CN102121104B - 镀锌板的彩涂预处理及底漆涂覆相结合的水性无铬表面处理液 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镀锌板的彩涂预处理及底漆涂覆相结合的水性无铬表面处理液，属于镀锌板的表面处理技术领域。该处理液成分质量百分比为：水性树脂，20～60％；有机硅烷，0.5～1.5％；无机缓蚀剂，0.25～0.8％；封闭剂，0.1～0.3％；稳定剂，0.02～0.05％；溶剂为去离子水，余量。使用本发明所提供的表面处理液能够在镀锌板表面形成一层致密的钝化膜，其总体性能达到或超过铬酸盐钝化膜的水平，同时由于其优异的耐蚀性能和附着力，涂覆的漆膜层可作为彩涂板的底漆直接在其上涂布面漆，简化了镀锌板彩涂处理工艺，有利于降低成本；漆膜中具有片层结构的蒙脱土有利于阻隔氧气和水汽与基板接触，从而有效提高耐蚀性。

Description

镀锌板的彩涂预处理及底漆涂覆相结合的水性无铬表面处理液

技术领域：

本发明涉及镀锌板的表面处理技术领域，尤其是涉及一种镀锌板的彩涂预处理及底漆涂覆相结合的水性无铬表面处理液。 

背景技术：

彩涂板是指由保护性和装饰性有机涂料或薄膜连续涂覆于钢板表面制成的预涂层冶金产品。这种钢板集有机聚合物和金属二者性能之长，有良好的耐蚀及加工成型等性能。彩涂板耐蚀性的表现形式通常以涂层表观出现失光、变色、粉化、细裂、开裂、鼓泡和锈斑等腐蚀破坏程度表示。镀锌板是彩涂板的常用基板，在涂装前必须对其进行预处理，以提高耐蚀性和涂装性。传统的处理方法是铬酸盐钝化处理，该方法工艺简单、成本低廉、抗腐蚀性能好。但是经过铬酸盐钝化处理后，镀锌层表面形成一层含有六价铬的膜层，而这种六价铬是致癌的物质，对人体以及环境危害极大。自从2006年以后，国际对六价铬的排放进行严格控制，因此采用环境友好型无铬钝化处理已经受到人们的青睐。 

无机盐钝化膜常采用硅酸盐、钼酸盐、锰酸盐、钨酸盐、稀土金属盐等处理。与铬酸盐钝化相比，单一无机钝化膜工艺工艺复杂，韧性比较差，容易产生裂纹，成本较高，形成钝化膜的总体性能还不能满足人们的要求；单一有机物钝化膜常采用水性树脂、硅烷偶联剂等处理，形成的膜与基板的结合力较强，成本低廉，工艺比较简单，但膜的致密性不强，耐腐蚀性达不到要求。 

目前，有机无机复合无铬钝化工艺成为一种发展的趋势，该工艺能弥补单一钝化的缺点，有效提高耐蚀性，且处理工艺简单。中国专利CN200610123994.1公开了一种用于镀锌层防白锈的无铬钝化液及其涂覆方法，该配方由有机硅烷与钼酸盐复合而成。中国专利CN200710039599.X公开一种用于电镀锌钢板表面处理的无铬钝化处理液及其使用方法，该钝化液的配方主要由含有一种含环氧基的有机硅烷、锆盐和其他添加剂复合而成。论文“薄型无铬有机复合涂层钢板耐蚀性的研究”(《材料保护》，2008，41(2)：68-71)报道了有机无机复合钝化的研究结果，给出了3种无铬钝化方案：纳米硅溶胶/改性水性丙烯酸树脂复合钝化、钼酸盐/胶体二氧化硅/改性水性丙烯酸树脂复合钝化和钼酸盐/钛盐/胶体二氧化硅/改性水性丙烯酸树脂复合钝化。中国专利CN200580036339.6公开了一种采用水性聚氨酯和氟钛酸等组成的有机无机复合钝化体系。中国专利CN1301883A公开了一种金属表面处理液，其含有水性树脂化合物、钒盐以及 其他金属化合物。这些钝化液钝化效果与单一钝化相比有极大提高，但与铬酸盐钝化相比，膜综合性能仍需要改善。 

以上所述的镀锌板表面处理研究的目的主要是替代铬酸盐钝化工艺以满足环保需求，注重于耐腐蚀性能的提高，而忽略了钝化膜的其它性能，如镀锌板彩涂需要的涂装性能、耐指纹性能及耐水性能等。 

发明内容：

本发明针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种镀锌板彩涂预处理及底漆涂覆相结合的无铬表面处理液，简化镀锌板的彩涂工艺。 

本发明所提供的镀锌板彩涂预处理及底漆涂覆相结合的无铬表面处理液，其成分质量百分比为： 

水性树脂，20～60％；有机硅烷，0.5～1.5％；无机缓蚀剂，0.25～0.8％；封闭剂，0.1～0.3％；稳定剂，0.02～0.05％；溶剂为去离子水，余量。 

所述的水性树脂为：水性聚氨酯(用A1表示)(固含量为30％，pH值为7～9)和水性硅丙树脂(用A2表示)(固含量为30％，pH值为7～9)中的一种。 

所述的有机硅烷为N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷(用B1表示)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(用B2表示)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(用B3表示)、R-三甲氧基硅烷(R为n个环氧丙烷)(用B4表示)中的一种或一种以上组合物。 

