CN101603174B - 彩色涂层钢板用无铬预处理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色涂层钢板用无铬预处理剂，它是由多种物质组成的溶质与去离子水按重量比为1∶4～7混合而成的溶液，所述溶质中各成分的重量百分比为：含有4～18个碳原子的有机羧酸或它们的水溶性盐0～10％；分子量在3000～200000的有机聚合物5～30％；具有氧化能力的盐10～15％；具有络合作用的无机型含氟化合物15～60％；高价态钛盐5～10％；无机锌盐5～15％；无机磷酸盐5～30％。本发明的预处理剂不包含高价铬酸盐等对环境和人体有害的物质，符合RoHs要求，属于绿色环保型产品。试验证明，本发明产品能较大幅度提高涂层与镀锌板结合力，提高涂层耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于钢材生产领域，具体地是指一种彩色涂层钢板用无铬预处理剂。
背景技术
彩色涂层钢板在涂装前需要对镀锌基板进行预处理，预处理的过程包括两个部分，首先是使用脱脂剂对镀锌板表面进行清洗，除去钢板表面杂质和油污，而后在镀锌板表面涂敷预处理剂，产生一层转化膜。镀锌板进行预处理的主要目的在于提高彩色涂层钢板中涂层和镀锌板的结合力，同时提高彩色涂层钢板耐腐蚀能力。
目前，国内绝大多数的企业使用的彩色涂层钢板预处理剂品种仍然是以铬酸盐产品为主，经过铬酸盐预处理后，在镀锌板表面生成一种化学转化层，膜厚随铬酸盐浓度与处理时间的增加而增加。高价铬处理时，可获得厚膜，外观呈彩虹色或黄色，低价铬处理时，获得一层较薄的化学转化层，外观呈白色或蓝白色。经过高铬处理的化学转化层的耐蚀性优于低铬处理的转化层，这是因为经铬酸盐处理后形成的铬/基体金属混合氧化物化学转化层，转化层中铬主要以三价铬和六价铬形式存在，其中不溶性的三价铬构成了膜的骨架，使膜具有一定厚度，由于它本身具有较高的稳定性，使膜层具有良好的机械强度，而六价铬有自修复作用，耐蚀性很好。由于铬酸盐处理成本低，工艺简单，因而得到了广泛应用，但是六价铬是严重致癌物质，对人体及环境都有严重危害，随着人们环境意识的增强，各国政府已经严格限制铬酸盐的使用和排放，欧盟议会和欧盟理事会曾于2003年1月通过了RoHS指令，限制各类含铬产品的进口。因此，需要寻找低毒或无毒的物质替代铬酸盐作为彩色涂层钢板预处理剂。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种彩色涂层钢板用无铬预处理剂。该预处理剂不含对环境和人体有害的物质，符合RoHs指令要求，能提高涂层与镀锌板结合力，还能提高涂层的耐腐蚀性能。
为实现上述目的，本发明所设计的彩色涂层钢板用无铬预处理剂，是由多种物质组成的溶质与去离子水按重量比为1∶4～7混合而成的溶液，所述溶质中各种成分的重量百分比为：
含有4～18个碳原子的有机羧酸或它们的水溶性盐0～10％；
分子量在3000～200000的有机聚合物5～30％；
具有氧化能力的盐10～15％；
具有络合作用的无机型含氟化合物15～60％；
高价态钛盐5～10％；
无机锌盐5～15％；
无机磷酸盐5～30％。
上述有机羧酸或它们的水溶性盐，可选用苯甲酸、酒石酸、马来酸、葡萄糖酸、己酸、己二酸、庚酸、辛酸、异辛酸、辛二酸、壬酸、壬二酸、癸酸、癸二酸、月桂酸、植酸或者它们钾盐或钠盐的中一种或几种的组合。
上述有机聚合物，可选用聚丙烯酸、聚马来酸中的一种或两种的组合。
上述具有氧化能力的盐，可选用钨酸盐、钼酸盐、氯酸盐、硝酸盐、硅酸盐中的一种或几种的组合。
上述有络合作用的无机型含氟化合物，可选用氟化钠、氟化钾、氟化钙，氟硅酸、氟硼酸、氟钛酸、氟锆酸、氟硅酸盐、氟硼酸盐、氟钛酸盐、氟锆酸盐中的一种或几种的组合。
上述高价态钛盐，可选用三氯化钛、硫酸氧钛、磷酸钛中的一种或几种的组合。
上述无机锌盐，可选用硫酸锌、氯化锌、磷酸锌、硝酸锌中的一种或几种的组合。
上述磷酸盐，可选用磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种的组合。
本发明的预处理剂能在镀锌板表面形成结合力强的具有自我修复能力的致密钝化层，同时有络合作用的无机型含氟化合物的加入提高了钝化层各成分的交联作用从而提高钝化层的抗侵蚀性，阻止水和侵蚀性离子的侵入，进一步增强镀锌板与涂层之间的结合力；高价态钛盐和锌盐作为辅助添加剂能提高钝化层的精密性和均匀性。
与市场上现有彩色图层钢板使用的预处理剂产品相比，本发明的产品的主要优点为：不包含高价铬酸盐等对环境和人体有害的物质，符合RoHs要求，属于绿色环保型产品；使用该产品可以提高涂层与镀锌板结合力，提高涂层耐腐蚀性能；使用时需要的用量少，适应性广。同时，本发明的产品既适合喷淋挤干生产线，又适应高速辊涂生产线，经济性能好。
具体实施方式
下面结合几种具体实施例来对本发明的彩色涂层钢板用无铬预处理剂作详细说明：
