专利名称：钢铁构件的锌基重防腐保护工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢铁构件涂装保护技术，具体涉及钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，属于金属涂层保护的技术领域。
背景技术：
钢铁构件因长期暴露在大气中，受气候变化和日晒雨淋及大气中所含水份及腐蚀性介质的作用，发生化学和电化学反应，表面迅速氧化，导致材料性能下降，甚至失效。
涂层保护是人们常采用的经济高效技术方法。有非金属涂层和金属涂层两大类。非金属涂层有油漆涂层、粉末涂料涂层、无机材料覆盖涂层几类，主要是采用屏蔽方式，阻隔腐蚀介质与钢构件基材的接触，达到保护作用，但腐蚀介质仍能缓慢的渗透过这类涂层，浸蚀到金属基体，所以一般油漆涂层的防腐年限在3-5年，粉末涂料涂层防腐年限5-8年、其他类也在10年以内，难以实现二十年以上的防护。金属涂层类的防护一是利用阳极保护的原理，对钢构件进行冷镀锌、热喷锌(铝)或热浸镀锌(铝)处理，其防护效果良好，如果达到一定的厚度，涂层的防腐年限可达30年以上，但是由于各种镀锌操作过程中会产生大量的废水、废气，给人们生活环境带来了极大的污染破坏，这类镀锌工艺在世界范围内正受到限制或禁止，另一种是喷涂钝态金属，利用其稳定的性能和屏蔽作用实现对被涂基材的保护，如喷涂不锈钢、不锈铁等，其施工成本与热喷锌类似均较高，同时外层必须进行封闭保护。
利用类似阳极保护的原理，目前涂料技术人员也开发出多类富锌涂料，如无机富锌涂料、富锌漆、达克罗涂料(锌铬)、富锌粉末涂料(见中国专利CN1712473、CN101033364)等，都取得了良好的防腐效果，在金属涂装施工中获得了广泛的推广应用，配合多涂层利用其防腐年限也能达到甚至超过30年(多涂工艺见中国专利CN1739866)。
在长期的涂装技术研究过程中发现，涂装后金属构件尤其是户外使用的构件，在不考虑涂层破损的情况下，其初期腐蚀基本上都是从构件的边、角、焊缝开始的，并逐渐蔓延开来最终造成材料性能下降直至失效，分析发现主要的原因就是受多种因素的影响构件边、角、焊缝的涂层较薄，腐蚀介质很容易渗透而到达基材表面形成腐蚀。针对这一状况，在涂料中填加了触变剂等助剂以增加边角涂层的厚度，但边角易腐蚀的状况一直未有根本的改变。
由于涂装后钢铁构件在贮存、运输、安装或使用过程中不可避免地与其他物体发生接触甚至碰撞，极易造成对边、角、焊缝处涂层的伤害，形成腐蚀突破点，影响装饰效果，更严重的是造成腐蚀隐患，许多构件受损后难以保证及时修补，导致腐蚀蔓延深入形成危害。
发明内容
本发明就是为了解决涂装钢铁构件腐蚀防护问题，利用金属的阳极保护原理或屏蔽作用以及多涂层防护优异的装饰及防腐性能，对钢铁构件进行锌基重防腐复合涂层防护技术处理，保护效果突出，具有良好的应用价值。
本发明是通过以下技术方案来实现的一种钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，其工艺流程如下构件边角打磨→表面机械清理→磷化→边角机械清理→边角热喷涂→喷涂底粉→胶凝半固化→喷涂面粉→固化→冷却包装。
