用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液及其使用方法

2023-07-12 00:29:51

專利名稱：：用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液及其使用方法
技術領域：
：本發明涉及電鍍鋅鋼板的鈍化工藝，具體是指一種用於電鍍鋅鋼板表面處理的無絡鈍化液及其使用方法。
背景技術：
：電鍍鋅是提高鋼板抗腐蝕能力的有效方法，但在潮溼的環境中，鍍鋅層容易發生腐蝕，在鍍層表面形成白色疏鬆的腐蝕產物，並將白亮的鍍層變成灰暗無光，影響外觀。目前使用最廣泛的提高鍍鋅層耐蝕性的方法是六價鉻鈍化，也就是鉻酸鹽鈍化，該鈍化方法工藝簡單、成本低、抗蝕性能好。眾所周知，六價鉻是嚴重汙染環境的物質，長期接觸將導致鉻潰瘍、糜爛性鼻炎、鼻中隔穿孔等。特別值得注意的是，近年來通過大量的研究證實其具有高致癌性。電鍍鋅鋼板使用六價鉻對產品進行鉻酸鹽處理，具有三個方面的危害第一是生產過程工人與六價鉻近距離接觸，嚴重影響工人的身體健康；第二是生產過程中有大量含有六價鉻的廢液排出，嚴重危害環境；第三是形成的鉻酸鹽鈍化膜中還含有大量的六價鉻，在使用過程中能夠釋放出來，對使用者和環境都有不利影響。近年來，人們對環境汙染的問題日益重視。電鍍鋅鋼板生產中的六價鉻汙染問題己經提到議事日程上來，發達國家早些年就已經制定了禁止在電鍍鋅鋼板生產中使用六價絡的時間表，而我國政府對電鍍鋅鋼板生產中六價鉻排放限制更加嚴格，特別是最近，電鍍鋅鋼板的使用廠家開始排斥鉻酸鹽鈍化的電鍍鋅鋼板。在這一背景下，開發出一種性能優良的適用於電鍍鋅鋼板的無鉻鈍化液是十分必要和緊迫的。現有鍍鋅層的無鉻鈍化技術主要包括鉬酸鹽鈍化、稀土鈍化、矽酸鹽鈍化、鈦酸鹽鈍化和有機物鈍化、矽烷偶聯劑鈍化、鋯酸鹽鈍化等。其中，鉬酸鹽鈍化主要是採用了Mo"的八面配為體聚合成多算或雜多酸離子形成絡合物，在鍍鋅層上構成鈍化膜，可以得到耐蝕性與鉻酸鹽相當的鈍化膜。在鍍鋅層上採用稀土鹽溶液浸泡的方式目前研究較少，需要在一定的條件下，鍍鋅板的稀土鹽轉化膜的耐蝕性才略高於鉻酸鹽鈍化膜。以矽烷偶聯劑和鈦鹽鈍化為鈍化劑的主要使用者代表公司分別有日本帕卡瀨精公司和德國漢高公司，且其產品目前已經在相關廠家進行了應用，使用以上兩種藥劑的鍍鋅板的耐蝕性能在24小時鹽霧試驗中可以達到7級以上。鋯酸鹽鈍化主要包括以下幾種1.在鋁板上採用四丙醇鋯為主要成分的鈍化劑，其他成分為四乙基鄰位矽酸鹽、甘油丙三醇三甲氧基矽烷等，具有較好的耐蝕性能。2.Tomlinson發明了一種酸性鈍化液，該酸性鈍化液可提高金屬(如鐵、鋁、鎂合金等)的表面抗蝕性能及與漆膜的結合力，主要用於鋁板的鈍化保護。3.Choy發明了一種鈍化液，主要成分為Zr(OQH9)4和Y(02C4H15)3的混合物，該混合物應用於碳化矽和矽機體的表面防護。
發明內容本發明的目的是提供一種用於電鍍鋅鋼板的無鉻鈍化液及其使用方法，其組分簡單，產品環保，可以取代有毒的鉻酸鹽鈍化工藝；而且，鈍化液穩定性好，可長期儲存；另外，得到的鈍化膜均勻緻密，結合力良好，硬度高，具有良好的保護性能；使得該電鍍鋅鋼板具有良好的塗裝性能。為達到上述目的，本發明的技術方案是，用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液，其成分質量百分比為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，0.220;聚乙烯醇，0.011.0;碳酸鋯銨，0.H.0;水為溶劑，餘量。進一步，聚乙烯醇的型號選用為17-88，醇解度為87%89%。其中，Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷(簡稱GPS)，其所形成的鈍化膜可以大大提高金屬和漆膜之間的結合力，一方面該有機物分子中的SiOH基團和金屬表面的MeOH基團(Me為金屬)形成氫鍵而快速附著於金屬表面，形成鈍化膜；另一方面，該有機物分子中的SiOH基團之間可以發生縮水反應，構成鈍化膜的骨架。碳酸鋯銨，由於具有的鋯羥基(Zr-OH)活性很高，能與羥基形成氫鍵，同時還可以與GPS中的SiOH基團反應，因此有利於鈍化層內膜層內部的交聯，對提高膜層的耐蝕性具有良好的作用。聚乙烯醇，可以進一步加強基團之間的交聯促進其表面性能的提高。本發明的鈍化液無色透明，穩定性好，可長期儲存。在清潔的電鍍鋅鋼板表面塗覆上述鈍化液，然後烘烤成膜，烘烤溫度為100°C250°C，膜層烘烤時間為20秒3600秒。又，本發明塗覆方法採用輥塗、浸塗、噴淋或刷塗。本發明鈍化膜厚度為0.22.0g/m2。