耐腐蚀镀锌钢构件及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及钢构件技术领域，特别是涉及一种耐腐蚀镀锌钢构件及其制备工艺。


背景技术：

2.钢构件腐蚀与其所处的大气环境密切相关，其中环境空气湿度、温度以及大气中的污染物对钢铁的腐蚀影响尤为显著。由于工业大气环境或海洋大气环境中含有cl-、no2和so2等污染物，因此当钢铁处于这些环境中时，这些污染物质会导致腐蚀产物的形貌和组成的改变，钢铁腐蚀速率加快，从而影响钢构件的使用寿命。对于钢铁构件，通常会在其表面涂镀金属或非金属层涂层来提高钢构件的抗大气腐蚀性能。目前钢结构大多采用热镀锌保护，甚至热镀锌加涂漆的双涂层保护体系，可以较长时间保护钢构件免受大气腐蚀。
3.然而，在现有的镀锌钢构件中，由于耐腐蚀涂层与锌镀层之间的粘附性能较差，从而导致耐腐蚀涂层在使用过程中容易从镀锌钢构件表面剥落，从而大大缩短了镀锌钢构件的使用寿命，并往往造成重大的经济损失以及安全隐患。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有的镀锌钢构件中，锌镀层与耐腐蚀涂层之间粘附性差的技术问题，提供一种耐腐蚀镀锌钢构件及其制备工艺。
5.一种耐腐蚀镀锌钢构件，该耐腐蚀镀锌钢构件包括钢基材、锌镀层、磷化膜层、第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层。其中，锌镀层镀覆于钢基材表面，磷化膜层设置于锌镀层背向钢基材的一侧表面，第一耐腐蚀涂层设置于磷化膜层背向锌镀层的一侧表面，第二耐腐蚀涂层设置于第一耐腐蚀涂层背向磷化膜层的一侧表面。
6.锌镀层背向钢基材的一侧表面经表面处理为具有预设粗糙度粗糙面，并且锌镀层厚度为55-100μm。
7.在其中一个实施例中，上述的第一耐腐蚀涂层为脂肪族环氧涂层，并且，第一耐腐蚀涂层厚度为90-110μm。
8.在其中一个实施例中，上述的第二耐腐蚀涂层为丙烯酸涂层以及聚氨酯涂层中的一种，并且第二耐腐蚀涂层厚度为90-110μm。
9.本发明还揭示了一种耐腐蚀镀锌钢构件的制备方法，该制备方法能够用于上述耐腐蚀镀锌钢构件的制备，其包括如下步骤：s1、表面清洗；s2、喷砂处理；s3、磷化处理；s4、一次喷涂；s5、二次喷涂；s6、质量检验。
10.步骤s2包括如下步骤：s21、采用喷砂机，调整喷砂距离为400mm；s22、设置喷砂工艺条件为喷砂压力0.3mpa、喷砂角度45
°
、喷砂时间30s、喷砂粒径300μm；s23、对镀锌钢构件表面进行喷砂处理；
s24、喷砂后，将镀锌钢构件进入无水乙醇，并在超声环境中清洗5min；s25、清洗后，将镀锌钢构件置于室温环境中干燥后备用。
11.步骤s3包括如下步骤：s31、在室温条件下，将镀锌钢构件浸入胶质磷酸肽中，浸泡60s；s32、从胶质磷酸肽中取出后，将镀锌钢构件进入45℃的磷化液中，静置10-60s后，去除晾干。
12.在其中一个实施例中，上述的胶质磷酸肽包括组分1.5g/l的tio2以及2.0ml/l的85%h3po4。
13.在其中一个实施例中，上述的磷化液包括组分1.0g/l的zno、10g/l的h3po4以及15g/l的nano3，并且，磷化液的ph值为2.8。
14.在其中一个实施例中，上述的步骤s1包括如下步骤：s11、用无水乙醇对镀锌钢构件表面进行喷淋；s12、经过无水乙醇喷淋后，用蒸馏水对镀锌钢构件表面进行冲洗；s13、在室温下干燥后备用。
