專利名稱：金屬表面防護處理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬表面處理技術，尤其涉及金屬表面防護處理方法和系統(tǒng)。
技術背景
現(xiàn)代化工業(yè)生產中，經常會大量使用到鋼材等金屬材料，為了保證金屬材料的 工藝性能、表面狀態(tài)、防腐性能等，金屬材料在使用前需要進行表面除油除銹等預處 理，并對預處理后的金屬材料表面進行防腐處理，以防止鋼材等金屬材料在加工、儲存 的過程中再次發(fā)生生銹、腐蝕等問題。
下面以鋼材這種最常使用的金屬材料為例對金屬表面防護處理方法進行說明。 目前我國工業(yè)企業(yè)所使用的熱軋鋼板及角鋼、槽鋼等型材表面的防護處理方法可以大致 包括除銹、噴漆等步驟。其中，除銹可以使用機械拋丸的方法，也即拋丸除銹的方法進 行，噴漆是在預處理后的鋼材表面噴涂油漆防護涂層，噴漆后還需要將鋼材表面的漆膜 進行烘干。而冷軋鋼板一般比較薄，且表面涂有防銹油，因此對于冷軋鋼板的常規(guī)表面 防護處理方法可以大致包括除油、磷化等步驟。其中，除油可以包括脫脂、水洗、酸除 銹等步驟，磷化可以包括水洗、磷化和鈍化等步驟。
在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在如下缺點
使用上述表面防護處理方法加工出來的鋼材，其表面會形成厚度約在10微米至 20微米的絕緣層，這樣一層絕緣層雖然可以在一定程度上保護金屬材料不受外界物質的 腐蝕，但卻對金屬材料在后續(xù)的使用，如焊接、切割等工序存在不同程度的影響。尤其 是對于作為重要部位的金屬材料，在對其進行焊接之前必須要增加去除該絕緣層的工序 才能夠達到焊接標準，這樣不僅增加了生產工序，而且耗費了大量的人力、物力、時間 和場地；
在預處理后的鋼材表面噴涂油漆防護涂層的過程中會使用大量的有機溶劑和樹 脂、染料等化工材料，消耗大量的能源；隨著油漆漆膜的干燥，這些有機溶劑最終要揮 發(fā)到空氣中，對環(huán)境造成較大的影響；
在預處理后的鋼材表面噴涂油漆防護涂層的過程中，易燃易爆，存在很多安全 的隱患，而且對于操作人員也會造成身體的傷害，需要配置大量的安全環(huán)保設備、裝 置、工具等予以消除緩解；
在預處理后的鋼材表面噴涂油漆防護涂層之后，漆膜的干燥過程需要較高的問 題，一般在80°C左右，烘干加熱要消耗大量的能源。發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種金屬表面防護處理方法和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術中的缺陷， 實現(xiàn)了金屬材料在后續(xù)使用過程中不需要增加去除絕緣層這一工序即可滿足加工要求的 金屬表面防護處理方法。
本發(fā)明提供一種金屬表面防護處理方法，包括
對金屬表面進行預處理；
將預處理后的金屬表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚度不超過2微米的膜層。
本發(fā)明實施例還提供了一種金屬表面防護處理系統(tǒng)，包括預處理功能區(qū)段和 涂覆功能區(qū)段；
所述預處理功能區(qū)段用于對金屬表面進行預處理；
所述涂覆功能區(qū)段用于將預處理后的金屬表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚 度不超過2微米的膜層。
本發(fā)明提供的金屬表面防護處理方法和系統(tǒng)，通過使用水性防腐成膜劑對金屬 表面進行涂覆處理，形成厚度為2微米的保護膜層，不僅有效保護了金屬表面不受外界 的侵蝕，還可以保證后續(xù)焊接、切割工藝不會受到該膜層厚度的影響；同時，由于水性 防腐成膜劑為環(huán)保材料，可以有效減少在預處理過程中對于環(huán)境的污染和操作人員人身 的危害；而且，不需要經過高溫烘干，有效降低了能耗。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或 現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是 本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例提供的金屬表面防護處理方法流程圖2為本發(fā)明實施例提供的金屬表面防護處理系統(tǒng)的結構示意圖3為圖2中噴槍的布置結構及運行軌跡示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的 附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技 術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
