本申請涉及一種高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋼筋是建筑行業(yè)生產(chǎn)鋼筋混凝土的重要原材料，目前鋼筋采用碳鋼材料生產(chǎn)，鋼筋銹蝕是導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的主要原因之一。隨著跨海大橋、人工島礁等在海洋環(huán)境下的不斷應(yīng)用，海洋環(huán)境的腐蝕條件比較惡劣，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因鋼筋的腐蝕而膨脹，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂和失效。為了提高建筑結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能，在一些重要的結(jié)構(gòu)中，如海邊的橋梁、鋼結(jié)構(gòu)大樓、立交橋等，有的采用了不銹鋼鋼筋，克服了碳鋼鋼筋在海水和需要經(jīng)常使用融雪鹽的環(huán)境中，氯離子透過混凝土接觸鋼筋，從而產(chǎn)生腐蝕的弊端。同時，也可以避免空氣中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣，在有水存在的條件下發(fā)生化學(xué)作用，生成碳酸鈣和水，降低混凝土的堿度，減弱對鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋銹蝕。采用耐蝕合金制備混凝土結(jié)構(gòu)的骨架可以滿足耐蝕性要求，但耐蝕合金價格較貴，強度不高，從而限制其單獨作為混凝土結(jié)構(gòu)的骨架使用。

因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，特提出此申請。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目的在于，提供一種高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的制備方法。

一種高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好耐蝕合金板和碳鋼圓鋼；

(2)耐蝕合金管的準(zhǔn)備：將步驟(1)準(zhǔn)備好的耐蝕合金板經(jīng)過清洗、除油、干燥、卷管、焊接的步驟制成耐蝕合金管；

(3)碳鋼圓鋼的預(yù)合金化：將步驟(1)準(zhǔn)備好的碳鋼圓鋼的外表面進(jìn)行清洗、除油、電鍍nicrp合金，使得碳鋼圓鋼的外表面覆蓋預(yù)合金化層，得到預(yù)合金化后的碳鋼圓鋼，且所述預(yù)合金化后的碳鋼圓鋼的內(nèi)徑比步驟(2)所得到的耐蝕合金管的直徑小0.3-0.8mm，所述碳鋼圓鋼的長度與所述耐蝕合金管的長度一致；

(4)將步驟(3)所得的預(yù)合金化后的碳鋼圓鋼裝配至耐蝕合金管中，制成坯料；

(5)對步驟(4)所得到的坯料進(jìn)行加熱，再按照現(xiàn)有的軋制工藝進(jìn)行軋制，得到所述的高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋。

優(yōu)選地，所述電鍍nicrp合金是指在電流密度為3-15a/dm²的條件下，電解液溫度為40-80℃、ph值為1-3的條件下進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述電鍍液中包括如下成分：nicl2:15-35g/l，crcl3·6h2o:60-100g/l，h3po3:10-30g/l；h3po4:10-30g/l。

優(yōu)選地，所述電鍍液包括如下成分：nicl2:20-30g/l，crcl3·6h2o:70-90g/l，h3po3:15-25g/l；h3po4:15-25g/l。

優(yōu)選地，所述電鍍液包括如下成分：nicl2:25g/l，crcl3·6h2o:80g/l，h3po3:20g/l；h3po4:20g/l。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述的清洗、除油具體包括：

用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉溶液對所述的碳鋼圓鋼的外表面進(jìn)行前處理步驟，在70℃水溫下，對所述碳鋼圓鋼的外表面油污進(jìn)行前清洗，浸泡時間為10～20min；然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的hcl水溶液在常溫下浸蝕20min；最后用去離子水沖洗烘干備用。

優(yōu)選地，步驟(5)中，所述加熱是指加熱至溫度為1000～1200℃，使得中間的碳鋼圓鋼熔化擴散。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述預(yù)合金化后的碳鋼圓鋼的內(nèi)徑比步驟(2)所得到的耐蝕合金管的直徑小0.5mm。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述的預(yù)合金化層的厚度為0.2mm。

優(yōu)選地，所述耐蝕合金板包括不銹鋼、哈氏合金和鈦合金。

本申請的有益效果是：采用本申請的方法制備的耐蝕合金/碳鋼雙金屬復(fù)合鋼筋可以節(jié)約大量貴重金屬，降低海洋工程造價，而且強度高、耐蝕性好，對于海洋開發(fā)具有重大的經(jīng)濟和社會效益。

附圖說明

圖1為本申請高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的制備工藝流程圖；

圖2為本申請高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的橫截面示意圖；

圖3為實施例1所得的高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的金相組織圖；

圖4為實施例1所得的高耐蝕雙金屬復(fù)合鋼筋的成品圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例詳述本申請，但本申請并不局限于這些實施例。

如無特別說明，本申請的實施例中的原料和催化劑均通過商業(yè)途徑購買。

實施例1：

不銹鋼/碳鋼雙金屬復(fù)合耐腐蝕鋼筋，鋼筋的直徑為14mm，中間鋼筋的化學(xué)成分q235鋼，中間冶金層為三元合金，外部為厚度2mm的316l不銹鋼，結(jié)合方式為冶金結(jié)合。

(1)選用現(xiàn)有軋鋼工藝制備出的q235碳鋼圓鋼，長度5m，直徑14mm的圓棒。

(2)選用耐蝕覆層的制備工藝制備成316l不銹鋼鋼管，長度為5m，鋼管的內(nèi)徑14.5mm，外徑16.5mm。

(3)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉溶液前處理步驟，在70℃水溫下，對鋼坯材料表面油污進(jìn)行前清洗，浸泡時間為10～20min。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的hcl水溶液在常溫下浸蝕20min，去除鋼坯表面氧化皮。用去離子水沖洗烘干，保持干燥，采用電鍍nicrp工藝在前處理后的碳鋼表面制備一層0.2mm厚的預(yù)合金化層。

