CN104451632A - 一种镀锌钢板用低温钝化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镀锌钢板用低温钝化剂及其制备方法，该钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO25-8份、乙二胺四亚甲基膦酸2-4份、氟硅酸钾5-7份、磷酸锌3-8份、磷酸二氢锰5-10份、苯乙烯10-15份、偏铝酸钠2-8份、乙二醇3-5份、磷酸2-4份、去离子水95-105份。制备方法：a、分别称取组成成分；b、制备溶液二；c、调节溶液pH值为3-5。本发明制备的低温钝化剂不含铬，并且处理后镀锌钢板的性能优异，不仅配方简单、原料易得、使用方便，而且钝化效果较好。

Description

一种镀锌钢板用低温钝化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢板的表面处理技术领域，特别涉及一种镀锌钢板用低温钝化剂及其制备方法。
背景技术
热镀锌是最常采用的防护性阴极保护方式，但镀锌层在空气中容易被腐蚀。为了阻止镀锌层的腐蚀，需要进行钝化处理，传统的钝化方式是用六价铬钝化剂涂敷于热镀锌钢板表面，干燥后形成一层含六价铬盐的钝化层，但六价铬有毒且致癌，不仅影响人类健康，而且容易对环境造成危害，其将逐步被市场淘汰。欧盟发布的指令就明确限制了六价铬的使用。现有技术中，为了减少六价铬的危害，出现了三价铬钝化剂，但三价铬作为钝化剂进行使用，不仅钝化效果不如六价铬理想，而且其在一定条件下会转变为六价铬，同样存在危害环境和人类健康的潜在风险。因此，以无铬钝化剂取代有铬钝化剂，将是本技术领域发展的必然趋势。
现有的无铬钝化剂中或者以钼酸盐为主要成分，或者以稀土金属盐为主要成分，但这些钝化剂的成本较高，钝化效果也不甚理想，还不能完全满足冷轧钢厂热镀锌线的需求。
此外，现有的钝化剂在使用时的烘干温度较高，这不仅增加能耗，增加钝化剂的使用成本，而且恶化了钝化过程的操作环境，不利于钝化操作的安全生产。目前还未研发出一种真正令人满意、且具有较好市场前景的镀锌钢板用低温钝化剂。
申请号为200810140512.2的专利公开了一种镀锌板用低温固化型无铬钝化剂，其中含有金属磷酸盐、水性有机树脂乳液、水溶性有机溶剂和磷酸。其组成成分中虽然不含有铬，但经过钝化处理后的镀锌钢板的性能还有待于进一步提高。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术的不足而提供一种不含铬并且处理后镀锌钢板性能优异的镀锌钢板用低温钝化剂及其制备方法。
本发明的一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO25-8份、乙二胺四亚甲基膦酸2-4份、氟硅酸钾5-7份、磷酸锌3-8份、磷酸二氢锰5-10份、苯乙烯10-15份、偏铝酸钠2-8份、乙二醇3-5份、磷酸2-4份、去离子水95-105份。
优选的，一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO26-7份、乙二胺四亚甲基膦酸3-4份、氟硅酸钾6-7份、磷酸锌4-7份、磷酸二氢锰6-9份、苯乙烯11-14份、偏铝酸钠3-7份、乙二醇4-5份、磷酸3-4份、去离子水98-102份。
更优选的，一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO26.5份、乙二胺四亚甲基膦酸3.5份、氟硅酸钾6.5份、磷酸锌5份、磷酸二氢锰8份、苯乙烯12份、偏铝酸钠6份、乙二醇4份、磷酸3份、去离子水100份。
一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为3-5，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
优选的，步骤b中所述的搅拌速度控制为55-65转/min。
优选的，步骤c中所述的搅拌速度控制为45-50转/min。
优选的，步骤c中所述的纳米SiO2的粒径为30-50nm。
优选的，步骤c中所述的调节溶液pH值为4。
有益效果：本发明制备的低温钝化剂不含铬，并且处理后镀锌钢板的性能优异。
本发明提供的镀锌钢板用低温钝化剂与现有技术的钝化剂相比较，具体如下：
1、本发明通过对配方的优化调整和改进，使得本发明制备的低温钝化剂在提升钝化效果的前提下，使钝化时的干燥温度显著降低，能耗和成本都相应减小。
2、本发明的低温钝化剂不仅配方简单、原料易得、使用方便，而且钝化效果较好，烘干固化温度较低，55℃以上的温度即能满足需要。
3、本发明制备的低温钝化剂具有质优、价廉、环保的特点，应用前景广阔，具有较高的经济和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO25份、乙二胺四亚甲基膦酸2份、氟硅酸钾5份、磷酸锌3份、磷酸二氢锰5份、苯乙烯10份、偏铝酸钠2份、乙二醇3份、磷酸2份、去离子水95份。
一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为3，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
实施例2
一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO28份、乙二胺四亚甲基膦酸4份、氟硅酸钾7份、磷酸锌8份、磷酸二氢锰10份、苯乙烯15份、偏铝酸钠8份、乙二醇5份、磷酸4份、去离子水105份。
一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为3，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
实施例3
一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO26份、乙二胺四亚甲基膦酸3份、氟硅酸钾6份、磷酸锌4份、磷酸二氢锰6份、苯乙烯11份、偏铝酸钠3份、乙二醇4份、磷酸3份、去离子水98份。
一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为5，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
实施例4
一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO27份、乙二胺四亚甲基膦酸4份、氟硅酸钾7份、磷酸锌7份、磷酸二氢锰9份、苯乙烯14份、偏铝酸钠7份、乙二醇5份、磷酸4份、去离子水102份。
一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为5，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
实施例5
一种镀锌钢板用低温钝化剂由以下质量份数的组分组成：纳米SiO26.5份、乙二胺四亚甲基膦酸3.5份、氟硅酸钾6.5份、磷酸锌5份、磷酸二氢锰8份、苯乙烯12份、偏铝酸钠6份、乙二醇4份、磷酸3份、去离子水100份。
一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为4，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
本发明制备的镀锌钢板用低温钝化剂的使用方法如下：
在热镀锌钢板的生产线上采用刮涂、喷涂或辊涂方式使本发明制备的低温钝化剂涂覆到热镀锌钢板，烘干板温为55℃以上。
上述烘干是在热风烘箱中烘干，烘干板温为55℃，将使用上述实施例制备的低温钝化剂处理后镀锌钢板分别剪取140mm×80mm尺寸作为样品，进行各项的性能检测，具体包括进行中性盐雾试验、冷加工性试验、X-划线试验、耐溶剂性试验(以72小时的腐蚀面积百分数评价其性能)，同时还进行耐黑变性试验、耐黄变试验(以颜色变化程度评价其性能)。在干膜厚度0.6-0.7μm的情况下，中性盐雾试验72小时白蚀面积小于3％。
试验一、中性盐雾试验
将钝化后的热镀锌钢板样品按照GB/T10125-1997进行中性盐雾试验，以表面白蚀面积评价钝化膜的耐蚀性能。
试验二、冷加工性试验
将钝化后的热镀锌钢板样品进行杯冲，再进行中性盐雾试验，以检测钝化膜的冷加工性能。
试验三、X-划线试验
将钝化后的热镀锌钢板样品以刀片进行对角划线，划伤钝化膜，再进行中性盐雾试验，以检测X-划线后钝化膜损伤条件下的耐蚀性能。
试验四、耐溶剂性试验
将钝化后的热镀锌钢板样品用脱脂棉醮乙醇反复擦拭8次后观察表面变化，再进行中性盐雾试验以检测钝化膜耐的溶剂性能。
试验五、耐黑变性试验
将钝化后的热镀锌钢板样品置于恒温恒湿箱内，在60℃、85％相对湿度条件下进行耐黑变试验，检测钝化膜耐黑变性能的样品挂于湿热试验箱中的自动旋转架上，自动旋转架按相同的间隔时间进行正转和反转。
试验六、耐黄变试验
将钝化后的热镀锌钢板样品置于200℃下烘烤40min，对比其烘烤板的颜色变化，试验在烘箱中进行。
将试验一至六的试验数据进行统计，其中下表中百分数表示经72小时中性盐雾试验后的腐蚀面积百分数，试验结果见表1。
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
中性盐雾试验 ＜3％ ＜3％ ＜3％ ＜3％ ＜3％
冷加工性试验 ＜3％ ＜3％ ＜3％ ＜3％ ＜3％
X-划线试验 ＜3％ ＜3％ ＜3％ ＜3％ ＜3％
耐溶剂性试验 ＜4％ ＜4％ ＜4％ ＜4％ ＜4％
耐黑变性试验 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度
耐黄变试验 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度
由表1可知，本发明制备的低温钝化剂不含铬，并且处理后镀锌钢板的性能优异。
本发明通过对配方的优化调整和改进，使得本发明制备的低温钝化剂在提升钝化效果的前提下，使钝化时的干燥温度显著降低，烘干固化温度较低，55℃以上的温度即能满足需要，同时能耗和成本都相应减小。本发明低温钝化剂不仅配方简单、原料易得、使用方便，而且钝化效果较好。