圖1為本發(fā)明實施例提供的金屬表面防護處理方法流程圖，該金屬表面防護處 理方法相對于現(xiàn)有技術中的金屬表面防護處理方法最大的區(qū)別在于在經過預處理后的 金屬表面涂覆水性防腐成膜劑。這種水性防腐成膜劑是一種綠色環(huán)保的水性防腐液，以 水為介質，以生物基材為主要成分，生物基材包括氨基酸、轉換劑、鈍化劑及助劑，不 含有機溶劑，不含重金屬，無毒無害，可以徹底消除噴涂底漆/磷化過程中存在的環(huán)境 污染問題。該水性防腐成膜劑中的生物因子可以通過與二價或三價金屬離子產生螯合形 成轉化膜層或鈍化膜層，膜層光潔、致密、牢固，有效提升了金屬材料的抗氧化性能以 及耐腐蝕性能。如圖1所示，該方法包括
步驟101 對金屬表面進行預處理。
其中，以鋼材為例，對于熱軋鋼板及角鋼、槽鋼等型材，預處理包括對鋼材表面進行拋丸除銹處理；對于冷軋鋼板，預處理包括對鋼材表面進行除防護油處理。換句 話說，表面有氧化層、銹蝕的厚鋼板及型材，可采用機械拋丸的方法進行預處理，表面 有油脂或薄鋼板可采用化學方法進行預處理。
步驟102 將預處理后的金屬表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚度不超過2微 米的膜層。
其中，水性防腐成膜劑可以為生物鈍化(轉化)膜劑或其他綠色環(huán)保水性防腐 液。這種水性防腐成膜劑以水為介質，以生物基材為主要成分，包括氨基酸、轉換劑、 鈍化劑及助劑，不使用有機溶劑，不含重金屬，無毒無害，可以徹底消除噴涂底漆過程 中存在的環(huán)境污染、易燃易爆的安全隱患，并且不會對生產過程中接觸到的操作人員造 成任何的人身傷害，因此也就不需要配置大量的安全環(huán)保設備等，節(jié)省了成本。該水性 防腐成膜劑中的生物因子可以通過與二價或三價金屬離子產生螯合形成轉化膜層或鈍化 膜層，膜層光潔、致密、牢固，有效提升了金屬材料的抗氧化性能以及耐腐蝕性能。
在發(fā)明人的不斷試驗過程中發(fā)現(xiàn)，這種水性防腐成膜劑的具體涂覆方式優(yōu)選為 空氣噴涂，當然還可以使用無氣噴涂、滾涂、刮涂、浸涂、擦涂等替代方式，但是以空 氣噴涂的效果為優(yōu)，通過調整噴涂流量、壓力和厚度，可以有效控制所形成膜層的均勻 性。
可選的，該方法還可以包括對水性防腐成膜劑形成的膜層進行干燥，以加速 反應成膜。其中，水性防腐成膜劑形成的膜層可以在常溫或者低溫下加熱干燥，大大降 低了烘干加熱所消耗的能源。
成膜后的金屬表面，膜層厚度約在1微米至2微米，膜層均勻，呈無色透明狀， 對于后續(xù)的焊接、切割均不會產生影響。同時，膜層經過80°C左右堿性溶液沖洗3 5 分鐘，膜層未脫落，未出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。經過3個月的現(xiàn)場試驗證明，該膜層可有效保證 金屬表面的防腐性能。例如，普通的Q235薄鋼板，噴涂后成膜效果非常好，其表面形 成了一層均勻透明的防護膜，且厚度小于2微米。其他材質(如Q345)的厚鋼板及大型 鋼，受鋼板表面溫度、表面清潔度等綜合因素的影響，會出現(xiàn)膜層局部發(fā)白的現(xiàn)象，但 對于防腐效果以及后續(xù)的工作無明顯影響；這種透明膜層相比較與以前涂覆在金屬表面 的鐵紅色底漆而言，更加便于觀察金屬本身的情況。
本發(fā)明實施例提供的金屬表面防護處理方法，通過使用水性防腐成膜劑對金屬 表面進行涂覆處理，形成的膜層厚度小于2微米，膜層厚度對后續(xù)的焊接、切割等工序 不會產生影響，不需要增加去除膜層的工序；并該水性防腐成膜劑為水性，不使用有機 溶劑，不含重金屬，無毒無害，徹底消除了噴漆過程中存在的環(huán)境污染，同時還解決了 易燃易爆等安全銀行，不會對生產過程中接觸的操作人員造成任何身體傷害，無需配置 大量的安全環(huán)保設備、裝置和工具；該水性防腐成膜劑所形成的涂層可以低溫加熱或者 室溫干燥，大大降低了高溫烘干加熱所消耗的能源；同時，該方法簡化了生產的工序， 降低了生產成本，提供了勞動效率。