其中 构件边角打磨是将金属构件的尖锐直角边，通过机械或人工的方法打磨成圆弧状或钝角，以不影响构件本身性能及使用效果为限； 表面机械清理是将打磨后的工件采用喷砂、抛丸等机械方式，清理去其表层的油物、杂质及氧化物，形成较好的清洁度及粗糙度； 磷化是采用现有磷化技术，对机械清理后的构件进行脱脂、除锈、表调、磷化成膜及干燥处理； 边角机械清理是对磷化后工件的边角部分，采用喷砂、抛丸等机械方式，清理去其表层的磷化膜，形成较好的清洁度及粗糙度，有利于金属热喷涂层与底材的附着和发挥长久保护作用； 边角热喷涂是对清理后的边角，采用火焰喷枪、电弧喷枪等热喷涂枪具，喷涂上一层金属锌及其合金、金属铝及其合金或金属镁及其合金涂层； 喷涂底粉是在粉末涂料涂装流水线上，采用静电喷涂的方式将热喷涂后的工件喷涂上一层含有片状金属锌的热固性粉末涂料； 胶凝半固化是将喷涂底粉后工件运行至涂装烘烤设施(如烘箱、烘道)中，按该粉末正常固化条件下固化时间的一半进行加热处理，让含有片状金属锌的热固性粉末涂料涂层呈现胶凝半固化状态； 喷涂面粉是将胶凝半固化的工件运行出烘烤设施，在30min之内，采用静电喷涂的方式在工件表面喷涂上一层装饰性或功能性的热固性粉末涂料； 固化是将喷涂面粉后的工件运行至涂烘烤设施中，按面粉粉末涂料的固化条件进行成膜固化； 冷却包装是将固化完全的工件运行出烘烤设施，自然冷却或采用冷风吹冷至100℃以下，检验合格进行包装，入库保存。
上述的喷涂金属的区域包括构件的棱边、角、焊缝部位及以棱边为中心线或以角的顶点为中心点或沿焊缝两边向周围延伸5-20mm的部分。
上述喷涂的金属材料可以是锌、铝、锌铝合金、不锈钢、不锈铁、钼、铜、金属陶瓷、金属氧化物等。
上述喷涂采用的设备为目前市场销售的电弧喷枪、火焰喷枪、等离子弧喷枪或爆涂设备。
上述喷涂形成的金属涂层的厚度为5-50μm、底层厚度50-100μm、面层厚度60-120μm；整个锌基重防腐涂层的厚度为115-200μm，最佳厚度为115-150μm。
本发明的积极效果是对金属构件的边、角、焊缝及其周围部分进行清洁后金属喷涂，与整个金属构件表面进行金属喷涂相比工作量大幅减轻、成本显著下降；本防护工艺采用磷化层、热喷金属层、锌基粉末涂层、表面装饰或防护粉末涂层形成多层复合涂层，操作工艺明了，防护效果突出，消除了镀锌工艺产生的显著污染问题。
具体实施例方式 下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。
采用砂磨机将高速公路波形梁板构件的边角进行打磨处理，将其直角形打磨成钝角或弧状； 将上述工件采用抛丸机抛丸处理，抛头数8个、线速度1m/s、磨料为1-4mm的钢丝段，表面清洁度、粗糙度达到GB8923要求的Sa2级以上要求，并用压缩空气吹除表面的灰尘杂质； 将上述工件在60-70℃的含有1-5％碱性脱脂剂的槽液中进行脱脂处理1-5min，两道水洗后，进入含有5-10％的盐酸硫酸混合酸液中，浸泡5-20min除锈，然后进行两道水洗，再在含有1-2％表调剂的槽液中表调0.5-5min，然后进入磷化池中进行磷化处理，磷化池最佳参数是游离酸度0.7-1.5、总酸度18-27、促进剂浓度4-10、时间8-15min，中温磷化处理时的最佳温度是35-40℃。