CN102862341A

CN102862341A - 自清洁高耐蚀镀覆层钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN102862341A
Application number: CN2012103204660A
Authority: CN
Inventors: 李丽; 陆卫明; 王海英; 姚天宇; 沈方林
Original assignee: CHANGSHU HUAYE PLATE Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU HUAYE PLATE Co Ltd
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2013-01-09

Abstract

一种自清洁高耐蚀镀覆层钢板及其制备方法，属于涂覆层钢板技术领域。包括基板、结合于基板在使用状态下朝向外的一侧表面的第一结构层和结合于基板在使用状态下朝向内的一侧表面的第二结构层，特点：在第一结构层的表面结合有钝化层，在钝化层的表面结合有自清洁层。步骤：选择冷轧钢板并且清洗，在清洗后烘干，得到基板；将结构层材料涂覆到基板的一侧表面而形成第一结构层，同时涂覆到基板的另一侧表面而形成第二结构层；用钝化剂对第一结构层的表面进行钝化，在钝化后进行干燥处理；将自清洁溶胶涂覆到钝化层的表面，并且煅烧固化。优点：具有良好的耐腐蚀效果；具有理想的自清洁效果；工艺步骤简练并且能够保障自清洁及耐腐蚀效果。

Description

自清洁高耐蚀镀覆层钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于涂覆层钢板技术领域，具体涉及一种自清洁高耐蚀镀覆层钢板，并且还涉及其制备方法。

背景技术

镀覆层钢板因其具有表面光滑、优异的耐热抗氧化性、可加工性和理想的观瞻性而被广泛用于建筑物外墙、标准厂房、车库、太阳能热水器、交通标志牌、车辆（如汽车消音器）和各种机械设备等。但是应用于室外场合的镀覆层钢板因受大气中的尘埃和油性烟雾等污染而使其美观乃至防腐性受到影响，尤其当将这种钢板被应用于高层建筑时，往往难以凭借雨水冲刷清洁，而采用人工清洁不仅难度大，而且安全性难以保障。因此，镀覆层钢板的养护长期以来始终困扰于业界，并且在迄今为止公开的专利和非专利文献中均未见诸有可借鉴的技术启示。

本申请人认为，与其说镀覆层钢板难以甚至无法养护，倒不如说镀覆层钢板自身的表面结构和/或表面处理有失合理，鉴此有必要加以探索并改进。

纳米二氧化钛（TiO ₂ ）具有优良的亲水性及高效的光催化降解能力，并且具有高活性、安全、廉价、化学性质稳定和抗光腐蚀性强的优点。TiO ₂ 有三种晶型：锐钛矿、金红石和板钛矿。板钛矿在自然界比较少，而且晶型不稳定，在650℃左右即转化为金红石型，因而没有工业价值。锐钛矿的禁带宽度（Eg）为3.2eV，金红石的禁带宽度为3.0eV，锐钛矿较高的禁带宽度使电子空穴对具有更正或更负的电位，因而具有较高的氧化能力。锐钛矿表面吸附H ₂ O、O ₂ 以及OH ^- 的能力较强，导致其光催化活性较高，在结晶过程中锐钛矿晶粒通常具有较小的尺寸及较大的比表面积，对光催化反应有利。而且锐钛矿型具有很多优点，譬如不发生光腐蚀、耐酸碱性好和化学性质稳定等。

锐钛矿型纳米TiO ₂ 在紫外光的照射下产生具有超强氧化能力，能将有机污染物完全催化氧化成二氧化碳、水以及其他小分子物质。利用这样一个效应可以在玻璃、钢板、陶瓷和瓷砖的表面制备一层纳米TiO ₂ 涂层，把吸附在纳米TiO ₂ 涂层表面的有机污染物降解并且连同剩余的无机物一起被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。本申请人正是基于这种微妙的启示而形成了下面将要介绍的具有实质性意义的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于体现优异的自清洁效果、有利于提高耐腐蚀性能而藉以满足室外使用条件下免人工清洁养护要求的自清洁高耐蚀镀覆层钢板。

本发明的另一任务还在于提供一种自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，由该方法得到的镀覆层钢板能保障所述的自清洁效果和耐腐蚀性能。

本发明的任务是这样来完成的，一种自清洁高耐蚀镀覆层钢板，包括基板、结合于基板在使用状态下朝向外的一侧表面的第一结构层和结合于基板在使用状态下朝向内的一侧表面的第二结构层，特征在于：在所述的第一结构层的表面结合有钝化层，而在钝化层的表面结合有自清洁层。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的第一结构层和第二结构层的厚度均为4-55μm。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一结构层和第二结构层的材料为一元、二元或三元材料，所述的一元材料为铝或锌；所述的二元材料为铝锌；所述的三元材料为铝锌硅。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的钝化层的厚度为50nm-2μm，并且钝化层为三价铬钝化层；所述的自清洁层的厚度为2-5μm，接触角为＜10°。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，包括以下步骤：

