一种多体系防护层钢筋及其制备方法技术

本发明专利技术为一种多体系防护层钢筋及其制备方法，该钢筋包括芯部的钢基体、热镀锌铝系合金覆盖层(2)、树脂基外涂层(3)。所述热镀锌铝系合金覆盖层(2)的铝含量为0.1～10wt％，包括锌铝镁、锌铝硅或锌铝锆系列镀层，优选Galfan合金镀层，镀层厚度为10～30微米。制备方法，采用连续施镀工艺进行热镀。本发明专利技术提供的合金镀层/涂层多体系防护层可比单独镀锌或单独涂层防护提供完善的腐蚀保护，而且制备工艺先进、环保高效、节能减排、成本适中，可最大限度延长苛刻环境下建筑物的服役寿命，适用于建筑、桥梁、海港设施等领域。海港设施等领域。海港设施等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种多体系防护层钢筋及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属腐蚀防护
，具体涉及一种热镀锌铝系合金镀层/涂层多体系防护层钢筋及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋的耐腐蚀性能好坏是决定建筑物使用寿命的重要影响因素之一。为提高苛刻环境下钢筋混凝土结构的使用寿命，研究者聚焦于提高钢筋的耐蚀性以满足工程结构高性能长寿命的设计需求。目前主要采用的方法有：1)环氧涂层钢筋；2)热镀锌钢筋；3)不锈钢筋；
[0003]环氧涂层钢筋在国外兴起，自上世纪80年代开始环氧涂层钢筋开始在国内进行推广使用，并取得积极的效果，然而环氧涂层钢筋面临老化、破损、孔隙等缺陷问题，而环氧涂层钢筋虽对腐蚀性介质具有良好的屏蔽作用，但其在制备、浇筑施工或搬运过程中极易对涂层造成破坏，此外涂层在制备过程中难免存在微孔缺陷或漏涂等，环氧涂层涂层一旦被破坏，腐蚀性介质会造成局部快速腐蚀，直接影响钢筋混凝土的使用寿命。单独的热镀锌钢筋在海洋等环境和碱性混凝土浇筑过程中，锌层腐蚀速率加快，难以为钢筋混凝土结构提供长久有效的防护，难以满足苛刻环境下的长效防腐需求。采用不锈钢钢筋会使用到大量的Cr/Ni等合金元素，造成使用成本太高，难以广泛应用和推广。
[0004]针对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀问题，中国专利201320220754.9公开一种锌、环氧双涂层钢筋及加工方法，该专利采用在钢筋上热喷涂获得锌层，锌层厚度在50
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100μm，锌层与基体之间并非冶金结合，锌层通常抗弯折能力差，金属锌属于消耗贵金属，涂层厚度较厚大大增加了成本，因此现有技术中这种双体系防护层存在成本高、锌层过厚，而且锌层与基体在钢筋折弯过程容易引起锌层开裂的问题，进而影响涂层的完整性。
[0005]因此，有必要采取更为有效且成本适中的防护措施对钢筋进行全面腐蚀控制，最大限度延长钢筋混凝土结构的服役寿命，降低维护成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对当前苛刻环境下钢筋的腐蚀引起混凝土结构破坏等一系列问题，提供一种热镀锌铝系合金镀层/涂层多体系防护层钢筋及其制备方法。本专利技术提供的合金镀层/涂层多体系防护层可比单独镀锌或单独涂层防护提供完善的腐蚀保护，而且制备工艺先进、环保高效、节能减排、成本适中，可最大限度延长苛刻环境下建筑物的服役寿命，适用于建筑、桥梁、海港设施等领域。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]一种热镀锌铝系合金镀层/涂层多体系防护层钢筋，其特征在于：该钢筋包括芯部的钢基体、热镀锌铝系合金覆盖层(2)、树脂基外涂层(3)，形成热镀锌铝系合金镀层/涂层双体系防护层钢筋。
[0009]进一步地，所述热镀锌铝系合金覆盖层(2)的铝含量约为0.1～10wt％，包括锌铝
镁、锌铝硅和锌铝锆等系列镀层，优选Galfan合金镀层，镀层厚度为10～30微米。
[0010]进一步地，所述的热镀锌铝系合金镀层/涂层双体系防护钢筋，所述的树脂基涂层厚度为50～400μm，树脂基涂层包括但不限于环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂等。
[0011]进一步地，所述的所述的热镀锌铝系合金镀层/涂层双体系防护钢筋的制备方法，热镀过程为连续施镀工艺，可采用下述两种工艺来实现：
[0012]1)将轧制后得到的盘条经过较直、除锈、水洗、保护加热、热镀合金和气刀抹式的方式获得热镀锌铝合金的钢筋；钢筋表面形成锌铝合金镀层后，冷却至静电喷涂所需的预热温度后直接进行静电喷涂形成树脂外涂层，经固化冷却处理最终得到镀层/涂层双体系防护钢筋。
[0013]2)将经过轧制后得到的盘条经过较直、除锈后，依次经过水洗、喷淋助剂、烘干、热镀合金、气刀抹拭、静电喷涂后固化冷却的方式获得双体系防护层钢筋；所述助剂的主要成分包括(质量分数)：10％～20％ZnCl2/ZnBr2或两者混合物、0.5～1％KF、1～4％SnCl2/SnSO4或两者混合物，余量为水；烘干温度为150～200℃，热镀时间为20～60s,热镀最佳温度为420～470℃。