15.在其中一个实施例中，上述的步骤s4包括如下步骤：s41、采用喷枪以及脂肪族环氧涂料，对晾干后的镀锌钢构件表面进行均匀喷涂；s42、喷涂后，将镀锌钢构件置于室温下2h；s43、表干后，将镀锌钢构件移至烘箱内，依序在35℃以及60℃条件下分别烘干12h后，自然冷却至室温完成第一次固化。
16.在其中一个实施例中，上述的步骤s5包括如下步骤：s51、采用喷枪以及丙烯酸涂料或聚氨酯涂料中的一种，对第一次固化后的镀锌钢构件表面进行均匀喷涂；s52、喷涂后，将镀锌钢构件置于室温下2h；s53、表干后，将镀锌钢构件移至烘箱内，依序在35℃以及60℃条件下分别烘干12h后，自然冷却至室温完成第二次固化。
17.在其中一个实施例中，上述的步骤s6包括如下步骤：s61、使用质检仪器检测成品板材的外形是否符合工艺要求；s62、将合格品包装入库。
18.综上所述，本发明所揭示的耐腐蚀镀锌钢构件通过对锌镀层进行喷砂处理以及磷化处理，从而有效增加锌镀层的表面粗糙度，进而大大改善第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层的粘附效果。并且，本发明通过设置第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层联用的双涂层体系，从而进一步提高镀锌钢构件的耐腐蚀性能，同时更便于对钢构件进行定期的涂漆保护。本发明所揭示的耐腐蚀镀锌钢构件的制备方法通过研究喷砂处理以及磷化处理对锌镀层表面涂料粘附性的研究，从而在预设条件下对锌镀层进行复合表面处理，以此最大限度地提升锌镀层对耐腐蚀涂料的粘附性能，进而提高第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层的有效性、稳定性并延长使用寿命。
附图说明
19.图1为一个实施例中耐腐蚀镀锌钢构件的剖面结构示意图。
具体实施方式
20.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
26.请参阅图1，本发明揭示了一种耐腐蚀镀锌钢构件，该耐腐蚀镀锌钢构件包括钢基材1、锌镀层2、磷化膜层3、第一耐腐蚀涂层4以及第二耐腐蚀涂层5。其中，锌镀层2镀覆于钢基材1表面，磷化膜层3设置于锌镀层2背向钢基材1的一侧表面，第一耐腐蚀涂层4设置于磷化膜层3背向锌镀层2的一侧表面，第二耐腐蚀涂层5设置于第一耐腐蚀涂层4背向磷化膜层3的一侧表面。在实际应用中，镀锌钢具有较强的耐腐蚀性能，锌镀层2能够为钢基材1提供一定程度上的防腐蚀性能。而在锌镀层2的基础上，第一耐腐蚀涂层4以及第二耐腐蚀涂层5能够进一步提升镀锌钢构件的耐腐蚀性；磷化膜层3设置于镀锌层以及第一耐腐蚀涂层4之间，从而有效提升镀锌层表面的粗糙度，进而加强锌镀层2与第一耐腐蚀涂层4以及第二耐腐蚀涂层5之间的粘附性。
27.进一步的，锌镀层2背向钢基材1的一侧表面经表面处理为具有预设粗糙度粗糙
面，并且，锌镀层2厚度为55-100μm。在本实施例中，表面处理为喷砂处理，喷砂处理能够有效提升锌镀层2的表面粗糙度。
28.进一步的，第一耐腐蚀涂层4为脂肪族环氧涂层，并且，第一耐腐蚀涂层4厚度为90-110μm。第二耐腐蚀涂层5为丙烯酸涂层以及聚氨酯涂层中的一种，并且第二耐腐蚀涂层5厚度为90-110μm。在本实施例中，采用脂肪族环氧涂层与聚氨酯涂层联用的双涂层体系，脂肪族环氧涂层以及丙烯酸涂层在与锌镀层2粘附的应用过程中均表现出优异的粘附稳定性，从而使得耐腐蚀涂层不易从锌镀层2表面脱落；而丙烯酸涂层在紫外光照下表现出更为优异的防老化性能，因此当脂肪族环氧涂层与丙烯酸涂层联用时，以脂肪族环氧涂层作为第一耐腐蚀涂层4，并以丙烯酸涂层作为第二耐腐蚀涂层5能够最大限度地提升镀锌钢构件的耐腐蚀性能以及防老化性能。
