CN102943259A - 一种用于镀锌系列钢板的水系无铬表面处理液 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于镀锌系列钢板的水系无铬表面处理液，该处理液的特征在于：A)醇胺基钛酸酯，B）混合硅烷偶联剂，C）Zr²⁺、Ce³⁺、Mo⁶⁺二价或高价的金属离子，D）去离子水。使用方法：采用辊涂、浸涂、喷涂或刮涂的方法，使处理液与镀锌板充分浸润，之后使用烘干装置，在60～80℃下固化，固化时间为10～20S。

Description

一种用于镀锌系列钢板的水系无铬表面处理液

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，为一种用于镀锌系列钢板的水系无铬表面处理液；尤其涉及一种能有效提高镀锌系列钢板耐腐蚀性能的水系无铬表面处理液，此处理液不包含有毒的铬离子，为环保型产品。

 

背景技术

镀锌是提高钢铁抗大气腐蚀的有效方法，但在潮湿环境中，镀锌层容易发生腐蚀，必须进行预处理。目前使用最广泛的是铬酸盐钝化处理，但经铬酸盐处理后形成的钝化膜中含有六价铬离子，而六价铬是很容易被人体吸收的，具有致突变和致癌作用。

  目前，水性无铬处理液主要有钼酸盐、钨酸盐、稀土金属盐、丙稀酸树脂和有机硅烷体系，其中有机硅烷体系耐蚀性能最好，与铬酸盐相当，但是也存在缺陷，现有的硅烷体系处理液稳定性差，放置后易失效，耐盐雾性能明显下降；而且涂敷工艺要求苛刻，固化时间较长，固化温度相对较高，不适合工业化生产的需要。

发明内容

  本发明的目的在于克服现有镀锌系列钢板中使用的硅烷体系的缺陷，采用具有交联作用的甲基三乙酰氧基硅烷和易水解的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的混合硅烷为主要成膜剂，以鳌合型醇胺基钛酸酯为稳定剂，组成新配方新体系，该体系不包含有毒的铬离子，性能稳定，具有优异的耐蚀性能，并且固化烘烤温度低，固化时间短，适合工业化生产的需要。

本发明为一种用于镀锌系列钢板的水系表面无铬处理液，其特征在于：

A）含有一种水溶性的鳌合型醇胺基钛酸酯，其分子式结构为： 

       (CH₃)₂CH-O-Ti[OCH₂-R-N(RCH₂OH)₂]₃

       其中，R为C1-3的烷基；

B）一种由甲基三乙酰氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷组成的混合硅烷偶联 

       剂，其中两者的摩尔比为：1:(1～3)；

C）锆、铈、钼二价或高价的金属离子；选自Zr(CH₃COO)₂、Ce(NO₃)₃和(NH₄)₆Mo₇O₂₄中的至少一种；

   D）去离子水

        其中，组分A）的浓度范围为1～50 g/L，组分B）的浓度范围为5～

     100 g/L，组分C）的浓度范围为0.5～5 g/L，余量为去离子水。

该处理液的使用方法：

   采用辊涂、浸涂、喷涂或刮涂的方法使处理液与镀锌板充分浸润，之后使用烘干装置，在60～80℃下烘烤固化，固化时间为10～20 S。

本发明涉及的镀锌板表面处理液，其特点在于：选择了水溶性螯合型醇胺基钛酸酯做为体系的稳定剂，此稳定剂能螯合金属离子，抑制金属离子与硅烷偶联剂反应，提高体系的稳定性，同时具有分散作用，有利于体系在钢板表面形成均一的膜层。

本发明的另一特点在于：选择了甲基三乙酰氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物做为主要成膜剂，此混合硅烷中的甲基三乙酰氧基硅烷具有交联作用，使此体系的处理液在较短的时间和较低的温度下固化形成致密的、立体网状结构膜层。

    由于本发明的处理液包含选自锆、铈和钼中的至少一种具有缓蚀作用的金属离子，因此所形成的膜层具有一定的自修复能力。

    评价本发明镀锌层表面的耐腐蚀能力，是通过中性盐雾试验来测试的，其结果是依据下列实验条件得到的：

经过本发明的处理液钝化的镀锌板试样，参照中性盐雾加速腐蚀试验条件及方法执行GB/T 10125—1997 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验；试样结果评价执行GB/T 6461-2002 金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级。试验周期：以24h为1试验周期，每周期内连续喷雾。每周期结束前开箱检查一次试样，检查时间不能超过0.5h。

具体实施方式：

   以下列出了实施例中表面处理组合物的组份，表1列出了实施例的测试结果。

实施例1

 金属表面处理液的组成如下：

双三乙醇胺二异丙基钛酸酯： 5g/L

混合硅烷（n_{甲基三乙酰氧基硅烷}:n_{γ-氨丙基三乙氧基硅烷}=1:3）:  100 g/L   

    Ce(NO₃).6H₂O:  1.5 5g/L

       去离子水: 余量

实施例2

 金属表面处理液的组成如下：

双三乙醇胺二异丙基钛酸酯：25g/L

混合硅烷（n_{甲基三乙酰氧基硅烷}:n_{γ-氨丙基三乙氧基硅烷}=1:3）:  100 g/L   

                           Ce(NO₃).6H₂O:  1.55g/L

去离子水:   余量

实施例3

 金属表面处理液的组成如下：

双三乙醇胺二异丙基钛酸酯：50g/L

混合硅烷（n_{甲基三乙酰氧基硅烷}:n_{γ-氨丙基三乙氧基硅烷}=1:3）:  100 g/L   

                           Ce(NO₃).6H₂O:  1.55g/L

去离子水:   余量

对比实施例1

金属表面处理液的组成如下：

混合硅烷（n_{甲基三乙酰氧基硅烷}:n_{γ-氨丙基三乙氧基硅烷}=1:3）:  100 g/L   

                           Ce(NO₃).6H₂O:  1.55g/L

去离子水:   余量

 对比实施例2

双三乙醇胺二异丙基钛酸酯：5g/L

                   γ-氨丙基三乙氧基硅烷:  100 g/L   

                           Ce(NO₃).6H₂O:  1.55g/L

去离子水:   余量

表1 

Claims (3)

1.一种用于镀锌系列钢板的水系无铬表面处理液，其特征在于：

A）含有一种醇胺基钛酸酯

B）含有一种由甲基三乙酰氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷组成的混合

      硅烷偶联剂，

C）含有Zr²⁺、Ce³⁺、Mo⁶⁺二价或高价的金属离子；选自Zr(CH₃COO)₂、Ce(NO₃)₃ 

           和(NH₄)₆Mo₇O₂₄中的至少一种

   D）去离子水

  其中，组分A）的浓度范围为1～50 g/L，组分B）的浓度范围为5～100 g/L，组分C）的浓度范围为0.5～5 g/L，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的处理液，其特征在于：所述的醇胺基钛酸酯为鳌合型钛酸酯偶联剂，能溶于水，具有一定的防沉效果，其分子结构式为：

       (CH₃)₂CH-O-Ti[OCH₂-R-N(RCH₂OH)₂]₃

      其中，R为C1-3的烷基。

3.根据权利要求1所述的处理液，其特征在于：所述的甲基三乙酰氧基硅烷

与γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合的摩尔比为1: (1～3)。