CN108368360B - 用于镀覆钢板表面处理的组合物、用此经过表面处理的钢板及其表面处理方法 - Google Patents

用于镀覆钢板表面处理的组合物、用此经过表面处理的钢板及其表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于镀覆钢板表面处理的组合物、用此经过表面处理的钢板及其表面处理方法。具体地，相对于总重量(100重量％)，所述用于表面处理的组合物包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％小于30重量％的增粘剂、大于0.1重量％小于7重量％的蜡及余量的溶剂。

Description

用于镀覆钢板表面处理的组合物、用此经过表面处理的钢板 及其表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于镀覆钢板表面处理的组合物、用此经过表面处理的钢板及其表面处理方法。
背景技术
用于汽车、摩托车等车辆燃料箱的钢板是与车辆安全直接相关的主要部件，基本上需要具有一定的强度和耐久性，而且需要确保一定水平以上的品质，如对燃料的耐腐蚀性、以及用于防止燃料箱与其他零部件接合部分的燃料泄漏(leak)现象的焊接性等。
早先，作为改善钢板品质的方法之一，曾经积极研究过铅(Pb)、锡(Sn)、铬(Cr)等重金属物质的镀覆方法。然而，近来这些重金属物质被规定为环境污染物质，不适合做进一步研究。
另外，作为改善钢板品质的其他方法，已知的方法有使用不包含铅(Pb)、锡(Sn)、铬(Cr)等重金属物质，也不包含有机树脂的组合物进行表面处理的方法。然而，此方法存在焊接性下降的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明的示例性实施方案提供一种用于镀覆钢板表面处理的组合物、用此经过表面处理的钢板及其表面处理方法。
(二)技术方案
用于镀覆钢板表面处理的组合物
在本发明的一个示例性实施方案中提供一种用于镀覆钢板表面处理的组合物，相对于总重量(100重量％)，所述组合物包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂、大于0.1重量％且小于7重量％的蜡及余量的溶剂，下面简单说明所述用于镀覆钢板表面处理的组合物的组成部分。
首先，所述金属纳米颗粒可以是选自包含Ni、Zn、Al、Cu、Ag、W、Mo、Co、Pd及Au的群组中的一种金属纳米颗粒或它们的混合物。
此外，所述金属纳米颗粒的尺寸可大于0.1nm且小于600nm。
所述粘合剂树脂可以是数均分子量大于300且小于2000，并且重均分子量大于500且小于3000。
具体地，所述粘合剂树脂可以是改性环氧树脂、环氧树脂或它们的混合物。此时，所述改性环氧树脂可以是胺改性环氧树脂。
所述胶态二氧化硅可以是5重量份至20重量份的粒径大于5nm且小于50nm的二氧化硅分散在100重量份的水或乙醇中的胶态二氧化硅。
所述增粘剂可以是磷酸酯(Ester phosphate)、磷酸铵(Ammmonium phosphate)或它们的混合物。
所述蜡可以是聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡或它们的混合物。
经过表面处理的镀覆钢板
在本发明的另一个示例性实施方案中提供一种经过表面处理的镀覆钢板，其包含镀覆钢板及表面处理层，所述镀覆钢板包含冷轧钢板及位于所述冷轧钢板的一面或两面上的镀层，所述表面处理层位于所述镀覆钢板的镀层上，相对于所述表面处理层的总重量(100重量％)，所述表面处理层包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂及大于0.1重量％且小于7重量％的蜡。下面简单说明经过表面处理的镀覆钢板的组成部分。
首先，所述表面处理层(B)中所述金属纳米颗粒(A)的体积分数(A/B)可大于5且小于60。
所述镀覆钢板的每单面(m2)的所述表面处理层的粘附量(mg)可大于200mg/m2且小于3000mg/m2。
所述镀层位于所述冷轧钢板的两面且在所述冷轧钢板的两面相同或不同，可以是彼此独立地为锌镀层或锌基合金镀层。
例如，所述镀层可以是锌镀层，所述冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌镀层的粘附量(mg)可大于10g/m2且小于120g/m2。
与此独立地，所述镀层可以是锌基合金镀层，所述冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌基合金镀层的质量(mg)可大于5g/m2且小于60g/m2。
镀覆钢板的表面处理方法
在本发明的又一个示例性实施方案中提供一种镀覆钢板的表面处理方法，其包括以下步骤：准备镀覆钢板，所述镀覆钢板包含冷轧钢板及位于所述冷轧钢板的一面或两面上的镀层；将用于表面处理的组合物涂覆在所述镀覆钢板的镀层上；以及使所述被涂覆的用于表面处理的组合物固化以形成表面处理层，相对于总重量(100重量％)，所述用于表面处理的组合物包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂、大于0.1重量％且小于7重量％的蜡及余量的溶剂，下面简单说明各步骤。
将用于表面处理的组合物涂覆在所述镀覆钢板的镀层上的步骤可以通过辊涂法、喷涂法或浸涂法来实施。
使所述被涂覆的用于表面处理的组合物固化以形成表面处理层的步骤可在以钢板温度(MT-Metal Temperature)为准大于100℃且小于等于230℃的温度范围下实施。
所述准备镀覆钢板的步骤可以利用电流屏蔽装置(edge mask)位于一侧面上的镀槽来实施。
(三)有益效果
