[發明專利]一種不銹鋼復合耐腐蝕鋼筋及其制備方法

有效

• 申請號: 201010526265.7
• 申請日: 2010-11-01
• 公開（公告）號: CN102011463A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 孫俊生;孫逸群;張凌峰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E04C5/02
• 分類號: E04C5/02;B23P15/00;C22C19/05;C22C9/06
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司 37221
• 代理人: 張勇

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技術領域

本發明涉及一種復合材料，尤其涉及一種不銹鋼復合耐腐蝕鋼筋及其制備方法。

背景技術

鋼筋是建筑行業生產鋼筋混凝土的重要原材料，目前鋼筋采用碳鋼材料生產，鋼筋銹蝕是導致鋼筋混凝土結構耐久性失效的主要原因之一。為了提高建筑結構的耐腐蝕性能，在一些重要的結構中，如海邊的橋梁、鋼結構大樓、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常使用融雪鹽的環境中，氯離子透過混凝土接觸鋼筋，從而產生腐蝕的弊端。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生化學作用，生成碳酸鈣和水，降低混凝土的堿度，減弱對鋼筋的保護作用，導致鋼筋銹蝕。不銹鋼中含有稀有、貴重的Cr、Ni等元素，成本較高，限制了其推廣應用。人們為了提高碳鋼鋼筋的耐腐蝕性能，對合金成分進行了特別設計。如中國公開號為CN101144136的專利“一種含釩高強度耐腐蝕鋼筋用鋼及其生產工藝”，其合金元素按重量百分比（%）計為，0.17-0.24C、0.55-0.75Si、1.35-1.50Mn、0.04-0.10V、0.04-0.10Re，其余為Fe和雜質元素。中國公開號為CN101144137的專利“一種含鈮高強度耐腐蝕鋼筋用鋼及其軋制工藝”，其合金元素按重量百分比(%)計為，0.17-0.24C、0.55-0.75Si、1.35-1.50Mn、?0.02-0.04Nb、0.04-0.10％Re，其余為Fe和雜質元素。上述兩個發明的鋼筋與普通鋼筋相比，在氯鹽、工業大氣等環境下具有更好的耐腐蝕性能，生產成本低、生產工藝簡單。通過優化碳鋼鋼筋的合金成分，雖然能夠提高其耐腐蝕性能，但提高有限，難以達到不銹鋼鋼筋的效果。

隨著Ni、Cr等資源的逐漸減少，不銹鋼的生產成本會不斷提高，因此尋求既具有不銹鋼鋼筋的耐腐蝕性能，又成本低廉、強度還高于不銹鋼鋼筋的材料是人們迫切追求的目標。低碳鋼、低合金鋼的成本低、強度高，不銹鋼具有優異的耐腐蝕性能，將低碳鋼或低合金鋼與不銹鋼復合制備出不銹鋼復合鋼筋，對于提高建筑工程質量、延長建筑結構的使用壽命具有重要意義。

發明內容

本發明為了解決不銹鋼鋼筋耐腐蝕性好，但成本高；碳鋼鋼筋成本低，但耐腐蝕性差的問題，提供一種不銹鋼復合耐腐蝕鋼筋及其制備方法，它可獲得耐腐蝕性能好，成本低，可批量生產的鋼筋。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

????一種不銹鋼復合耐腐蝕鋼筋，鋼筋直徑為6mm~40mm，它主要由芯部金屬和其周圍沿芯部金屬長度方向均勻包覆的不銹鋼合金層組成，兩者間冶金結合，不銹鋼合金層的厚度為1mm~10mm。

所述芯部金屬為低碳鋼、低合金鋼中的任意一種。

所述不銹鋼合金層為現有的奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼或雙相不銹鋼中的一種。優選奧氏體不銹鋼。

一種不銹鋼復合耐腐蝕鋼筋的制備方法，它的步驟如下：

（1）選用現有的鑄造方法生產出碳鋼鋼坯，碳鋼鋼坯的長度、橫截面形狀和面積任意確定。碳鋼鋼坯橫截面的幾何形狀優選圓形或正方形，其直徑不超過120mm，或其邊長不超過120mm。

（2）用質量分數為10%?NaOH水溶液除去步驟（1）制備的碳鋼鋼坯表面的油污，溫度為80~90℃，浸洗8~10分鐘。然后用質量分數為10%的H₂SO₄（或HCl）水溶液，在溫度40~60℃下，浸蝕10~20分鐘，去除氧化膜。

（3）采用現有的鑄造方法或者熱軋工藝生產不銹鋼坯料，不銹鋼坯料的長度與步驟（1）的碳鋼鋼坯的長度一致，其橫截面的幾何形狀是，中心部位為一個與步驟（1）碳鋼鋼坯橫截面輪廓匹配的孔；不銹鋼坯料橫截面的外輪廓可以是任意形狀，優選圓形或者正方形。

（4）用質量百分數10%的Na₂CO₃的水溶液，在溫度90~100℃下，浸洗步驟（3）所述不銹鋼坯料的內孔，直到去除全部油污。然后在如下溶液中浸蝕除油后的內孔：HNO₃?150毫升，H₂O水850毫升，NaF?50克，溫度20~90℃，直到光亮為止。

（5）將步驟（4）獲得的不銹鋼坯料放置到步驟（2）的碳鋼鋼坯中部的孔內，并在兩者之間預置上中間合金層，中間合金層選用鎳基合金薄帶或者粉末，或者銅基合金薄帶或者粉末。

鎳基合金薄帶或銅基合金薄帶的厚度為20mm?~40mm；合金粉末的粒度為－140目~+325目。