所述的无机缓蚀剂为钼酸铵(用C1表示)、钼酸钠(用C2表示))、偏钒酸铵(用D1表示)和原钒酸钠(用D2表示)中的一种或一种以上组合物。 

所述的封闭剂为有机改性纳米蒙脱土(用E表示)。 

所述的稳定剂为磷酸二氢钠(用F1表示)、磷酸氢二钠(用F2表示)和磷酸钠(用F3表示)中的一种。 

上述无铬表面处理液的制备方法是：先将有机硅烷滴加到去离子水中，在20～30℃条件下搅拌4h制得硅烷水溶液；将封闭剂分散在去离子水中，边搅拌边滴加硅烷水溶液、无机缓蚀剂水溶液和稳定剂，搅拌30min后滴加水性树脂，滴加完毕后继续搅拌1～2h即得该无铬表面处理液。 

评价用本发明所处理的镀锌板的耐腐蚀性，主要是通过中性盐雾试验和电化学辅助试验来实现。预处理液及钝化膜的其他性能，如稳定性、耐水性、漆膜附着力等也通过试验进行评价。评价结果是通过以下实验内容得到： 

(1)预处理液的稳定性 

将预处理液放在室温条件下，密闭保存一个月，观察钝化液的状态。评估 表示：Ⅰ表示完全无变化；Ⅱ表示有少量颗粒或沉淀，但摇匀后钝化液又分散均匀；Ⅲ表示有较多颗粒且极难再分散；Ⅳ表示钝化液凝胶化 

(2)中性盐雾试验 

本专利参考国标GB/T 10125-1997，将预处理后的镀锌板分别连续喷雾24小时、48小时、72小时。在相应时间段内取出镀锌板，用清水冲洗，并用软毛刷轻刷镀锌板表面，观测出现“白锈”情况，用划格法计算出“白锈”的面积。评估表示：Ⅰ表示白锈面积小于5％，Ⅱ表示白锈面积为5％～10％，Ⅲ表示白锈面积为10％～20％，Ⅳ表示白锈面积为20％～50％，Ⅴ表示白锈面积大于50％。 

(3)漆膜附着力 

采用划格实验评估漆膜附着力，划格实验参照国标GB/T 9286-1998，利用QFH划格刀在钝化膜表面划格后，用软毛刷轻刷试样表面，用Scotch600透明胶带，胶带宽19mm×32.9mm，将划格部分密封5分钟后，1～2s内将胶带拉出，观察发现切割处边缘平滑处的脱落面积。 

评价方法如下：脱落面积小于5％为1级，脱落面积为5％～15％为2级，脱落面积为15％～35％为3级，脱落面积小于35％～65％为4级，脱落程度超过4级为5级。评估表示：Ⅰ表示1级，Ⅱ表示2级，Ⅲ表示3级，Ⅳ表示4级，Ⅴ表示5级。 

(4)漆膜的耐水性能 

本专利的耐水性试验利用100℃的开水滴于钝化板面上，待其自然风干后观察其外观的变化。 

评估表示：Ⅰ表示膜完全无变化，Ⅱ表示膜残留痕迹，Ⅲ表示膜损坏，Ⅳ表示膜明显损坏或粉化。 

(5)钝化膜的耐指纹性能 

用手指压挤处理板表面，以肉眼观察处理板上指纹的痕迹。 

评估表示：Ⅰ表示完全无痕迹，Ⅱ表示有极微小的痕迹，Ⅲ表示有痕迹，Ⅳ明显残留痕迹。 

本发明的效果和益处是在镀锌板表面形成一层致密的钝化膜，其总体性能达到或超过铬酸盐钝化膜的水平，同时由于其优异的耐蚀性能和附着力，涂覆的漆膜层可作为彩涂板的底漆直接在其上涂布面漆，简化了镀锌板彩涂处理工艺，有利于降低成本。漆膜中具有片层结构的蒙脱土有利于阻隔氧气和水汽与基板接触，从而有效提高耐蚀性。 

具体实施方式：

将镀锌板表面用脱脂液进行化学除油，自来水冲洗，去离子水漂洗，热风吹干后待预处理。 

预处理液温度：室温，钝化时间：15s，钝化方式：浸涂、喷涂、辊涂均可，干燥温度：80-100℃烘干。 

本发明实施例及比较例所使用的表面处理液组成如表1所示。 

表1表面处理液组成 

各实施例及比较例的性能检测结果见表2。 

表2性能检测结果 

Claims (4)

1.镀锌板彩涂预处理及底漆涂覆相结合的无铬表面处理液，其特征在于该无铬表面处理液的成分及质量百分比为：

水性树脂，20～60％；

有机硅烷，0.5～1.5％；

无机缓蚀剂，0.25～0.8％；

封闭剂，0.1～0.3％；

稳定剂，0.02～0.05％；

溶剂为去离子水，余量；

所述的水性树脂为水性聚氨酯，固含量为30％，pH值为7～9；或为水性硅丙树脂，固含量为30％，pH值为7～9；所述的无机缓蚀剂为钼酸铵、钼酸钠、偏钒酸铵和原钒酸钠中的一种或一种以上组合物。

2.根据权利要求1所述的无铬表面处理液，其特征在于所述的有机硅烷为以下有机硅烷中的一种或一种以上组合物：N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、R-三甲氧基硅烷，其中R为n个环氧丙烷。

3.根据权利要求1所述的无铬表面处理液，其特征在于所述的封闭剂为有机改性纳米蒙脱土。

4.根据权利要求1所述的无铬表面处理液，其特征在于所述的稳定剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠和磷酸钠中的一种。