A）钢板清洗，选择冷轧钢板，并且对冷轧钢板的表面进行清洗，在清洗后烘干，得到基板；

B）镀覆，将结构层材料涂覆到基板在使用状态下朝向外的一侧表面而藉以在该朝向外的一侧表面形成第一结构层，并且同时涂覆到基板在使用状态下朝向内的一侧表面而藉以在该朝向内的一侧表面形成第二结构层；

C）钝化，用钝化剂对所述第一结构层的表面进行钝化，并且在钝化后进行干燥处理，藉以在第一结构层的表面形成钝化层；

D）涂覆自清洁溶胶，将自清洁溶胶涂覆到所述钝化层的表面，并且煅烧固化，得到在钝化层的表面形成有自清洁层的自清洁高耐蚀镀覆层钢板。

在本发明的再一个具体的实施例中，步骤B）中所述镀覆方式为浸渍提拉法镀覆，所述的结构层材料为一元、二元或三元材料，所述的一元材料为铝或锌；所述的二元材料为铝锌；所述的三元材料为铝锌硅，其中：当二元材料为铝锌时，铝的质量为55-57%，而锌的质量百分比为43-45%；当三元材料为铝锌硅时，铝的质量百分比为53-57%，锌的质量百分比为42-45%，而硅的质量百分比为1-2%。

在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤C）中所述的钝化剂为质量浓度为15-30g/L的三价铬溶液，所述的钝化的温度为常温，并且采用辊涂方式涂覆于所述第一结构层2的表面；所述的干燥处理的温度为60-85℃，干燥时间为40s-70s。

在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤D）中所述的自清洁溶胶由以下重量份数配比的原料构成：纳米二氧化钛溶胶39-94份、纳米二氧化硅溶胶5-56份和过渡金属硝酸盐1-5份；所述的锻烧固化的温度为400-500℃，煅烧固化时间为60-120min；所述的涂覆为辊涂法涂覆或浸渍提拉法涂覆。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的纳米二氧化钛溶胶是由溶胶凝胶法制备的纳米二氧化钛溶胶；所述的纳米二氧化硅溶胶为溶剂分散型并且呈酸性的纳米二氧化硅溶胶；所述的过渡金属硝酸盐为锌、铜、银、铁、镍或铂的硝酸盐。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的纳米二氧化钛溶胶中的二氧化钛的颗粒直径为5-40nm；所述纳米二氧化硅溶胶中的二氧化硅的颗粒直径为5-30nm。

本发明提供的技术方案由于在基板的在使用状态下朝向外和内的表面分别结合有第一结构层和第二结构层，并且在第一结构层外结合有钝化层，因而具有良好的耐腐蚀效果；由于在钝化层外结合有自清洁层，因而具有理想的自清洁效果，当使用于室外时，积集于自清洁层的表面的有机污染物连同表面尘杂之类的污染物可由雨水冲刷清洁而无需进行人工清洁养护；提供的制备方法工艺步骤简练并且能够保障自清洁高耐蚀镀覆层钢板的所述自清洁及耐腐蚀效果的全面体现。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

具体实施方式

实施例1：

图1所示结构的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法包括以下步骤：

A）钢板清洗，选择冷轧钢板，冷轧钢板的厚度在本实施例中不需要进行限定，因为通常可以按照用户要求和/或使用场所的不同而在厚度为0.1-4.5㎜的规格中进行选择，冷轧钢板选择后对其两侧表面进行盘刷清洗，再进行碱洗和电解清洗，以去除表面氧化皮层和/或油污等，清洗后将冷轧钢板引经烘道烘干，得到基板1；

B）镀覆，采用浸渍提拉法将结构层材料涂覆到由步骤A）得到的基板1在使用状态下朝向外的一侧表面而藉以在该朝向外的一侧表面形成第一结构层2，并且同时将结构层材料涂覆到基板1在使用状态下朝向内的一侧而藉以在该朝向内的一侧表面形成第二结构层3，也就是说第一、第二结构层2、3同时由浸渍提拉法涂覆于基板1的外、内侧，在本实施例中，第一、第二结构层2、3的厚度为30μm，并且第一、第二结构层2、3的材料均为三元材料，三元材料为铝锌硅，其中：铝的质量百分比为53%，锌的质量百分比为45%，而硅的质量百分比为2%，该铝锌硅三元材料被熔化于镀锅内，当基板1在浸渍提拉状态下途经镀锅时便粘附于基板1的内、外侧表面；

C）钝化，用辊涂方式将质量浓度为30g/L的三价铬溶液作为钝化剂在常温下涂覆到第一结构层2的表面，并且在钝化后即在涂覆后入烘道进行干燥处理，干燥处理的温度为60℃，干燥时间为70s，从而在第一结构层2的表面形成有即结合有钝化层4，在本实施例中，钝化层4的厚度为80nm；

