不锈钢表面防腐处理剂及处理方法与流程

1.本发明属于机械设备维护保养技术领域，涉及一种不锈钢表面防腐处理剂及处理方法，具体涉及一种大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂及其处理方法。


背景技术：

2.对于不锈钢板的防腐蚀问题，现有的主流技术方案为酸洗钝化法。其主要原理是将酸洗钝化膏涂抹在不锈钢表面，发生氧化还原反应，使合金表面形成紧密的、覆盖性良好的钝化膜，以阻止金属原子与空气中的氧气发生电化学反应。
3.为确保腐蚀仓内板金属表面性质优良，大型盐雾腐蚀仓通常需要花费大量人力物力做仓体内表面的维护清洁工作，内容包括：(1)每次实验结束必须对不锈钢表面进行擦洗，去除附着物。
4.(2)每次实验结束需要用高压水枪冲洗不锈钢表面。
5.(3)每次实验结束需要用压缩空气吹干不锈钢表面水分。
6.(4)每年使用不锈钢表面酸洗钝化剂，修复不锈钢表面的富铬氧化膜（钝化膜）。
7.然而，针对盐雾腐蚀试验仓，目前的技术方案存在一定的问题。在实际运用中我们发现，多次的擦洗、酸洗钝化对于不锈钢板材本身及焊缝处具有很高的腐蚀性与破坏性。随着盐雾试验次数的累积、清洁次数的累加，内板和焊缝不断受腐蚀而变薄，可能导致腐蚀仓强度减弱、密封性变差等问题。酸洗的本质是让强氧化剂与已存在的金属表面发生化学反应，将活跃金属单质转化为稳定固态物质，因而钝化膜的生成不可避免地伴随着合金层变薄。经过多次酸洗，不锈钢板的厚度必将减小，焊缝处的强度也一定会减弱，因而可能导致盐雾腐蚀试验仓内板强度降低和密封性变差的问题。另外，在金属钝化过程中使用的钝化剂往往是由浓硫酸、浓硝酸、亚氯酸等强氧化性化学物质制成的，危害性大且有强烈刺激性气味，对于施工人员的健康有一定危害。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂及其处理方法，针对大型盐雾腐蚀试验仓内侧不锈钢板的喷膜防腐蚀处理方法。相较于酸洗钝化法，本喷膜防腐蚀处理方法可以避免强度减弱和密封性变差的问题。另外，喷膜工艺的原料主要包括环氧树脂、聚醚胺、液体丁腈橡胶及丙酮等高分子聚合物，相较于钝化膏中的强氧化性无机酸，具有更好的化学稳定性和更低的危害性。
9.本发明的目的是提供一种大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂。
10.本发明的另一目的是提供上述大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂的处理方法。
11.根据本发明的具体实施方式的大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂，所述大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂由以下原料制备，所述原料按重量百分比包括：
环氧树脂42-62%，聚醚胺固化剂 14-18％，端羧基丁腈橡胶4-6％，丙酮20-30％。
12.进一步的，所述原料按重量百分比包括：环氧树脂53%，聚醚胺固化剂16％，端羧基丁腈橡胶5％，丙酮26％。
13.进一步的，所述环氧树脂为e-51环氧树脂。
14.进一步的，聚醚胺固化剂为聚醚胺固化剂d230。
15.进一步的，所述端羧基丁腈橡胶为端羧基丁腈橡胶ctbn。
16.制备所述的大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂的方法，所述方法包括以下步骤：（1）将环氧树脂、聚醚胺固化剂和端羧基丁腈橡胶进行第一次混合，形成混合料；（2）向步骤（1）得到的混合料中加入丙酮，进行第二次混合，混合均匀，即得所述大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂。
17.进一步的，所述第一次混合和第二次混合均采用金属容器进行盛装并混合。
18.采用所述的大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂的处理方法，将所述大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂在不锈钢表面喷涂后形成一层厚度为0.05-0.12mm厚的环氧树脂喷膜。
19.进一步的，所述处理方法包括以下步骤：（1）对大型腐蚀环境仓的不锈钢内板表面进行除锈、除污并进行打磨处理，直至不锈钢内板恢复原有的光亮本体表面，并用水冲洗；（2）使用干燥的压缩空气，将不锈钢表面的水分吹干；（3）使用99%以上的乙醇溶液(v/v)擦拭不锈钢内板表面，溶解其表面的脂性物质；（4）用水冲洗腐蚀仓不锈钢表面，将不锈钢表面的乙醇冲掉；（5）将所述大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂均匀喷涂到不锈钢表面。