圖2為本發(fā)明實施例提供的金屬表面防護處理系統(tǒng)的結構示意圖，以鋼材為例 進行說明，如圖2所示，該系統(tǒng)包括預處理功能區(qū)段201、和涂覆功能區(qū)段202。其 中，預處理功能區(qū)段201用于對鋼材205的表面進行預處理；涂覆功能區(qū)段202用于將預 處理后的鋼材205表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚度不超過2微米的膜層。
進一步的，該系統(tǒng)還可以包括干燥功能區(qū)段203。該干燥功能區(qū)段203用于 對涂覆功能區(qū)段202中產生的膜層進行干燥，以加速反應成膜。
其中，該系統(tǒng)使用輥道204(或者懸掛輸送鏈或吊運等其他方式)將鋼材205依 次輸送經過上述各功能區(qū)段。
需要說明的是，對于熱軋鋼板及角鋼、槽鋼等型材，預處理功能區(qū)段201可以 對鋼材205表面進行拋丸除銹處理；對于冷軋鋼板，預處理功能區(qū)段201可以對鋼材205 表面進行除防護油處理。從預處理功能區(qū)段201處理的鋼材205表面質量需要達到無油 污、無銹蝕、無灰塵雜質等。其除銹等級需達到Sa2.5級，表面清潔度越高，后續(xù)的成膜 質量越好。
對于涂覆功能區(qū)段202需要說明的是為了實現(xiàn)水性防腐成膜劑能夠均勻嚴密 地涂覆在鋼材205表面上，涂覆功能區(qū)段202需要配置與整個系統(tǒng)的生產線配套的液體輸 送及涂覆裝置，當采用噴涂方法進行水性防腐成膜劑的涂覆時，涂覆功能區(qū)段202主要 可以包括儲液罐、輸送泵及輸送管路、噴槍、工件檢測及開關槍器件。
其中，儲液罐用于存儲以及向液體輸送泵提供水性防腐成膜劑；輸送泵及輸送 管路是水性防腐成膜劑的輸送的主體，保證一定量的水性防腐成膜劑輸送至噴槍；噴槍 用于將水性防腐成膜劑進行霧化并噴涂到鋼材205表面的關鍵設備，可以根據鋼材205的 形狀設置噴槍的數量、位置和角度。通常情況下設置4只噴槍，輥道204的上部和下部也 即鋼材205的上部和下部各設2只噴槍，鋼材205在輥道204上縱向傳遞，噴槍垂直于輥 道204的運行方向并橫向往復運行，噴槍在垂直于鋼材205的方向上傾斜一定的角度，以 保證鋼材205上下表面及立面被均勻地噴涂，沒有漏噴。噴槍的布置結構示意圖及運行 軌跡可以如圖3所示。工件檢測及開關槍器件用來檢測鋼材205運行通過噴涂位置的起 始、終點及寬度邊界，從而控制噴槍的開關，實現(xiàn)連續(xù)、自動噴涂。還需要說明的是， 當噴槍為空氣噴槍時，需要壓縮空氣作為空氣噴槍將水性防腐成膜劑從噴嘴噴出、霧化 及噴涂到鋼材205表面的關鍵介質和動力。
涂覆功能區(qū)段202中使用的水性防腐成膜劑消耗量較小，關鍵是保證涂覆的均 勻性，較優(yōu)的選擇是采用空氣噴槍噴涂。在生產線上選用空氣噴槍連續(xù)噴涂的主要參 數包括噴嘴直徑范圍0.8 2.5mm，優(yōu)選為1.0 1.5mm，壓縮空氣壓力范圍0.15 0.5MRI。當然，根據鋼材205結構及設備形式的綜合考慮，也可以采用無氣噴涂，或滾 涂、擦涂、淋涂、浸涂等涂覆方式。涂覆量以鋼材205表面完全潤濕、均勻覆蓋、無漏 涂為準。
對于干燥功能區(qū)段203需要說明的是，干燥成膜需要在一定的溫度和時間內完 成，鋼材205表面涂覆水性防腐成膜劑后，即可開始成膜反應，成膜反應在5°C以上即 可實現(xiàn)，反應溫度比較寬泛。鋼材進入干燥功能區(qū)段203后開始進行干燥成膜過程，從 節(jié)能考慮烘干溫度一般為25°C 45°C即可滿足要求，在高溫干燥季節(jié)可使用常溫進行成 膜，不需要加熱干燥。也可選擇更高溫度進行加速干燥。具體可根據生產效率、運行速 度和季節(jié)溫度、濕度等條件等進行干燥溫度的設置和調整。
利用上述金屬表面防護處理系統(tǒng)對鋼材表面進行防護處理后，形成的膜層具有 如下特點膜層薄，在不同材質的鋼材上膜層顏色有所不同，基本呈現(xiàn)處理后金屬的本 色；膜層防腐性能滿足鋼材預處理后儲存、加工過程中的防腐要求；耐高溫、在對鋼材進行切割、焊接時對于膜層的破損較少；膜層與油漆配套涂裝性能良好；膜層具有良好 的導電性能，對切割、焊接作業(yè)無影響。
需要說明的是，本發(fā)明實施例中提供的水性防腐成膜劑不僅可以應用在鋼材表 面，還可以應用在銅、鋁、鎂、鋅及合金等有色金屬表面，起到封閉、鈍化、防護的作用。