磷化后，将工件进行两道水洗、一道热水洗，热水的最佳温度为65-75℃，最后晾干即可； 将磷化后的工件放置在喷砂线上，人工操作喷枪对工件的边角部分进行喷砂处理，清除其表面的磷化层或其它杂质，表面清洁度、粗糙度达到GB8923要求的Sa2.5级以上要求，并用压缩空气吹除表面的灰尘杂质； 采用高速电弧喷枪对波形梁板的边角部位及其周边5-10mm的区域进行喷锌处理，锌层厚度10-30μm； 将喷锌后的工件挂上多涂层涂装线，采用静电喷涂的方法喷涂锌基重防腐粉末涂料(徐州正菱涂装有限公司生产，产品代号66001)，厚度50-60μm，180℃下加热固化5-6min，然后喷涂耐候性聚酯粉末涂料(徐州正菱涂装有限公司生产，产品代号83001-5015)，厚度80-100μm，200℃固化10min，冷至室温后包装成成品。
经检测，该产品锌基重防腐复合涂层厚度平均为130-150μm，其边角部分锌基重防腐复合涂层厚度平均为140-180μm，复合涂层附着力(划格)0-1级、冲击强度50kg·cm、盐雾试验2000后板面及边角无任何锈蚀现象，护栏整体防腐年限预测超过30年。
权利要求
1.一种钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，其特征是工艺流程如下构件边角打磨→表面机械清理→磷化→边角机械清理→边角热喷涂→喷涂底粉→胶凝半固化→喷涂面粉→固化→冷却包装；
其中
构件边角打磨是将金属构件的尖锐直角边，通过机械或人工的方法打磨成圆弧状或钝角；
表面机械清理是将打磨后的工件采用喷砂、抛丸等机械方式，清理去其表层的汕物、杂质及氧化物，形成较好的清洁度及粗糙度；
磷化是采用现有磷化技术，对机械清理后的构件进行脱脂、除锈、表调、磷化成膜及干燥处理；
边角机械清理是对磷化后工件的边角部分，采用喷砂、抛丸等机械方式，清理去其表层的磷化膜，形成较好的清洁度及粗糙度；
边角热喷涂是对清理后的边角，采用火焰喷枪、电弧喷枪等热喷涂枪具，喷涂上一层金属锌及其合金、金属铝及其合金或金属镁及具合金涂层；
喷涂底粉是在粉末涂料涂装流水线上，采用静电喷涂的方式将热喷涂后的工件喷涂上一层含有片状金属锌的热固性粉末涂料；
胶凝半固化是将喷涂底粉后工件运行至涂装烘烤设施(如烘箱、烘道)中，按该粉末正常固化条件下固化时间的一半进行加热处理，让含有片状金属锌的热固性粉末涂料涂层呈现胶凝半固化状态；
喷涂面粉是将胶凝半固化的工件运行出烘烤设施，在30min之内，采用静电喷涂的方式在工件表面喷涂上一层装饰性或功能性的热固性粉末涂料；
固化是将喷涂面粉后的工件运行至涂烘烤设施中，按面粉粉末涂料的固化条件进行成膜固化；
冷却包装是将固化完全的工件运行出烘烤设施，自然冷却或采用冷风吹冷至100℃以下，检验合格进行包装，入库保存。
全文摘要
本发明涉及钢铁构件涂装保护技术，具体涉及钢铁构件的锌基重防腐保护工艺，属于金属涂层保护的技术领域。其工艺流程如下构件边角打磨→表面机械清理→磷化→边角机械清理→边角热喷涂→喷涂底粉→胶凝半固化→喷涂面粉→固化→冷却包装。本发明的积极效果是对金属构件的边、角、焊缝及其周围部分进行清洁后金属喷涂，与整个金属构件表面进行金属喷涂相比工作量大幅减轻、成本显著下降；本防护工艺采用磷化层、热喷金属层、锌基粉末涂层、表面装饰或防护粉末涂层形成多层复合涂层，操作工艺明了，防护效果突出，消除了镀锌工艺产生的显著污染问题。
文档编号C23F15/00GK101177787SQ200710190358
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月17日 优先权日2007年11月17日
发明者陆东方 申请人:徐州正菱涂装有限公司