CN101182640A - 镀锌钢板的钝化工艺及其钝化液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了镀锌钢板的钝化工艺及其钝化液，在清洁的镀锌钢板表面涂敷r－氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，热风吹干后，浸入到钝化液溶液，最后用热风吹干。本发明的钝化工艺简单、钝化时间极短，钝化效果与有铬钝化工艺相当，适于推广使用。

Description

镀锌钢板的钝化工艺及其钝化液

技术领域

本发明涉及金属材料表面处理领域，本发明涉及金属材料表面处理领域，具体涉及一种金属表面钝化液及钝化工艺。

背景技术

镀锌钢板广泛应用于汽车、建筑、家电等行业中。未经钝化处理的镀锌钢板暴露在空气中时，容易在表面产生白锈从而影响产品的外观和使用寿命。为避免表面白锈的产生，传统的镀锌钢板钝化处理大多以铬酸和铬酸盐等六价铬化合物为处理剂，该工艺可在镀锌钢板表面形成一层含有Cr3⁺和Cr6⁺的具有优异耐蚀性且可自修复的钝化膜层，具有工艺简单、快速、成本低，钝化可在线进行，钝化产品在后期涂装加工过程中油漆的附着性能好等优点，是目前镀锌钢板常规的钝化方法。但由于Cr6⁺具有致癌作用，在产品加工和生产过程对环境有害。

欧盟于2003年1月27日通过ROHS指令，规定出口到欧盟的电子电器产品中禁止使用铬酸盐钝化的镀锌钢板。其它国家和地区也纷纷仿效出台了相应的法令、法规。因此，人们围绕镀锌钢板无铬钝化作了大量研究，现有的无铬钝化剂主要包括无机盐类的钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、稀土盐等，有机类的植酸、单宁酸、有机螯合物、丙烯酸树脂及环氧树脂类等。专利CN1974842A(用于镀锌层的防白锈钝化液及其涂覆方法)提出采用钼酸盐与硅烷偶联剂的混合溶液对锌进行钝化的新方法，但该方法钝化效果较差，钝化镀锌层经8小时中性盐雾试验后腐蚀面积达1～8％。

中国专利CN1754985A公开了一种金属表面钝化剂及其使用方法，CN1754986A公开了金属表面用的钝化剂，CN1715448A公开了一种金属表面用钝化剂，采用联氨、环己氨、硫酸锌、磷酸三钠等的混合溶液对包括锌在内的金属表面进行钝化，但该方法钝化时间须二十小时以上，效率较低。CN1268583A公开了用于保护镀锌层的无铬钝化液及其涂覆方法，该方法采用水溶性丙烯酸酸树脂与钼酸盐的混合溶液对镀锌层进行钝化，对镀锌层表面清洁度要求较高，且树脂层较易脱落。因此，现有开发的无铬钝化技术大多存在耐蚀性差、钝化时间长、涂料与镀锌钢板的附着力差等不足，迄今为止还没有一种能完全取代铬酸盐钝化的无铬钝化工艺。

发明内容

本发明的目的在于针对现有无铬钝化技术存在的不足，提供一种新的无铬化学钝化工艺。

本发明的另一目的在于提供一种可以和上述新的对环境及人体无害的无铬化学钝化工艺高效配合的钝化液。

本发明的无铬化学钝化工艺为：在清洁的镀锌钢板表面涂敷r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，热风吹干后，浸入到钝化液溶液，最后用热风吹干。

所述的r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液含量优选为10～100mL/L。使用时将其温度保持在20℃～60℃为佳。

所述热风吹干过程中，热风温度为40～80℃。

所述钝化液温度优选保持在45℃～55℃，在钝化液中优选浸渍时间为55s～65s。

钝化液中各组分含量分别为：Ce(NO₃)₃：15-25g/L；La(NO₃)₃：0.5-2g/L；H₂O₂：20-40mL/L；HBO₃：0.5-4g/L；pH值为1.0～2.0。

所述钝化液最优选为含Ce(NO₃)₃ 20g/L，La(NO₃)₃ 1g/L，H₂O₂ 30mL/L，HBO₃2g/L的水溶液，pH值为1.4～1.75。

所述镀锌钢板为热浸镀锌钢板或电镀锌钢板。

与已有技术相比，本发明具有以下优势：由于本发明选用了r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液这一含特定功能团的硅烷溶液，涂敷在镀锌钢板上，其分子经水解后能在锌表面有序、紧密排列形成单分子硅烷膜，该膜与锌基体结合牢固且表面存在丰富的羟基，提高钝化层对油漆、树脂等有机或无机涂层的附着力。

而本发明所优选采用的钝化液，可迅速在硅烷膜上沉积一层致密、耐蚀的高价金属氧化膜，该膜与基体结合牢固且有利于油漆、树脂等的再次涂装。

经本发明的钝化工艺处理后的镀锌钢板耐蚀性能显著提高，耐中性盐雾实验达60小时以上；此外，该工艺钝化处理后的镀锌钢板对油漆等的附着力良好；本发明的钝化工艺简单，无须大型设备，投资小。另外，本发明的钝化剂稳定，钝化剂及钝化产品对环境及人体友好。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：

