一种耐候钢表面处理的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁防腐技术领域，特别涉及一种耐候钢表面处理的方法。
【背景技术】
[0002]与碳钢相比，耐候钢在大气中能形成致密和粘附性良好的稳定锈层，阻碍腐蚀性介质的渗入，因而具有更好的耐腐蚀性能。然而，在自然环境中要完成锈层的稳定化一般需要数年时间，在形成稳定化锈层之前，腐蚀速率较高，常常出现锈液流挂与飞散的现象，并污染周围环境，形成稳定锈层后，腐蚀速率显著降低。由于裸露的耐候钢在供货之前就会发生腐蚀，甚至在供货时难以保证均匀一致的外观，客户甚至难以接受。
[0003]日本的技术工作者率先进行了耐候钢锈层的稳定化技术研究，较成熟的锈层稳定化处理技术有:(I)日本磷化处理公司开发的耐候涂层法；(2)日本川崎制铁公司的RS涂层；
[3]日本NKK公司的CUPTEN涂层等。
[0004]目前国内在耐候钢表面稳定化处理方面开展了一些工作，但尚未开发出成熟的广泛应用于耐候钢构件表面锈层稳定化处理的技术。专利一(201210497491.6)公开了一种耐候钢表面预处理的方法，将重量百分比为0.6% NaCl、0.9% FeS04、0.6% CuS04和0.9%NaHS03与水混合搅拌均匀得到耐候钢的表面处理剂喷涂在耐候钢表面，溶液中的化学物质与钢基体发生反应，形成一层均匀、致密的保护性锈层。专利二(申请号:201010552852.3)公开了一种耐腐蚀铝合金接地材料制备方法，它通过对铝合金表面进行喷丸和化学氧化处理(在高温处理液中浸泡)，提高铝合金的耐腐蚀性。专利三(201510405888.1—种耐候钢快速稳定化方法)公开了一种耐候钢快速稳定化方法，通过对氧化温度和时间的优选，减少氧化亚铁的生成，提高氧化膜的耐腐蚀性，对氧化膜的外观颜色无特殊要求。
[0005]关于耐候钢长期服役后的外观颜色，刘国超等发表在《腐蚀科学与防护技术》2006年第4期上的“耐候钢锈层研究进展”引用M Yamashita等人的研究，耐候钢表面呈黑褐色，锈层分为内外两层。外部锈层呈光亮色，而内部锈层呈暗黑色”。经检索其引用的文献[6]为1994年发表的一篇英文文献，由于时间较早，找不到全文。但刘国超的表达有些矛盾。经查阅其它资料，耐候钢服役后的表面颜色一般说褐色或棕色(英文都是brown)，如刘丽宏等的论文“耐候钢的腐蚀及表面稳定化处理技术”(《腐蚀与防护》2012年12月):“一般经过3?10年时间后，耐候钢表面锈层逐渐稳定，腐蚀发展减慢，外观呈美丽的巧克力色”等。用百度也可搜到许多耐候钢建筑结构的图片，其中也有上海世博园的卢森堡馆。所以耐候钢长期服役后的外观，一般为深浅不一的红褐色。
【发明内容】
[0006]这些已经形成的耐候钢的锈层稳定化处理技术均是以促进耐候钢表面形成稳定锈层为目的，本发明除促进稳定锈层的形成，其主要目的是在耐候钢表面形成均匀一致的红褐色外观，实验中偶然发现:当耐候钢进行喷丸处理，然后250°C-350°C高温氧化处理Ih-4h时，耐候钢表面的氧化膜为均匀一致的红褐色外观。分析后认为可能是在该温度范围下，喷丸造成的细晶粒及表面晶格缺陷(表面粗糙度为Ra2.50ym-Ra3.50μπι)促进了 Cu向表面的扩散，形成富含Cu的氧化物，进而形成了稳定的红褐色外观(该外观色泽与耐候钢长期服役后的外观色泽相近，容易被客户接受)，即本发明认为红褐色外观为耐候钢稳定技术的最优外观，其制作成本低、耐腐蚀效果好。当工艺参数不在选用的范围时，Fe的扩散占优势，没有足够的Cu扩散至表面形成富含Cu的氧化物，就不能得到红褐色的外观。
[0007]本发明的目的在于提供一种耐候钢表面处理的方法，使耐候钢得到均匀一致的外观，其外观色泽与稳定锈层的外观相近，并能促进稳定锈层的形成。
[0008]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0009]一种耐候钢表面处理的方法，
[0010]I)将耐候钢进行表面喷丸处理，使耐候钢的表面粗糙度为Ra2.50ym-Ra3.50μπι;
[0011]2将上述喷丸处理后的耐热钢在250°C_350°C下高温氧化lh-4h，形成致密的红褐色氧化层，即得。
[0012]具体包括以下步骤:
[0013](I)将耐候钢进行表面喷丸处理，喷丸的参数为:使用石英玻璃丸、陶瓷丸或钢丸，粒度30-60目，空气压力0.4-0.7MPa。将表面的原始锈层完全去除，获得白亮的色泽，粗糙度为Ra2.5Oym-Ra3.50ym。
[0014](2)将上述喷丸处理后的耐热钢进行预氧化处理，即利用热处理手段在表面生成一层含合金的氧化膜，高温氧化参数为:250°C-350°C下，保温时间lh-4h，获得致密的氧化层，氧化层厚度0.5-2μηι，外观呈现红褐色。
[0015]上述工艺的作用机理是:喷丸去除工件表面的原始氧化膜，在工件的表面层造成晶粒细化，并产生大量的位错等晶体缺陷，这些细晶粒的晶界及晶体缺陷，在之后的预氧化过程中，是合金元素向表面扩散的快速通道，从而促使表面形成富含Cu等合金的氧化膜，使氧化膜形成与碳钢不同的外观色泽。由于目前世界上所使用的耐候钢均是以Cu作为主要合金元素，所以该方法适用于当前的各种耐候钢。
[0016]在工件表面喷丸的空气压力过低，达不到有益的效果;空气压力过高，造成钢表面的变形层过厚，粗糙度过大，反而增大腐蚀速率，不利于稳定锈层的形成。
[0017]预氧化的温度过低，生成的氧化膜太薄，外观色泽达不到要求;温度过高，氧化膜厚度过大，能耗大且降低钢的性能，外观色泽达不到要求。
[0018]预氧化的时间过短或过长，不能得到红褐色的外观。
[0019]普通碳钢在上述喷丸和预氧化条件下，无法得到红褐色的外观色泽。
[0020]一种耐候钢表面处理的方法，I)将耐候钢进行表面喷丸处理，喷丸的粒度为30-60目，空气压力为0.4-0.7MPa;
[0021]2)将上述喷丸处理后的耐热钢在250°C_350°C下高温氧化处理lh-4h，即得致密的氧化层。
[0022]优选的，所述处理后的耐候钢外观呈现红褐色。
[0023]优选的，所述的喷丸处理中，丸料流量控制为0.2-0.5kg/min。
[0024]优选的，所述的喷丸处理的喷丸珠为玻璃珠、陶瓷珠或钢珠。使用喷砂方法不能达到理想的效果。
[0025]优选的，所述耐候钢表面经喷丸处理