一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法
2023-06-10 23:28:36
一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及金屬表面處理領域，具體而言，涉及一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法。其中，該環保型冷軋鋼板矽化劑，由下述質量份數的原材料製成：矽鋅化合物：10～20份，促進劑：6～10份，絡合劑：6～10份，水：50～70份。本發明提供的一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法製作出來的矽化劑無沉渣，工作液穩定性好，達到了降低成本，節能環保、易於操作，大大提高生產效率的目的。
【專利說明】一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬表面處理領域，具體而言，涉及一種冷軋鋼板塗裝前處理技術，一種用於冷軋鋼板塗裝前處理的、提高工件表面與噴塗塗層之間的附著力、提高噴塗塗層的耐腐蝕性、節能環保的矽化劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]冷軋鋼板是以熱軋板卷為原料，在常溫下進行各種型材軋制，經過冷軋生產的鋼板。冷軋鋼板的厚度一般是0.1—8.0mm之間，大部份工廠生產的冷軋鋼板厚度是4.5mm以下。由於在常溫下軋制，不產生氧化皮，因此表面質量好，尺寸精度高，其機械性能和工藝性能都優於熱軋鋼板，適用於機械加工、汽車製造、家電製造等領域。
[0003]金屬鏽蝕是最常見的腐蝕形態，鏽蝕時，金屬進入氧化狀態，金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能會顯著降低，增加零件間的磨損，縮短設備的使用壽命。
[0004]因此在金屬表面上施用覆蓋層保護是防止金屬腐蝕的主要手段，即金屬的塗裝處理。覆蓋層的作用在於使金屬和周圍的空氣隔離開來，防止或減少腐蝕。此外覆蓋層還具有一定的功能性。目前塗料塗層被 廣泛應用於機械加工、汽車製造、家電製造等領域，塗料塗層形成的漆膜完整無孔，不透介質，有一定的機械強度和彈性。
[0005]但是進行塗料塗裝過程中，由於塗料塗層屬於有機塗層，與金屬的結合力差，需要在塗裝前對金屬表面進行預處理，金屬表面的覆蓋層可提高金屬表面塗料塗層的附著力，保證金屬塗裝質量。
[0006]傳統的冷軋鋼板表面塗裝預處理方法有磷化處理、鉻化、鈍化處理。磷化處理是金屬在酸性磷酸鹽溶液中反應從而在其表面形成磷酸鹽結晶保護膜，提高金屬的耐腐蝕性，並在塗裝後獲得良好的附著力和抗衝擊性能。
[0007]但是磷化處理的溫度一般在30_55°C，反應過程工藝複雜，能耗大；生產過程中產生的廢水含有大量的磷和氮，造成水體的富營養化，破壞河流、湖泊的生態系統。
[0008]此過程還產生大量沉渣，沉渣會賭塞管道和噴嘴，增加了設備維護的維修工作量，加大生產成本。沉渣還會附著在金屬的預處理表面上，降低磷化膜的抗蝕能力，磷化膜與塗層塗料結合不牢固，影響塗裝質量。
[0009]此外，產生含有Zn2+、Ni2+等重金屬離子的固體廢棄物沉渣，無法處理再利用，對環境造成汙染。鉻化、鈍化處理中會產生六價鉻等致癌物質，其產品及其生產過程會對人和環境產生嚴重危害，世界各國已開始立法，禁止使用或儘量避免使用鉻化工藝。隨著社會的發展和進步，人們對金屬塗裝預處理劑的要求越來越高，不僅希望它能夠體現良好的性能，還能滿足日益增長的環保要求。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在於提供一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法，以解決上述的問題。[0011]在本發明實施例提供了一種環保型冷軋鋼板矽化劑，由下述質量份數的原材料製成:矽鋅化合物:10~20份，促進劑:6~10份，絡合劑:6~10份，水:50~70份。
[0012]一種環保型冷軋鋼板矽化劑的製備方法，包括:
[0013]在一半所述份數的水中加入所述份數的矽鋅化合物攪拌至完全溶解；
[0014]加入所述份數的促進劑攪拌至完全溶解；
[0015]加入所述份數的絡合劑攪拌至完全溶解；
[0016]加入一半所述份數的水攪拌10~20分鐘。