实施例1：将3g聚丙烯酸，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，1g氟钛酸，1g三氯化钛，1g磷酸锌，3g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例2：将3g植酸、1g聚丙烯酸，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，1g氟钛酸，1g三氯化钛，2g磷酸锌，3g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例3：将1.5g植酸、1.5g聚丙烯酸，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，1g氟钛酸，1g三氯化钛，2g磷酸锌，3g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例4：将1克葡萄糖酸钠，2g聚丙烯酸，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，1g氟钛酸，1g三氯化钛，1g磷酸锌，3g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例5：将0.5克葡萄糖酸钠，2g聚丙烯酸，0.5克苯甲酸钠，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，3g氟钛酸，1g三氯化钛，1g磷酸锌，3g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例6：将2g聚丙烯酸，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，2g氟硅酸，1g氟硼酸，3g氟钛酸，1g三氯化钛，1g磷酸锌，1g六偏磷酸钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例7：将0.5克葡萄糖酸钠，3g聚丙烯酸，0.5克苯甲酸钠，0.5克癸二酸钠，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，2g氟硅酸，2g氟钛酸，1g三氯化钛，1g磷酸锌，1g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例8：将1g聚丙烯酸，1g钼酸钠，1g氯酸钠，1g氟化钠，1g氟硅酸，2g氟硼酸，1g氟锆酸，3g氟钛酸，1g三氯化钛，1g磷酸锌，3g六偏磷酸钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例9：将1g植酸，1克己二酸钾，2g聚马来酸，1g钼酸钠，1g硝酸钾，1g氟化钠，1g氟钛酸钾，0.5g三氯化钛，0.5克硫酸氧钛，2g硝酸锌，2g三聚磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
实施例10：将1克苯甲酸钠，2g聚丙烯酸，1g钼酸钾，1g氯酸钠，1g氟化钠，2g氟钛酸，1g氟硅酸钾，1g三氯化钛，1g磷酸锌，3g六偏磷酸钠，1g磷酸二氢钠溶解于100g去离子水中，搅拌形成溶液。
分别使用上述十种实施例的预处理剂对镀锌板试样(试样规格150mm ×75mm)按以下步骤进行预处理：
1)先对镀锌板依次经水洗、去污粉刷洗、去离子水洗、无水乙醇漂洗、冷风吹干等处理。
2)然后进行无铬预处理过程：
将冷风吹干的镀锌板试验面朝上，取少量本发明的预处理剂，用刮棒刮涂在镀锌板表面，完成预处理层的刮涂后，放入烘箱中烘干，控制板温在60～70℃，烘干时间为30～120s，取出后在室温下冷却。
3)再对进行了预处理的试片进行涂料涂装：
在预处理板上进行涂装，底漆为聚氨酯底漆，面漆为卷钢用聚酯面漆。
为了检测本发明预处理剂的性能，对经处理后的基板进行盐雾试验和涂层附着力测试如下：
对经第2)步处理后的试片进行盐雾试验检测，盐雾试验的条件为：NaCl溶液浓度5％，试样摆放角度为30°；盐雾箱控制温度为35±2℃；雾粒沉降量为1.0～2.0ml/80cm2·h。喷咀压力为0.5MPa。盐雾试验结果见表1：
表1：盐雾试验结果
对经第3)步涂装后的彩色涂层钢板进行反向冲击、杯突试验、T弯曲试验等涂层附着力性能检测。涂层附着力测试结果见表2：
表2：涂层附着力测试结果
经过以上对十个实施例的盐雾试验结果和涂层附着力测试结果可以看出经过本发明的预处理剂处理后的基板对的抗盐雾腐蚀性，在8小时之后的被腐蚀部分均小于8％，24小时之后的被腐蚀部分均保持在20％以内，耐腐蚀性能均到达或超过了目前普通含铬预处理剂的耐腐蚀性能；基板的反冲击功均达到7～9J，杯突试验值均达到5.5mm以上，T弯曲试验均小于4T，从而证明了本发明的预处理剂能较大幅度提高涂层与镀锌板结合力，提高涂层耐腐蚀性能。
Claims (1)
1.一种彩色涂层钢板用无铬预处理剂，它是由多种物质组成的溶质与去离子水按重量比为1∶4～7混合而成的溶液，所述溶质中各种成分的重量百分比为：
含有4～18个碳原子的有机羧酸或它们的水溶性盐0～10％；
分子量在3000～200000的有机聚合物5～30％；
具有氧化能力的盐10～15％；
具有络合作用的无机型含氟化合物15～60％；
高价态钛盐5～10％；
无机锌盐5～15％；
无机磷酸盐5～30％；
其中：
所述有机羧酸或它们的水溶性盐为：苯甲酸、酒石酸、马来酸、葡萄糖酸、己酸、己二酸、庚酸、辛酸、异辛酸、辛二酸、壬酸、壬二酸、癸酸、癸二酸、月桂酸、植酸或它们的钾盐或钠盐中的一种或几种的组合；
所述有机聚合物为聚丙烯酸、聚马来酸中的一种或两种的组合；
所述具有氧化能力的盐为钨酸盐、钼酸盐、氯酸盐、硝酸盐中的一种或几种的组合；
所述有络合作用的无机型含氟化合物为氟化钠、氟化钾、氟硅酸、氟硼酸、氟钛酸、氟锆酸、氟硅酸盐、氟硼酸盐、氟钛酸盐、氟锆酸盐中的一种或几种的组合；
所述高价态钛盐为三氯化钛或硫酸氧钛；
所述无机锌盐为硫酸锌、氯化锌、磷酸锌、硝酸锌中的一种或几种的组合；
所述磷酸盐为磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种的组合。
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