D）涂覆自清洁溶胶，将自清洁溶胶以辊涂方式即以辊涂法涂覆到钝化层4的表面，而后进行煅烧固化，锻烧温度为450℃，锻烧时间为90min，得到由图1所示的在钝化层4的表面形成有自清洁层5的自清洁高耐蚀镀覆层钢板，在本实施例中，自清洁层5的厚度为2μm，接触角为＜10°，并且自清洁溶胶是由以下按重量份数配比的原料构成的：纳米二氧化钛溶胶39份、纳米二氧化硅溶胶56份和过渡金属硝酸盐3份，其中：纳米二氧化钛溶胶是由溶胶法制备的纳米二氧化钛溶胶，纳米二氧化钛溶胶中的纳米二氧化钛的颗粒直径为5-40nm；纳米二氧化硅溶胶为溶剂分散型并且呈酸性的纳米二氧化硅溶胶，纳米二氧化硅溶胶中的纳米二氧化硅的颗粒直径为5-30nm；所述过渡金属硝酸盐为硝酸锌即锌的硝酸盐。

实施例2：

A）钢板清洗，选择冷轧钢板，冷轧钢板选择后对其两侧表面进行盘刷清洗、酸洗和电解清洗，清洗后将冷轧钢板引经烘道烘干，得到基板1；

B）镀覆，第一、第二结构层2、3的厚度为55μm，并且第一、第二结构层2、3的材料均为二元材料，二元材料为铝锌，其中：铝的质量百分比为55%，锌的质量百分比为45%，该铝锌二元材料被熔化于镀锅内，当基板1在浸渍提拉状态下途经镀锅时便粘附于基板1的内、外侧表面；

C）钝化，用辊涂方式将质量浓度为15g/L的三价铬溶液作为钝化剂在常温下涂覆到第一结构层2的表面，并且在钝化后即在涂覆后入烘道进行干燥处理，干燥处理的温度为85℃，干燥时间为40s，从而在第一结构层2的表面形成有即结合有钝化层4，在本实施例中，钝化层4的厚度为600nm；

D）涂覆自清洁溶胶，将自清洁溶胶以辊涂方式即以辊涂法涂覆到钝化层4的表面而后进行煅烧固化，锻烧温度为500℃，锻烧时间为60min，自清洁层5的厚度为5μm，并且自清洁溶胶是由以下按重量份数配比的原料构成的：纳米二氧化钛溶胶94份、纳米二氧化硅溶胶5份和过渡金属硝酸盐1份，过渡金属硝酸盐为硝酸铜即铜的硝酸盐。本实施例的步骤A）至D）中未涉及的内容均同对实施例1的描述。

实施例3：

A）钢板清洗，选择冷轧钢板，冷轧钢板选择后对其两侧表面进行碱洗和电解清洗，清洗后将冷轧钢板引经烘道烘干，得到基板1；

B）镀覆，第一、第二结构层2、3的厚度为4μm，并且第一、第二结构层2、3的材料均为一元材料，一元材料为锌，当基板1在浸渍提拉状态下途经镀锅时便粘附于基板1的内、外侧表面；

C）钝化，用辊涂方式将质量浓度为22g/L的三价铬溶液作为钝化剂在常温下涂覆到第一结构层2的表面，并且在钝化后即在涂覆后入烘道进行干燥处理，干燥处理的温度为72℃，干燥时间为55s，从而在第一结构层2的表面形成有即结合有钝化层4，在本实施例中，钝化层4的厚度为1μm；

D）涂覆自清洁溶胶，将自清洁溶胶以辊涂方式即以浸渍提拉法涂覆到钝化层4的表面而后进行煅烧固化，锻烧温度为400℃，锻烧时间为120min，自清洁层5的厚度为3.5μm，并且自清洁溶胶是由以下按重量份数配比的原料构成的：纳米二氧化钛溶胶65份、纳米二氧化硅溶胶25份和过渡金属硝酸盐5份，过渡金属硝酸盐为硝酸镍即镍的硝酸盐。本实施例的步骤A）至D）中未涉及的内容均同对实施例1的描述。

实施例4：

A）钢板清洗，选择冷轧钢板，冷轧钢板选择后对其两侧表面进行盘刷清洗和电解清洗，清洗后将冷轧钢板引经烘道烘干，得到基板1；

B）镀覆，第一、第二结构层2、3的厚度为40μm，并且第一、第二结构层2、3的材料均为二元材料，二元材料为铝锌，其中：铝的质量百分比为57%，锌的质量百分比为43%，该铝锌二元材料被熔化于镀锅内，当基板1在浸渍提拉状态下途经镀锅时便粘附于基板1的内、外侧表面；