29.本发明还揭示了一种耐腐蚀镀锌钢构件的制备方法，该制备方法能够用于上述耐腐蚀镀锌钢构件的制备，其包括如下步骤：s1、表面清洗；s2、喷砂处理；s3、磷化处理；s4、一次喷涂；s5、二次喷涂；s6、质量检验。
30.具体的，步骤s1包括如下步骤：s11、用无水乙醇对镀锌钢构件表面进行喷淋；s12、经过无水乙醇喷淋后，用蒸馏水对镀锌钢构件表面进行冲洗；s13、在室温下干燥后备用。
31.具体的，步骤s2包括如下步骤：s21、采用喷砂机，调整喷砂距离为400mm；s22、设置喷砂工艺条件为喷砂压力0.3mpa、喷砂角度45
°
、喷砂时间30s、喷砂粒径300μm；s23、对镀锌钢构件表面进行喷砂处理；s24、喷砂后，将镀锌钢构件进入无水乙醇，并在超声环境中清洗5min；s25、清洗后，将镀锌钢构件置于室温环境中干燥后备用。
32.具体的，步骤s3包括如下步骤：s31、在室温条件下，将镀锌钢构件浸入胶质磷酸肽中，浸泡60s；s32、从胶质磷酸肽中取出后，将镀锌钢构件进入45℃的磷化液中，静置10-60s后，去除晾干。
33.具体的，胶质磷酸肽包括组分1.5g/l的tio2以及2.0ml/l的85%h3po4。
34.具体的，磷化液包括组分1.0g/l的zno、10g/l的h3po4以及15g/l的nano3，并且，磷化液的ph值为2.8。
35.具体的，步骤s4包括如下步骤：s41、采用喷枪以及脂肪族环氧涂料，对晾干后的镀锌钢构件表面进行均匀喷涂；s42、喷涂后，将镀锌钢构件置于室温下2h；s43、表干后，将镀锌钢构件移至烘箱内，依序在35℃以及60℃条件下分别烘干12h后，自然冷却至室温完成第一次固化。
36.具体的，步骤s5包括如下步骤：s51、采用喷枪以及丙烯酸涂料或聚氨酯涂料中的一种，对第一次固化后的镀锌钢
构件表面进行均匀喷涂；s52、喷涂后，将镀锌钢构件置于室温下2h；s53、表干后，将镀锌钢构件移至烘箱内，依序在35℃以及60℃条件下分别烘干12h后，自然冷却至室温完成第二次固化。
37.具体的，步骤s6包括如下步骤：s61、使用质检仪器检测成品板材的外形是否符合工艺要求；s62、将合格品包装入库。
38.综上所述，本发明所揭示的耐腐蚀镀锌钢构件通过对锌镀层进行喷砂处理以及磷化处理，从而有效增加锌镀层的表面粗糙度，进而大大改善第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层的粘附效果。并且，本发明通过设置第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层联用的双涂层体系，从而进一步提高镀锌钢构件的耐腐蚀性能，同时更便于对钢构件进行定期的涂漆保护。本发明所揭示的耐腐蚀镀锌钢构件的制备方法通过研究喷砂处理以及磷化处理对锌镀层表面涂料粘附性的研究，从而在预设条件下对锌镀层进行复合表面处理，以此最大限度地提升锌镀层对耐腐蚀涂料的粘附性能，进而提高第一耐腐蚀涂层以及第二耐腐蚀涂层的有效性、稳定性并延长使用寿命。
39.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
40.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。