採用上述方法得到的膜層具有良好的耐蝕性，同時烘烤溫度較低，便於節約能源；塗覆方法多樣，適應性強，具有通用性；膜厚範圍較大，便於工業生產實際需要，降低成本。本發明的有益效果1)本發明的鈍化液由Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，聚乙烯醇，碳酸鋯銨和水等無毒的物質組成，鈍化液中不含鉻，鈍化膜中也不含鉻，在生產過程中和產品使用過程中對人和環境都是無害的。2)本發明的鈍化液是無色透明的，電鍍鋅鋼板鈍化處理後顏色改變不明顯；本發明的鈍化液的穩定性好，可長期儲存。3)在本發明的鈍化液中，Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷的水解產物易於在電鍍鋅鋼板表面形成高緻密度和高結合力的鈍化膜；聚乙烯醇可以提高鈍化液的粘度，從而提高鈍化膜的均勻性；碳酸鋯銨的添加使得鈍化膜的緻密性，結合力及硬度顯著提高。採用本發明所述工藝鈍化電鍍鋅鋼板得到的鈍化膜均勻緻密，結合力良好，硬度高，具有良好的保護性能，其性能與有毒的鉻酸鹽彩色鈍化工藝所得膜層相當。採用本發明所述工藝鈍化的電鍍鋅鋼板中性鹽霧試驗120小時無白鏽。4)採用本發明所述工藝鈍化後的電鍍鋅鋼板在21(TC條件下，除氫2小時，耐蝕性變化不大，而鉻酸鹽鈍化的鍍鋅板耐蝕性顯著下降。5)採用所述工藝鈍化電鍍鋅鋼板得到的鈍化膜中含有大量的環氧基團，使得該電鍍鋅鋼板具有良好的塗裝性能。具體實施例方式本發明實施例參見表1:表1單位質量百分比tableseeoriginaldocumentpage6本發明實施的鈍化液使用方法為鋼板電鍍鋅20g/r^後，立即用自來水衝洗千淨，並用冷風吹乾；然後採用輥塗的方法將鈍化液均勻的塗覆到電鍍鋅鋼板表面；在20(TC條件下，烘烤5分鐘；自然冷卻；所得鈍化膜厚度為0.22.0g/m2。本發明實施中的性能數據如下表2所示，其中24小時鹽霧試驗7級即為符合標準表2tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7通過上表可以看出，本發明中鍍鋅板的鹽霧試驗時間非常理想權利要求1.用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液，其成分質量百分比為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，0.2～20；聚乙烯醇，0.01～1.0；碳酸鋯銨，0.1～3.0；溶劑為水，餘量。2.如權利要求1所述的用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液，其特徵在是所述的聚乙烯醇的型號為17-88，醇解度為87%89°%。3.—種如權利要求1所述的用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液的使用方法，其特徵是在清潔的電鍍鋅鋼板表面塗覆上述無鉻鈍化液，然後烘烤成鈍化膜，烘烤溫度為10(TC25(TC，膜層烘烤時間為20秒3600秒。4.如權利要求3所述的用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液的使用方法，其特徵是塗覆方法採用輥塗、浸塗、噴淋或刷塗.。5.如權利要求3所述的用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液的使用方法，其特徵是鈍化膜厚度為0.22.0g/m2。全文摘要本發明公開了一種用於電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液及其使用方法，該無鉻鈍化液的成分質量百分比為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，0.2～20；聚乙烯醇，0.01～1.0；碳酸鋯銨，0.1～3.0；溶劑為水，餘量。使用方法為在清潔的電鍍鋅鋼板表面塗覆上述鈍化液，然後烘烤成膜，膜層厚度為0.2～2.0g/m2。經過本發明工藝處理，電鍍鋅鋼板的耐蝕性能顯著提高，與鉻酸鹽彩色鈍化相當；另外，經過本發明工藝處理，電鍍鋅鋼板的塗裝性能也顯著提高。文檔編號C23C22/05GK101289741SQ200710039599公開日2008年10月22日申請日期2007年4月18日優先權日2007年4月18日發明者倪富榮,吳志良,勇姚,孫寧鋒,寧李,鄒美平,黃興橋,黎德育申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;哈爾濱工業大學