C）钝化，用辊涂方式将质量浓度为25g/L的三价铬溶液作为钝化剂在常温下涂覆到第一结构层2的表面，并且在钝化后即在涂覆后入烘道进行干燥处理，干燥处理的温度为65℃，干燥时间为60s，从而在第一结构层2的表面形成有即结合有钝化层4，在本实施例中，钝化层4的厚度为1.5μm；

D）涂覆自清洁溶胶，将自清洁溶胶以辊涂方式即以辊涂法涂覆到钝化层4的表面而后进行煅烧固化，锻烧温度为420℃，锻烧时间为100min，自清洁层5的厚度为4μm，并且自清洁溶胶是由以下按重量份数配比的原料构成的：纳米二氧化钛溶胶75份、纳米二氧化硅溶胶40份和过渡金属硝酸盐1.5份，过渡金属硝酸盐为硝酸银即银硝酸盐。本实施例的步骤A）至D）中未涉及的内容均同对实施例1的描述。

Claims

1.一种自清洁高耐蚀镀覆层钢板，包括基板(1)、结合于基板(1)在使用状态下朝向外的一侧表面的第一结构层(2)和结合于基板(1)在使用状态下朝向内的一侧表面的第二结构层(3)，其特征在于：在所述的第一结构层(2)的表面结合有钝化层(4)，而在钝化层(4)的表面结合有自清洁层(5)。

2.根据权利要求1所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板，其特征在于所述的第一结构层(2)和第二结构层(3)的厚度均为4-55μm。

3.根据权利要求1所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板，其特征在于所述的第一结构层(2)和第二结构层(3)的材料为一元、二元或三元材料，所述的一元材料为铝或锌；所述的二元材料为铝锌；所述的三元材料为铝锌硅。

4.根据权利要求1所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板，其特征在于所述的钝化层(4)的厚度为50nm-2μm，并且钝化层(4)为三价铬钝化层；所述的自清洁层(5)的厚度为2-5μm，接触角为＜10°。

5.一种如权利要求1所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A）钢板清洗，选择冷轧钢板，并且对冷轧钢板的表面进行清洗，在清洗后烘干，得到基板(1)；

B）镀覆，将结构层材料涂覆到基板(1)在使用状态下朝向外的一侧表面而藉以在该朝向外的一侧表面形成第一结构层(2)，并且同时涂覆到基板(1)在使用状态下朝向内的一侧表面而藉以在该朝向内的一侧表面形成第二结构层(3)；

C）钝化，用钝化剂对所述第一结构层(2)的表面进行钝化，并且在钝化后进行干燥处理，藉以在第一结构层(2)的表面形成钝化层(4)；

D）涂覆自清洁溶胶，将自清洁溶胶涂覆到所述钝化层(4)的表面，并且煅烧固化，得到在钝化层(4)的表面形成有自清洁层(5)的自清洁高耐蚀镀覆层钢板。

6.根据权利要求5所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，其特征在于步骤B）中所述镀覆方式为浸渍提拉法镀覆，所述的结构层材料为一元、二元或三元材料，所述的一元材料为铝或锌；所述的二元材料为铝锌；所述的三元材料为铝锌硅，其中：当二元材料为铝锌时，铝的质量为55-57%，而锌的质量百分比为43-45%；当三元材料为铝锌硅时，铝的质量百分比为53-57%，锌的质量百分比为42-45%，而硅的质量百分比为1-2%。

7.根据权利要求5所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的钝化剂为质量浓度为15-30g/L的三价铬溶液，所述的钝化的温度为常温，并且采用辊涂方式涂覆于所述第一结构层2的表面；所述的干燥处理的温度为60-85℃，干燥时间为40s-70s。

8.根据权利要求5所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，其特征在于步骤D）中所述的自清洁溶胶由以下重量份数配比的原料构成：纳米二氧化钛溶胶39-94份、纳米二氧化硅溶胶5-56份和过渡金属硝酸盐1-5份；所述的锻烧固化的温度为400-500℃，煅烧固化时间为60-120min；所述的涂覆为辊涂法涂覆或浸渍提拉法涂覆。

9.根据权利要求5所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，其特征在于所述的纳米二氧化钛溶胶是由溶胶凝胶法制备的纳米二氧化钛溶胶；所述的纳米二氧化硅溶胶为溶剂分散型并且呈酸性的纳米二氧化硅溶胶；所述的过渡金属硝酸盐为锌、铜、银、铁、镍或铂的硝酸盐。

10.根据权利要求5所述的自清洁高耐蚀镀覆层钢板的制备方法，其特征在于所述的纳米二氧化钛溶胶中的二氧化钛的颗粒直径为5-40nm；所述纳米二氧化硅溶胶中的二氧化硅的颗粒直径为5-30nm。