本實施例提供了一種金屬表面防護處理系統(tǒng)，通過使用水性防腐成膜劑對金屬 表面進行涂覆處理，形成的膜層厚度小于2微米，膜層厚度對后續(xù)的焊接、切割等工序 不會產生影響，不需要增加去除膜層的工序；并該水性防腐成膜劑為水性，不使用有機 溶劑，不含重金屬，無毒無害，徹底消除了噴漆過程中存在的環(huán)境污染，同時還解決了 易燃易爆等安全銀行，不會對生產過程中接觸的操作人員造成任何身體傷害，無需配置 大量的安全環(huán)保設備、裝置和工具；該水性防腐成膜劑所形成的涂層可以低溫加熱或者 室溫干燥，大大降低了高溫烘干加熱所消耗的能源；同時，該方法簡化了生產的工序， 降低了生產成本，提供了勞動效率。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其 依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等 同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方 案的精神和范圍。
權利要求
1.一種金屬表面防護處理方法，其特征在于，包括 對金屬表面進行預處理；將預處理后的金屬表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚度不超過2微米的膜層。
2.根據權利要求1所述的金屬表面防護處理方法，其特征在于，還包括 對所述膜層進行干燥，以加速反應成膜。
3.根據權利要求2所述的金屬表面防護處理方法，其特征在于，所述干燥的方式包 括常溫干燥或低溫加熱干燥。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的金屬表面防護處理方法，其特征在于，所述對 金屬表面進行預處理包括對所述金屬表面的氧化層、銹蝕和雜質進行除銹清潔處理；和/或， 對所述金屬表面的油脂進行除防護油脂處理。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的金屬表面防護處理方法，其特征在于，所述水 性防腐成膜劑的涂覆方式包括空氣噴涂、無氣噴涂、滾涂、刮涂、浸涂或擦涂。
6.根據權利要求1所述的金屬表面防護處理方法，其特征在于，所述水性防腐成膜劑 以水為介質，以生物基材為主要成分，所述生物基材包括氨基酸、轉換劑、鈍化劑及 助劑。
7.一種金屬表面防護處理系統(tǒng)，其特征在于，包括預處理功能區(qū)段和涂覆功能區(qū)段；所述預處理功能區(qū)段用于對金屬表面進行預處理；所述涂覆功能區(qū)段用于將預處理后的金屬表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚度不 超過2微米的膜層。
8.根據權利要求7所述的進行表面防護處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括干燥功能 區(qū)段；所述干燥功能區(qū)段用于對所述涂覆功能區(qū)段中形成的膜層進行干燥，以加速反應成膜。
9.根據權利要求7或8所述的金屬表面防護處理系統(tǒng)，其特征在于，當采用噴涂方法 進行涂覆時，所述涂覆功能區(qū)段包括儲液罐，用于存儲所述水性防腐成膜劑；輸送泵及輸送管路，與所述儲液罐相連，用于輸送所述水性防腐成膜劑； 噴槍，與所述輸液管路相連，用于將所述水性防腐成膜劑噴涂到金屬的表面； 工件檢測及開關槍器件，用于檢測金屬運行通過噴涂位置的起始、終點及寬度邊界 以控制所述噴槍的開關。
10.根據權利要求9所述的金屬表面防護處理系統(tǒng)，其特征在于，所述噴槍的噴嘴直 徑范圍在1.0mm 1.5mm之間；所述噴槍的壓縮空氣壓力范圍在0.15MPa 0.5MPa之 間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬表面防護處理方法和系統(tǒng)。該金屬表面防護處理方法包括對金屬表面進行預處理；將預處理后的金屬表面涂覆水性防腐成膜劑，以形成厚度不超過2微米的膜層。該金屬表面防護處理系統(tǒng)包括預處理功能區(qū)段和涂覆功能區(qū)段。本發(fā)明提供的方案使用水性防腐成膜劑對金屬表面進行涂覆處理，實現(xiàn)了金屬材料在后續(xù)使用過程中不需要增加去除絕緣層這一工序即可滿足加工要求的金屬表面防護處理方法。
文檔編號B05D3/00GK102019267SQ201010546369
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者趙樹東 申請人:北京二七軌道交通裝備有限責任公司