Claims (8)

1.一种镀锌钢板用低温钝化剂，其特征在于由以下质量份数的组分组成：纳米SiO2 5-8份、乙二胺四亚甲基膦酸2-4份、氟硅酸钾5-7份、磷酸锌3-8份、磷酸二氢锰5-10份、苯乙烯10-15份、偏铝酸钠2-8份、乙二醇3-5份、磷酸2-4份、去离子水95-105份。
2.根据权利要求1所述的一种镀锌钢板用低温钝化剂，其特征在于由以下质量份数的组分组成：纳米SiO2 6-7份、乙二胺四亚甲基膦酸3-4份、氟硅酸钾6-7份、磷酸锌4-7份、磷酸二氢锰6-9份、苯乙烯11-14份、偏铝酸钠3-7份、乙二醇4-5份、磷酸3-4份、去离子水98-102份。
3.根据权利要求1所述的一种镀锌钢板用低温钝化剂，其特征在于由以下质量份数的组分组成：纳米SiO2 6.5份、乙二胺四亚甲基膦酸3.5份、氟硅酸钾6.5份、磷酸锌5份、磷酸二氢锰8份、苯乙烯12份、偏铝酸钠6份、乙二醇4份、磷酸3份、去离子水100份。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、分别称取组成成分，先将乙二醇、磷酸和去离子水混合，然后加入磷酸锌，待其溶解后再加入磷酸二氢锰和偏铝酸钠，溶解后得到溶液一；
b、在搅拌条件下将苯乙烯、氟硅酸钾和乙二胺四亚甲基膦酸混合均匀，得到溶液二；
c、在搅拌条件下将溶液一逐渐滴加到溶液二中，最后加入纳米SiO2，再调节溶液pH值为3-5，即得镀锌钢板用低温钝化剂。
5.根据权利要求4所述的一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，其特征在于步骤b中所述的搅拌速度控制为55-65转/min。
6.根据权利要求4所述的一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，其特征在于步骤c中所述的搅拌速度控制为45-50转/min。
7.根据权利要求4所述的一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，其特征在于步骤c中所述的纳米SiO2的粒径为30-50nm。
8.根据权利要求4所述的一种镀锌钢板用低温钝化剂的制备方法，其特征在于步骤c中所述的调节溶液pH值为4。
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