选用湖南涟源钢铁厂生产的镀锌量为20g/m²，厚度为0.8mm的冷轧镀锌钢板，镀锌钢板试片经表面除油处理，尺寸为30mm×30mm，表面涂覆25℃下20mL/L的r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，用50℃的热风吹干后再浸入45℃下的钝化液中，钝化液配方为：Ce(NO₃)₃ 15g/L，La(NO₃)₃ 0.5g/L，H₂O₂ 20mL/L，HBO₃ 0.5g/L的水溶液，用硫酸调节其pH值至1.0，浸渍55秒后，再次用50℃的热风吹干。分别取上述工艺钝化的试片及未经钝化处理的冷轧镀锌薄板试片各三片进行中性盐雾试验和划格实验，结果如下：

1)盐雾实验中未经钝化处理试片平均1h后表面出现明显白锈，经上述工艺钝化的试片平均63h后表面才出现明显白锈，耐蚀性能提高六十三倍。

2)划格实验中未经钝化处理试片和经上述工艺钝化的试片对清漆的附着力均为0级，切割边缘完全平滑，无一格脱落，说明该钝化膜对油漆等具有良好的附着力。

实施例2：

选用湖南涟源钢铁厂生产的镀锌量为20g/m²，厚度为0.8mm的冷轧镀锌钢板，镀锌钢板试片经表面除油处理，尺寸为30mm×30mm，表面涂覆40℃下50mL/L的r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，用60℃的热风吹干后再浸入50℃下的钝化液中，钝化液配方为：Ce(NO₃)₃ 20g/L，La(NO₃)₃ 1g/L，H₂O₂ 30mL/L，HBO₃ 2g/L的水溶液，用硫酸调节其pH值至1.6，浸渍60秒后，再次用60℃的热风吹干。分别取上述工艺钝化的试片及未经钝化处理的冷轧镀锌薄板试片各三片进行中性盐雾试验和划格实验，结果如下：

1)盐雾实验中未经钝化处理试片平均1h后表面出现明显白锈，经上述工艺钝化的试片平均65h后表面才出现明显白锈，耐蚀性能提高六十五倍。

2)划格实验中未经钝化处理试片和经上述工艺钝化的试片对清漆的附着力均为0级，切割边缘完全平滑，无一格脱落，说明该钝化膜对油漆等具有良好的附着力。

实施例3：

选用湖南涟源钢铁厂生产的镀锌量为20g/m²，厚度为0.8mm的冷轧镀锌钢板，镀锌钢板试片经表面除油处理，尺寸为30mm×30mm，表面涂覆55℃下90mL/L的r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，用70℃的热风吹干后再浸入55℃下的钝化液中，钝化液配方为：Ce(NO₃)₃ 25g/L，La(NO₃)₃ 2g/L，H₂O₂ 40mL/L，HBO₃ 4g/L的水溶液，用硫酸调节其pH值至2.0，浸渍65秒后，再次用70℃的热风吹干。分别取上述工艺钝化的试片及未经钝化处理的冷轧镀锌薄板试片各三片进行中性盐雾试验和划格实验，结果如下：

1)盐雾实验中未经钝化处理试片平均1h后表面出现明显白锈，经上述工艺钝化的试片平均68h后表面才出现明显白锈，耐蚀性能提高六十八倍。

2)划格实验中未经钝化处理试片和经上述工艺钝化的试片对清漆的附着力均为0级，切割边缘完全平滑，无一格脱落。说明该钝化膜对油漆等具有良好的附着力。

Claims (10)

1.一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：在清洁的镀锌钢板表面涂敷r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液，热风吹干后，浸入到钝化液溶液，最后用热风吹干。

2.根据权利要求1所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：所述的r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液的含量为10～100mL/L。

3.根据权利要求1所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：钝化液中各组分含量分别为：Ce(NO₃)₃：15-25g/L；La(NO₃)₃：0.5-2g/L；H₂O₂：20-40mL/L；HBO₃：0.5-4g/L；pH值为1.0～2.0。

4.根据权利要求3所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：钝化液中各组分含量分别为：Ce(NO₃)₃：20g/L；La(NO₃)₃：1g/L；H₂O₂：30mL/L；HBO₃：2g/L；pH值为1.4～1.75。

5.根据权利要求2所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：所述r-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液温度保持在20℃～60℃。

6.根据权利要求2所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：所述热风吹干过程中，热风温度为40～80℃。

7.根据权利要求2所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：所述钝化液温度保持在45℃～55℃。

8.根据权利要求2所述的一种镀锌钢板的钝化工艺，其特征在于：在钝化液中浸渍时间为55s～65s。

9.一种镀锌钢板的钝化液，其特征在于：钝化液中各组分含量分别为：Ce(NO₃)₃：15-25g/L；La(NO₃)₃：0.5-2g/L；H₂O₂：20-40mL/L；HBO₃：0.5-4g/L；pH值为1.0～2.0。

10.根据权利要求9所述的一种镀锌钢板的钝化液，其特征在于：Ce(NO₃)₃：20g/L；La(NO₃)₃：1g/L；H₂O₂：30mL/L；HBO₃：2g/L；pH值为1.4～1.75。