20.进一步的，步骤（5）中，每1l大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂喷涂6-7
㎡
不锈钢内板表面。
21.进一步的，步骤（5）中，每三年进行一次喷涂处理。
22.本发明的不锈钢表面防腐处理剂以e-51环氧树脂为主材料。环氧树脂胶有万能胶之称，是最重要的一类合成胶粘剂。在环氧树脂结构中含有脂肪族羟基、醛基和极活泼的环氧基。羟基和醚基都有高度的极性，使环氧树脂分子能与临界面产生静电引力，而环氧基也可能与介质表面的自由基起反应形成化学键，所以环氧树脂的粘合力特别强。固化后的环氧树脂具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性、耐有机溶剂性及优良绝缘性。此外，树脂固化后收缩性小，如加入适量填充剂，收缩率能降至0.1%-0.2%，可在50-120
°
c下长期使用，耐寒性强，最低耐受工作温度可达-40℃。
23.e-51环氧树脂（双酚a环氧树脂）为一种热固体型树脂。当该环氧树脂与固化剂以一定比例混合，经交链硬化后，能够形成三度空间之网状结构，形成一层覆膜。此外，以环氧树脂作为胶质的主材料，能够保证胶的耐热性、粘结力和刚度。
24.聚醚胺是一类主链为聚醚结构、末端活性官能团为胺基的聚合物，属于胺类环氧树脂固化剂。该物质的存在伯氨基、仲胺基封端，其中的n原子上存在活性h，能够打开环氧树脂，并与之发生化学反应、交联固化，形成网状结构的覆膜。待环氧树脂完全固化后，具有
极佳的韧性和耐疲劳性能，高温、低温下的的粘结强度亦有所提高。聚醚胺分子结构如下：反应性液体端羧基丁腈橡胶（ctbn）是遥爪高聚物，其分子链两端的活性羧基官能团能够与ep（双酚a环氧树脂）中的环氧基反应，并在固化过程中离析出橡胶相。当材料受到破坏时，分散相粒子使裂纹的扩展分叉、转向，并吸收大量能量，从而达到了给ep增韧改性的目的。液体端羧基丁腈橡胶分子结构如下：与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：（1）本发明的不锈钢表面防腐处理剂适用于盐雾腐蚀试验仓的不锈钢内板，三年一次喷涂可有效对内板起到较好的防护作用；具有耐热，耐低温，耐盐碱腐蚀，表面饱满晶莹透亮，保护时间长等特点；（2）本发明针对大型盐雾腐蚀试验仓内侧不锈钢板的喷膜防腐蚀处理方法。相较于酸洗钝化法，本喷膜防腐蚀处理方法可以避免强度减弱和密封性变差的问题。另外，喷膜工艺的原料主要包括环氧树脂、聚醚胺、液体丁腈橡胶及丙酮等高分子聚合物，相较于钝化膏中的强氧化性无机酸，具有更好的化学稳定性和更低的危害性。
25.（2）经过对比试验，本发明的方法对不锈钢的盐雾环境锈蚀有显著的预防作用，其抗腐蚀效果显著优于传统酸洗钝化方法。采用本方法能够大幅度减轻腐蚀试验仓的维护工作强度、降低盐雾腐蚀试验仓的维护成本、减少维保人员的危害并延长盐雾腐蚀试验仓的工作寿命。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1显示不锈钢板进行常规钝化防锈处理的结果；
图2显示经采用本发明的不锈钢表面防腐处理剂进行喷膜处理结果；图3显示本发明的不锈钢表面防腐处理剂的具体喷膜流程。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
29.1、盐雾试验盐雾实验和盐雾的腐蚀作用：腐蚀是指材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。盐雾腐蚀就是一种常见和最具有破坏性的大气腐蚀。盐雾是指含有氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是氯化物盐（氯化钠），它主要来源于海洋和内地盐碱地区。盐雾中的氯离子能够穿透不锈钢等金属表面的氧化层和防护层，与内部金属原子发生电化学反应，从而导致金属材料表面的腐蚀与生锈。同时，由于氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙和裂缝中，排挤并取代金属氧化层中的氧离子，把不溶的氧化物变成可溶的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面，加剧盐雾对金属的腐蚀效果。
30.盐雾试验及其应用：盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件，对产品或金属材料耐腐蚀性能进行考核的环境试验。
31.根据环境的可控性，盐雾试验可以为二大类：一类为天然环境暴露试验，另一类为人工模拟盐雾环境试验。天然环境暴露试验即将试件放置于外部大气中，通过自然环境对其进行腐蚀试验。人工模拟盐雾环境试验是一种人工模拟天然环境的试验方法，在具有一定容积空间的试验设备（盐雾腐蚀试验仓）中，用人工的方法控制生成盐雾，对产品的耐盐雾腐蚀性能进行考核。