[0014]进一步地，所述的除锈工艺，可采用非化学法去除钢筋表面氧化皮，包括但不限于打磨、抛丸、喷砂、激光烧蚀等方式，亦或采用传统的酸洗除锈；所述的保护加热工艺，将经除锈和水洗后的洁净钢筋进入充满惰性气体或还原性气或两者混合气体的密闭环境中进行高频感应加热，保持钢筋表面不被氧化，随后浸入熔融的锌铝合金液中进行热镀合金。
[0015]本专利技术还提供一种热镀锌铝系合金镀层/涂层多体系防护层钢筋，该钢筋包括：
[0016]芯部的钢基体，
[0017]与钢基体冶金结合的热镀锌铝系合金覆盖层(2)，
[0018]包覆在热镀锌铝系合金覆盖层外表面的钝化膜，
[0019]在钝化膜外表面涂覆的树脂基外涂层(3)。
[0020]所述钝化膜可以为硅烷缓蚀剂钝化膜，能够与锌铝合金发生反应对其形成保护层，又能连接树脂基外涂层，可以形成多重防护，在树脂基外涂层发生破坏时，硅烷缓蚀剂钝化膜一定程度上修复树脂基外涂层，进一步延长了钢筋的耐腐蚀寿命。
[0021]上述热镀锌铝系合金镀层/涂层多体系防护层钢筋的制备方法是：将轧制后得到的盘条经过较直、除锈、水洗、保护加热、热镀合金和气刀抹式的方式获得热镀锌铝合金的钢筋；钢筋表面形成锌铝合金镀层后，热度合金后的工件温度为400多度，可在热镀合金进行气体抹拭后加一道初步水冷却工艺，初步降温至200～300摄氏度，随即进行钝化处理，高温下可迅速成膜，此时也达到了静电喷涂所需的预热温度直接进行静电喷涂形成树脂外涂层，经固化冷却处理最终得到多重体系防护钢筋。所述钝化处理过程是：工件进入硅烷偶联剂、缓蚀剂、乙醇、水、成膜促进剂的钝化膜溶液中进行短时间浸渍处理。
[0022]在用于海洋等较极端环境中，钝化膜还可以为超疏水膜，超疏水膜的成膜剂各主要组分的含量是：
[0023]硅烷交联剂：1％～10％(V％)
[0024]腐蚀抑制剂：0.001～0.005(mol/L)
[0025]离子辅助剂：0.01～0.1(mol/L)
[0026]成膜促进剂：2～5(ml/L)
[0027]表面能调节剂：0.01～0.1(mol/L)
[0028]pH调节剂：3～5(pH)；
[0029]上述的体积百分比是相对整个成膜剂的百分比，浓度范围也是基于整个成膜剂体系的浓度范围。
[0030]所述的硅烷交联剂为乙烯基硅氧烷、甲基硅氧烷、乙基硅氧烷、氟烷基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷以及双硅烷中的至少一种；
[0031]所述腐蚀抑制剂为稀土盐类抑制剂，包括硝酸铈、氯化铈、硝酸镧、氯化镧中的至少一种；
[0032]所述离子辅助剂为具有彩色颜色的金属盐，该金属盐能与金属基体发生置换反应；
[0033]所述成膜促进剂既能作为氧化剂又能作为促进剂；
[0034]所述表面能调节剂能与由离子辅助剂引入的被氧化的金属元素或其氧化物生成具有特定颜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多体系防护层钢筋，其特征在于：该钢筋包括芯部的钢基体、热镀锌铝系合金覆盖层(2)、树脂基外涂层(3)。2.根据权利要求1所述的多体系防护层钢筋，其特征在于，所述热镀锌铝系合金覆盖层(2)的铝含量为0.1～10wt％，包括锌铝镁、锌铝硅或锌铝锆系列镀层，优选Galfan合金镀层，镀层厚度为10～30微米。3.根据权利要求1所述的多体系防护层钢筋，其特征在于，所述的树脂基涂层厚度为50～400μm，树脂基涂层包括但不限于环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂。4.一种权利要求1
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3任一所述的多体系防护层钢筋的制备方法，其特征在于，热镀过程为连续施镀工艺，采用下述两种工艺来实现：1)将轧制后得到的盘条经过较直、除锈、水洗、保护加热、热镀合金和气刀抹式的方式获得热镀锌铝合金的钢筋；钢筋表面形成锌铝合金镀层后，冷却至静电喷涂所需的预热温度后直接进行静电喷涂形成树脂外涂层，经固化冷却处理最终得到镀层/涂层双体系防护钢筋；2)将轧制后得到的盘条经过较直、除锈后，依次经过水洗、喷淋助剂、烘干、热镀合金、气刀抹拭、静电喷涂后固化冷却的方式获得双体系防护层钢筋；所述助剂的主要成分包括(质量分数)：10％～20％ZnCl2/ZnBr2或两者混合物、0.5～1％KF、1～4％SnCl2/SnSO4或两者混合物，余量为水；烘干温度为150～200℃，热镀时间为20～60s，热镀最佳温度为420～470℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，除锈工艺采用非化学法去除钢筋表面氧化皮，包括但不限于打磨、抛丸、喷砂、激光烧蚀方式，亦或采用传统的酸洗除锈；保护加热工艺将经除锈和水洗后的洁净钢筋进入充满惰性气体或还原性气或两者混合气体的密闭环境中进行高频感应加热，保持钢筋表面不被氧化，随后浸入熔融的锌铝合金液中进行热镀合金。6.一种多体系防护层钢筋，该钢筋包括：芯部的钢基体，与钢基体冶金结合的热镀锌铝系合金覆盖层(2)，包覆在热镀锌铝系合金覆盖层外表面的钝化膜，在钝化膜外表面涂覆的树脂基外涂层(3)。7.根据权利要求6所述的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冲冲，曹博皓，王倩，沈文旗，
申请(专利权)人：天津市工大镀锌设备有限公司，
类型：发明
国别省市：