電鍍nicrp合金工藝如下：

nicl2:25g/l

crcl3●6h2o:80g/l

h3po3:20g/l

h3po4:20g/l

ph:1-3

t:40-80℃

電流密度：3-15a/dm²；

(4)將預(yù)合金化后的碳鋼與耐蝕合金管裝配起來，制成坯料。

(5)對坯料使用步進(jìn)爐加熱，加熱至1000～1200℃，使中間冶金層熔化擴散。將高溫下的雙金屬復(fù)合坯料通過現(xiàn)有的軋制工藝進(jìn)行軋制，實現(xiàn)耐蝕合金與碳鋼的冶金復(fù)合。

按上述方法生產(chǎn)的不銹鋼/碳鋼雙金屬復(fù)合耐腐蝕鋼筋，中間為碳鋼芯棒，外部為耐蝕合金材料形成的耐蝕合金層，可以達(dá)到不銹鋼的耐蝕性同時保持碳鋼的高強度，生產(chǎn)方法簡單，外形美觀，且性能良好，其抗拉強度σb＝630mpa,且在質(zhì)量百分比濃度為3.5％的nacl溶液中的腐蝕速率小于0.05mm/a。

實施例2：

哈氏合金/碳鋼雙金屬復(fù)合鋼筋，鋼筋的直徑為14mm，中間碳鋼的化學(xué)成分為45鋼，外部為厚度2mm的hastelloyb-2哈氏合金，結(jié)合方式為冶金結(jié)合。

(1)選用現(xiàn)有軋制工藝制備出的45鋼圓鋼鋼筋，長度5m，直徑25mm。

(2)選用本發(fā)明中的耐蝕覆層的制備工藝制備出哈氏合金管，長度為5m，合金管的內(nèi)徑為25.5mm，外徑為27.5mm。

(3)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉溶液前處理步驟，在70℃水溫下，對鋼坯材料表面油污進(jìn)行前清洗，浸泡時間為10～20min。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的hcl水溶液在常溫下浸蝕20min，去除鋼坯表面氧化皮。用去離子水沖洗烘干，保持干燥。采用電鍍nicrp工藝在前處理后的碳鋼表面制備一層0.2mm厚的預(yù)合金化層。

電鍍nicrp合金工藝如下：

nicl2:35g/l

crcl3●6h2o:100g/l

h3po3:30g/l

h3po4:30g/l

ph:1-3

t:40-80℃

電流密度：3-15a/dm²；

(4)將預(yù)合金化后的碳鋼與合金管裝配起來，制成坯料。

(5)在感應(yīng)爐中對坯料進(jìn)行加熱，加熱至1000～1200℃，使中間冶金層熔化擴散。將高溫下的雙金屬復(fù)合坯料通過現(xiàn)有的軋制工藝進(jìn)行軋制，實現(xiàn)哈氏合金層與45鋼的冶金結(jié)合。

按上述方法生產(chǎn)的哈氏合金/碳鋼雙金屬復(fù)合耐腐蝕鋼筋，中間為碳鋼芯棒，外部為哈氏合金形成的耐蝕合金層，可以達(dá)到哈氏合金的耐蝕性，同時保持碳鋼的高強度，生產(chǎn)方法簡單，外形美觀，性能優(yōu)良，其抗拉強度σb＝810mpa,在質(zhì)量百分比濃度為3.5％的nacl溶液中的腐蝕速率小于0.01mm/a。

實施例3：

鈦合金/碳鋼雙金屬復(fù)合鋼筋，鋼筋的直徑為54mm，鋼筋的組成部分為碳鋼芯部，外部為厚度2mm的tc4鈦合金，結(jié)合方式為冶金結(jié)合。

(1)選用現(xiàn)有軋鋼工藝制備出的q235碳鋼鋼筋，長度為5m，直徑14mm。

(2)選用本發(fā)明中的制管工藝制備出tc4鈦合金管，長度為5m，橫截面為內(nèi)徑直徑為54.5mm的同心圓，外徑為56.5mm。

(3)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉溶液前處理步驟，在70℃水溫下，對鋼坯材料表面油污進(jìn)行前清洗，浸泡時間為10～20min。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的hcl水溶液在常溫下浸蝕20min，去除鋼坯表面氧化皮。用去離子水沖洗烘干，保持干燥。采用電鍍nicrp工藝在前處理后的碳鋼表面制備一層0.2mm厚的預(yù)合金化層。

電鍍nicrp合金工藝如下：

nicl2:15g/l

crcl3●6h2o:60g/l

h3po3:10g/l

h3po4:10g/l

ph:1-3

t:40-80℃

電流密度：3-15a/dm²；

(4)將預(yù)合金化后的碳鋼與合金管裝配起來，制成坯料。

(5)對坯料使用感應(yīng)爐加熱，加熱至1000～1200℃，使中間冶金層熔化擴散。將高溫下的雙金屬復(fù)合坯料通過現(xiàn)有的軋制工藝進(jìn)行軋制。實現(xiàn)耐蝕合金與碳鋼的冶金結(jié)合。

按上述方法生產(chǎn)的鈦/碳鋼雙金屬復(fù)合鋼筋，中間為碳鋼芯棒，外部為鈦合金作為耐蝕合金層?？梢赃_(dá)到鈦合金的耐蝕性同時保持碳鋼的高強度，生產(chǎn)方法簡單，外形美觀，性能良好，其抗拉強度σb＝630mpa,在質(zhì)量百分比濃度為3.5％的nacl溶液中的腐蝕速率小于0.003mm/a。

以上所述，僅是本申請的幾個實施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請技術(shù)方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動或修飾均等同于等效實施案例，均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。