32.与天然环境暴露试验相比，人工模拟盐雾环境试验的氯化物盐浓度能够达到一般天然环境的几倍甚至几十倍，使腐蚀速度大大提高。因此，对产品或试件开展盐雾试验的试验周期也大大缩短。例如，在天然暴露环境下，对某产品样品的腐蚀试验可能要进行1年；而在人工模拟盐雾环境条件下进行试验，仅需24小时即可得到相似的试验结果。
33.盐雾试验的分类：根据适用对象的不同，人工模拟盐雾试验可以分为中性盐雾试验（nss试验）、醋酸盐雾试验（ass试验）、铜盐加速醋酸盐雾试验（cass试验）以及交变盐雾试验等。
34.(1)中性盐雾试验（nss试验）是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液ph值调在中性范围（6～7）作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1～2ml/80cm之间。
35.(2)醋酸盐雾试验（ass试验）是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的ph值降为3左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比nss试验快3倍左右。
36.(3)铜盐加速醋酸盐雾试验（cass试验）是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀
试验，试验温度为50℃，盐溶液中加入少量铜盐二氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是nss试验的8倍。
37.(4)交变盐雾试验是一种综合盐雾试验，它实际上是中性盐雾试验加恒定湿热试验。它主要用于空腔型的整机产品，通过潮态环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，最后考核整机产品的电性能和机械性能有无变化。
38.2、盐雾腐蚀试验仓盐雾腐蚀试验仓是盐雾试验的载体。根据试验仓的尺寸大小，可以分为小型、大型盐雾腐蚀试验仓。
39.（1）小型盐雾腐蚀试验仓材质一般选用pvc、pp两种。用途是给小型零部件，小型手持设备做腐蚀实验。
40.（2）大型盐雾腐蚀试验仓一般采用316不锈钢整体焊接作为内板，能够满足高强度、高密封性、强耐腐蚀性、高防火性等大型实验设备要求。主要用途是给车辆、大型机械设备部件及整机做腐蚀实验。
41.然而，作为内板的316不锈钢本身也属于金属。在进行盐雾腐蚀试验的同时，腐蚀仓的不锈钢内板也同时受到盐雾的腐蚀。
42.3、盐雾腐蚀试验仓的不锈钢内板不锈钢不生锈的特性是源于其表面的富铬氧化膜。通过一定的钝化处理，不锈钢表面能够形成的一层极薄而坚固细密、性质稳定的富铬氧化膜（钝化防护膜），阻止氧化性物质渗入、进一步氧化，从而使不锈钢获得抗锈蚀的能力。
43.由于某种原因，钝化薄膜不断遭到破坏，环境中的氧就会不断渗入金属发生反应，金属中的铁原子不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，不锈钢表面也就不断地产生锈蚀。能让表面钝化膜受到破坏的原因很多，常见有如下几种：（1）不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电池，引发了电化学反应，使保护膜受到破坏。这种腐蚀又被称为电化学腐蚀。
44.（2）不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质（如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅），引起局部腐蚀。
45.（3）在有污染的空气中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液点，引起化学腐蚀。
46.在盐雾腐蚀试验仓中，温度高、湿度高、盐分高，（1）（2）类腐蚀都很有可能发生，导致不锈钢的钝化膜遭到破坏，引发锈蚀。
47.以下通过实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
48.实施例1本实施例提供了一种大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂，由以下原料制备，所述原料按重量百分比包括：e-51环氧树脂为62%，聚醚胺固化剂d230为 14％，端羧基丁腈橡胶ctbn为4％，丙酮为20％。