[0017]通過本發明實施例提供的一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法製作出來的矽化劑無沉渣，工作液穩定性好，不含磷酸鹽，可以短時間內，在冷軋鋼板表面上形成一層無機矽化層，其與各型號的塗料結合力強，適合常溫或低溫的噴淋和浸泡處理，無須加熱設備，彌補了常規磷化液的不足，達到了降低成本，節能環保、易於操作，大大提高生產效率的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1示出了本發明一個實施例中一種環保型冷軋鋼板矽化劑的製備方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體的實施例子並結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0020]本發明實施例提供`了一種環保型冷軋鋼板矽化劑，由下述質量份數的原材料製成:矽鋅化合物:10~20份，促進劑:6~10份，絡合劑:6~10份，水:50~70份。
[0021]根據本發明提供的矽化劑能夠在冷軋鋼板材料表面作用形成一種三維空間結構的無機矽化膜，能夠大幅度提高冷軋鋼板與塗料塗層的結合力和耐腐蝕性，工藝操作簡單，不產生任何沉渣，符合國際環保要求。
[0022]一種環保型冷軋鋼板矽化劑的製備方法，包括:
[0023]在一半所述份數的水中加入所述份數的矽鋅化合物攪拌至完全溶解；
[0024]加入所述份數的促進劑攪拌至完全溶解；
[0025]加入所述份數的絡合劑攪拌至完全溶解；
[0026]加入一半所述份數的水攪拌10~20分鐘。
[0027]其中各個原料的加入順序不做限制，製備方法簡單。
[0028]通過本發明實施例提供的一種環保型冷軋鋼板矽化劑及其製備方法製作出來的矽化劑無沉渣，工作液穩定性好，不含磷酸鹽，可以短時間內，在冷軋鋼板表面上形成一層無機矽化層，其與各型號的塗料結合力強，適合常溫或低溫的噴淋和浸泡處理，無須加熱設備，彌補了常規磷化液的不足，達到了降低成本，節能環保、易於操作，大大提高生產效率的目的。
[0029]接下來，本發明將通過一個具體的製備步驟來詳細描述，見圖1，所示:
[0030]步驟101，在一半所述份數的水中加入所述份數的矽鋅化合物攪拌至完全溶解。
[0031]其中，矽鋅化合物為氟矽酸鋅、氟矽酸鈉、氟矽酸銨、氟矽酸鎂、氟矽酸鉀、氟矽酸鈣中的一種或多種組合。[0032]根據在與絡合劑生成絡合物的難易程度上，氟矽酸鋅和氟矽酸銨能夠更加容易地，穩定地生成矽鋅絡合物，所以，優選地，所述矽鋅化合物為氟矽酸鋅和氟矽酸銨。
[0033]步驟102.加入所述份數的促進劑攪拌至完全溶解。
[0034]該矽化劑在應用過程中，其中的促進劑的作用是加速矽化劑在冷軋鋼板材料表面的成膜反應。根據成膜反應的速度和成膜穩定性，優選地，促進劑可以為氟化鎂或氟化鈉。
[0035]步驟103.加入所述份數的絡合劑攪拌至完全溶解。
[0036]絡合劑的作用是與金屬離子反應生成絡合物，這種絡合物也是矽化膜的一部分。因為絡合物能夠更加穩定地覆蓋在冷軋鋼板材料的表面，所以需要加入絡合劑和化合物反應生成更加穩定地絡合物。根據該矽化劑的需求，而且當檸檬酸和冷軋鋼板材料作用時具有脫硫的作用，更加環保；而酒石酸能夠控制成膜速度，使得在冷軋鋼板材料表面能夠形成一個厚度均勻地保護膜，所以優選地，該絡合劑可以為檸檬酸或酒石酸。
[0037]此外絡合劑還可以調解矽化劑的pH值，調節至pH值為5.5-6.5，呈弱酸性，弱酸條件可加速單質Fe轉化為Fe2+和Fe3+，利於反應的快速進行，能夠加快成膜速度。
[0038]步驟104.加入一半所述份數的水攪拌10~20分鐘。
[0039]為了能夠使得各個成分混合的更加均勻，可以將所需的水先加一部分，待全部地組分全都混合均勻後，再加入另一部分水進行進一步地稀釋混勻。
[0040]使用本發明提供的矽化劑，其與冷軋鋼板材料作用的成膜機理主要為:矽鋅化合物與冷軋鋼板中的鐵反應，優選地，氟矽酸鋅與鐵反應生成無機矽化膜覆蓋在冷軋鋼板材料表面，其中包含兩個化學反應:
[0041]UFe在酸性環境中，在促進劑(氟化鈉或氟化鎂)的作用下，生成Fe2+和Fe3+ ；
[0042]
【權利要求】
1.一種環保型冷軋鋼板矽化劑，其特徵在於，由下述質量份數的原材料製成:矽鋅化合物:10~20份，促進劑:6~10份，絡合劑:6~10份，水:50~70份。
2.根據權利要求1所述的一種環保型冷軋鋼板矽化劑，其特徵在於，所述矽鋅化合物為氟矽酸鋅、氟矽酸鈉、氟矽酸銨、氟矽酸鎂、氟矽酸鉀、氟矽酸鈣中的一種或多種組合。
3.根據權利要求1所述的一種環保型冷軋鋼板矽化劑，其特徵在於，所述促進劑為氟化鎂或氟化鈉。
4.根據權利要求1所述的一種環保型冷軋鋼板矽化劑，其特徵在於，所述絡合劑為檸檬酸或酒石酸。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種環保型冷軋鋼板矽化劑的製備方法，其特徵在於，包括: 在一半所述份數的水中加入所述份數的矽鋅化合物攪拌至完全溶解； 加入所述份數的促進劑攪拌至完全溶解； 加入所述份數的絡合劑攪拌至完全溶解； 加入一半所述份數的水攪拌1`0~20分鐘。
【文檔編號】C23C22/34GK103695883SQ201410014838
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】馬連眾, 楊冬, 孫永新, 尹志強 申請人:馬連眾