钢表面，处理10min，然后将酸洗液/膏、钝化液/膏涂刷至经除锈液涂覆过的区域，处理10min，水洗清理后，再采用NaHCO3溶液进行中和，最后再次进行水洗处理
S2.对不锈钢表面进行电化学处理：
以待处理的不锈钢为阳极，连接到电化学处理仪器的阳极上，以金属电刷为阴极，将化学处理仪器的阴阳极连接到电源的正负极，打开电源进行表面清洁及光整、光滑、再钝化处理；其中，电源选用双向相220 V，整流器或恒电位仪空载电压为10V，负载电压为9 V。
S3.将制备例7得到的纳米涂料涂在不锈钢表面、得到涂层的厚度为80μm，80℃下干燥1h。
实施例3
一种不锈钢表面处理工艺，包括以下步骤：
S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理：
将除锈剂涂在不锈钢表面，处理15min，然后将酸洗液/膏、钝化液/膏涂刷至经除锈液涂覆过的区域，处理8min，水洗清理后，再采用NaHCO3溶液进行中和，最后再次进行水洗处理
S2.对不锈钢表面进行电化学处理：
以待处理的不锈钢为阳极，连接到电化学处理仪器的阳极上，以金属电刷为阴极，将化学处理仪器的阴阳极连接到电源的正负极，打开电源进行表面清洁及光整、光滑、再钝化处理；其中，电源选用三相380 V，整流器或恒电位仪空载 V，整流器或恒电位仪空载电压为10V，负载电压为10V。
S3.将制备例7得到的纳米涂料涂在不锈钢表面、得到涂层的厚度为80μm，80℃下干燥1h。
实施例4-17
与实施例2不同的是，S3中的纳米涂料分别来自于制备例8-21。
对比例
对比例1
与实施例1不同的是，对比例1中不包括步骤S3。
对比例2
与实施例1不同的是，对比例2中对不锈钢表面进行除锈处理后，直接进行纳米涂料的涂刷。
对比例3
与实施例1不同的是，对比例3中不包括步骤S2。
性能检测试验
检测方法/试验方法
选用相同的不锈钢试样，分别按照实施例1-17与对比例1-3中的防腐处理工艺进行防腐处理，然后进行防腐性能检测。
按照《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》GB/T10125-2012中的中性盐雾试验方法测试耐盐雾性能，记录记录5%NaCl盐雾耐盐雾时间，检测结果见表3。
按照《金属材料磨损试验方法试-试块滑动磨损试验》GB/T12444-2006中记载的方法，测试不锈钢表面保护膜的耐磨性，上试验块采用硬度约为HV1400的硬质合金YG8，下试验环采用Cr12钢环，载荷20N，线速度为0.5m/s，测得磨损率，检测结果见表3。
按照《色漆和清漆 快速变形（耐冲击性）实验 第1部分：落锤实验（大面积冲头）》GB/T20624.1-2006的方法，采用弹性冲击器测试不锈钢表面保护膜的耐撞击性，检测结果见表3。
表3 性能检测结果
耐盐雾时间（h） 耐磨率（mg/Km） 冲击强度（kg·cm）
实施例1 128 23.8 49
实施例2 132 21.5 51
实施例3 129 22.1 48
实施例4 136 20.2 52
实施例5 138 19.4 53
实施例6 135 19.9 52
实施例7 133 20.7 49
实施例8 118 24.6 51
实施例9 116 25.1 49
实施例10 115 24.9 50
实施例11 116 25.5 49
实施例12 145 18.6 55
实施例13 148 17.9 56
实施例14 146 18.4 55
实施例15 145 18.3 52
实施例16 144 18.7 53
实施例17 141 19.5 52
对比例1 80 51.2 38
对比例2 86 45.3 42
对比例3 93 42.6 45
结合实施例1-17与对比例1-3，并结合表2可以看出，经实施例1-17中的工艺处理后的不锈钢板的耐盐雾时间大于对比例1-3、耐磨性能、抗冲击性能优于对比例1-3，这说明本经本申请防腐处理的不锈钢表面的保护层耐久性更好，防腐性能更优。
结合实施例1与对比例1-3，并结合表2可以看出，对比例1中没有进行纳米涂料的涂覆，对比例2-3中没有进行电化学处理，对比例1-3中的耐盐雾时间较实施例1均明显降低，这说明电化学处理与纳米涂料涂层相结合可以提高防腐能力。
结合实施例5与实施例8-11，并结合表2可以看出，相较于实施例8-11，实施例5中耐盐雾时间、耐磨性能、抗冲击性能均较优，这可能是因为纳米钛粉、纳米钛合金粉、海泡石粉复配作用可以提高涂料涂层的致密性，从而提高防腐性能。
结合实施例5与实施例12-17，并结合表3可以看出，相较于实施例5，实施例12-17中耐盐雾时间、耐磨性能、抗冲击性能均较优，这可能是因为有机海泡石粉之间不容易发生团聚，进一步提高涂料涂层的致密性，而且提高了涂层与不锈钢之间的附着力，进一步提高了防腐性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理；
S2.对不锈钢表面进行电化学处理；
S3.将纳米涂料涂在不锈钢表面、干燥。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述纳米涂料包括以下重量份原料：纳米钛粉1-5份、纳米钛合金粉1-5份、海泡石粉4-10份、环氧树脂20-50份、固化剂0.5-2份、稀释剂0.5-2份、消泡剂1-3份、流平剂0.5-2份。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述纳米涂料包括以下重量份原料：纳米钛粉2-4份、纳米钛合金粉1-3份、海泡石粉6-8份、环氧树脂30-45份、固化剂1-1.5份、稀释剂0.8-1.8份、消泡剂1.5-2.5份、流平剂1-1.5份。
4.根据权利要求2所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述海泡石粉经过改性处理得到有机海泡石粉，其改性方法为：
将海泡石粉与盐酸溶液混合，固液比为1：（10-15），在70-80 ℃下搅拌10-12h，抽滤、洗涤、干燥得到酸改性的海泡石粉：然后将酸改性海泡石粉加入到硅烷偶联剂水溶液中，加入pH调节剂调节pH值为5-6，并在80-90℃下搅拌3-4h，然后过滤、洗涤至中性、干燥得到有机海泡石粉。
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述海泡石粉的粒径为200-300目。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述S3中涂刷纳米涂料，得到涂层的厚度为75-85μm。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述S1.对不锈钢表面进行除锈、酸洗、钝化处理的具体方法为：
将除锈剂涂在不锈钢表面，处理8-15min，然后将酸洗液/膏、钝化液/膏涂刷至经除锈液涂覆过的区域，处理8-12min，水洗清理后，再采用NaHCO3溶液进行中和，最后再次进行水洗处理。
8.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面防腐处理工艺，其特征在于：所述S2.对不锈钢表面进行电化学处理的具体方法为；
以待处理的不锈钢为阳极，连接到电化学处理仪器的阳极上，以金属电刷为阴极，将化学处理仪器的阴阳极连接到电源的正负极，打开电源进行表面清洁及光整、光滑、再钝化处理；其中，电源选用双向相220 V或三相380 V，整流器或恒电位仪空载电压为0-20 V，负载电压为8-10 V。
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