49.实施例2本实施例提供了一种大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂，由以下原料制备，所述原料按重量百分比包括：e-51环氧树脂为46%，聚醚胺固化剂d230为 18％，端羧基丁腈橡胶ctbn为6％，丙酮为 30％。
50.实施例3本实施例提供了一种大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂，由以下原料制备，所述原料按重量百分比包括：e-51 环氧树脂为53%，聚醚胺固化剂d230为 16％，端羧基丁腈橡胶ctbn为5％，丙酮为 26％。
51.制备所述的大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂的方法，所述方法包括以下步骤：（1）将环氧树脂、聚醚胺固化剂和端羧基丁腈橡胶放入金属容器中进行第一次混合，形成混合料；（2）向步骤（1）得到的混合料中加入丙酮，进行第二次混合，混合均匀，即得所述大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂。
52.具体喷膜流程如图3所示(1)对大型腐蚀环境仓的不锈钢内板表面进行除锈、除污并进行打磨处理，直至不锈钢内板恢复原有的光亮本体表面。使用材料为不锈钢清洁膏。使用工具为百洁布，不能使用纱布、砂纸打磨，否则会使不锈钢内板表面出现划痕，影响表面的光洁度，造成盐雾沉积，加剧腐蚀。
53.(2)用高压喷枪冲洗腐蚀仓不锈钢表面，将不锈钢表面的污物残渣冲掉。喷枪中的工作物质为纯水。
54.(3)使用干燥的压缩空气，将不锈钢表面的水分吹干。（第2步的清水冲洗实际上是将1步骤中使用的清洁膏（磨砂膏）清除，气体可能无法彻底清除该固体物质，影响后面步骤；另外，若水分不吹干，则会降低4步骤中乙醇的浓度，无法达到除脂效果）。
55.(4)使用99%以上的乙醇溶液(v/v)擦拭不锈钢内板表面，溶解其表面的脂性物质。
56.(5)用高压喷枪冲洗腐蚀仓不锈钢表面，将不锈钢表面的乙醇冲掉。工作物质为纯水。
57.(6)使用环氧树脂胶配制喷膜喷剂，将喷剂均匀喷涂到不锈钢表面。每1l喷剂喷涂6-7
㎡
不锈钢内板表面，形成一层厚度为0.05-0.12mm厚的环氧树脂喷膜（，远远高于一般钝化剂产生的0.001mm钝化层）。
58.(7)每三年进行一次喷膜处理，除了以“喷涂”方式将喷膜剂铺满表面外，也可以使用刮涂、刷涂等方式，即利用刮刀或刷子蘸取喷膜剂，直接刮涂或刷满不锈钢表面。
59.喷涂完毕后4小时表面初步固化，36-48 小时后可以达到最佳使用性能。
60.需要注意的是每次不能过多配制喷膜喷剂，配好的喷剂要在2小时内用完。
61.本发明的不锈钢表面防腐处理剂的优点：(1)原料化学性质稳定，耐盐碱性强，耐温性-40-120℃。
62.(2)环氧树脂具有疏水性，表面不容易附着水分，能够延缓腐蚀。
63.(3)聚醚胺能够提高粘性，使得喷膜对金属附着力强。
64.(4)聚醚胺固化使材料具有较好的耐低温性、耐热性。
65.(5)喷膜保色性较好、晶莹透亮，不改变不锈钢仓体外观。
66.(6)材料易得、成本低廉。
67.(7)施工安全性高。
68.(8)气味残留小。
69.性能检测实验本试验采用一块不锈钢板的两面，在清洁后正面进行常规钝化防锈处理，背面采用本发明的不锈钢表面防腐处理剂进行喷膜处理，放置在盐雾腐蚀仓中，工艺参数如下表1：表1环境参数将该板材在45℃、80%的湿度下，在腐蚀仓中进行了48小时的盐雾腐蚀处理。盐雾腐蚀仓设定为每间隔24小时进行一次喷雾，因此共经历了2次喷雾处理，盐雾的浓度为5%。
70.经处理，不锈钢板进行常规钝化防锈处理的正面如图1所示；经采用本发明的不锈钢表面防腐处理剂进行喷膜处理的背面如图2所示；从实验结果上可以看出，经钝化处理的表面经过48小时盐雾腐蚀后表面已经出现黑斑式的锈迹与氧化皮，表面已经失去光泽；而经表面喷膜处理的表面经过同样的腐蚀后仍然有金属光泽、晶莹透亮，且无生锈的迹象，证明采用本发明的不锈钢表面防腐处理剂进行喷膜处理后的不锈钢板可有效耐热，耐低温，耐盐碱腐蚀，在盐雾腐蚀仓内可时间长保持表面饱满晶莹透亮。
71.应用案例：某汽车生产制造公司盐雾腐蚀环境仓未采用不锈钢内板表面喷膜工艺前，每次实验结束必须对装饰不锈钢表面进行酸洗、清洁与擦洗，去除附着物，然后用高压水枪冲洗不锈钢表面，且每年都需要使用不锈钢表面钝化剂，修复不锈钢表面的富铬氧化膜（钝化防护膜）。
72.将实施例3制成的大型盐雾腐蚀模拟环境仓舱体不锈钢表面防腐处理剂进行喷涂后，由于环氧树脂喷膜有天然的疏水性，表面不容易附着水分与灰尘，可以省略每次实验后对环境仓表面的冲洗工作。另外，表面防护工作也由每年一次的防锈钝化处理改为每3年做一次的表面喷膜处理。应用此工艺，能够为实验室节省资源、提升盐雾腐蚀试验仓的使用寿命并增大安全性。
73.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。