根据本发明的示例性实施方案，利用用于镀覆钢板表面处理的组合物经过表面处理的钢板不包含重金属，因此不仅环保，而且耐腐蚀性及焊接性优异。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施方案的经过表面处理的单面镀覆钢板的示意图。
图2是本发明的评价例中使用的耐燃料性评价装置的示意图。
图3是本发明的实施例中使用的单面镀覆及表面处理整体工艺的示意图。
最佳实施方式
参照下述示例性实施方案就可以清楚地理解本发明的优点、特征及实现这些的方法。然而，本发明能够以各种不同的方式实施，并不局限于下面公开的示例性实施方案。提供下述示例性实施方案意在充分公开本发明以使所属领域的技术人员对发明内容有整体和充分的了解，本发明的保护范围应以权利要求书为准。
在通篇说明书中，某一部分“包含”某一构成要素时，除非有特别相反的记载，否则表示进一步包含其他构成要素，并不是排除其他构成要素。
用于镀覆钢板表面处理的组合物
在本发明的一个示例性实施方案中提供一种用于镀覆钢板表面处理的组合物，相对于总重量(100重量％)，所述组合物包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂、大于0.1重量％且小于7重量％的蜡、及余量的溶剂。
经过表面处理的镀覆钢板
在本发明的另一个示例性实施方案中提供一种经过表面处理的镀覆钢板，其包含镀覆钢板及表面处理层130，所述镀覆钢板包含冷轧钢板110及位于所述冷轧钢板的一面或两面上的镀层120，所述表面处理层130位于所述镀覆钢板的镀层120上，相对于所述表面处理层的总重量(100重量％)，所述表面处理层包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂及大于0.1重量％且小于7重量％的蜡。
镀覆钢板的表面处理方法
在本发明的又一个示例性实施方案中提供一种镀覆钢板的表面处理方法，其包括以下步骤：准备镀覆钢板，所述镀覆钢板包含冷轧钢板及位于所述冷轧钢板的一面或两面上的镀层；将用于表面处理的组合物涂覆在所述镀覆钢板的镀层上；以及使所述被涂覆的用于表面处理的组合物固化以形成表面处理层，相对于总重量(100重量％)，所述用于表面处理的组合物包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂、大于0.1重量％且小于7重量％的蜡、及余量的溶剂。
具体地，根据本发明的一个示例性实施方案的用于表面处理的组合物，其根据本发明的又一个示例性实施方案可用于镀覆钢板的表面处理。此外，这样的表面处理结果，根据本发明的另一个示例性实施方案可以获得经过表面处理的镀覆钢板。
涂覆在所述镀层上的组合物大致上可从反应型或涂覆型中选择，而本发明可以选择耐腐蚀性方面优异的涂覆型组合物。
但是，考虑到环境问题，需要提供不包含铅(Pb)、锡(Sn)、铬(Cr)等重金属物质的涂覆型组合物。在这种情况下会造成另外一个问题，即粘附量高于包含重金属物质的涂覆型组合物，才能确保相应的耐腐蚀性。与此同时，粘附量越高整体品质会下降，如与下部的镀层的粘附性降低或者传导性、焊接性、耐燃料性、加工性等降低，这也成问题。
因此，需要一种既是不包含重金属物质的涂覆型组合物，又能以较少的粘附量确保充分的耐腐蚀性以及确保总体上优异的品质的用于表面处理的组合物，这种组合物就是根据本发明的一个示例性实施方案的用于表面处理的组合物。
具体地，所述用于表面处理的组合物不包含铅(Pb)、锡(Sn)、铬(Cr)等重金属物质，具有环保的优点，而且由于作为主要成分包含金属纳米颗粒、粘合剂树脂、胺基固化剂、胶态二氧化硅、增粘剂、蜡等多种有机/无机物质，可以形成耐腐蚀性、加工性、焊接性、耐燃料性、粘附性等品质优异的表面处理层。
具体地，在表面处理层的品质控制中最重要的是1)控制所述用于表面处理的组合物的主要成分及各成分的含量，除此之外影响品质还有就是2)所述用于表面处理的组合物中金属纳米颗粒的尺寸及由所述组合物所形成的表面处理层中金属纳米颗粒的体积分数、3)使用所述用于表面处理的组合物的镀覆钢板的镀层粘附量、4)基于使用所述用于表面处理的组合物的表面处理层粘附量及烘烤温度等。
下面对所述1)项至4)项进行说明。作为下述说明的具体依据提出本发明的评价例。
1)所述用于表面处理的组合物的主要成分及各成分的含量
粘合剂树脂及胶态二氧化硅：首先，所述粘合剂树脂及所述胶态二氧化硅提高所述用于表面处理的组合物的疏水性，从而起到防止腐蚀因素渗透到用所述组合物所形成的表面处理层内部的功能。
具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述粘合剂树脂的含量可大于5重量％且小于60重量％，所述胶态二氧化硅的含量可大于1重量％且小于40重量％。
如果所述粘合剂树脂的含量小于等于5重量％，则执行粘合(binding)功能的组分的含量较少，当水洗时钢板表面上会产生斑纹，从而导致表面不均匀。如果所述粘合剂树脂的含量大于等于60重量％，则不仅所述用于表面处理的组合物的疏水性下降，而且耐腐蚀性也会下降。
此时，所述粘合剂树脂可以是数均分子量大于300且小于2000，重均分子量大于500且小于3000的粘合剂树脂。
具体地，所述粘合剂树脂可以是改性环氧树脂、环氧树脂或它们的混合物。此时，所述改性环氧树脂可以是胺改性环氧树脂。
另外，所述胶态二氧化硅可以是5重量份至20重量份的粒径大于5nm且小于50nm的二氧化硅分散在100重量份的水或乙醇中的胶态二氧化硅。
此外，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，如果所述胶态二氧化硅的含量小于等于1重量％，则不能发挥充分的耐腐蚀性，如果所述胶态二氧化硅的含量大于等于40重量％，则加工性及溶液稳定性变差。
更具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述粘合剂树脂的含量可大于等于10重量％且小于等于50重量％，所述胶态二氧化硅的含量可大于等于2重量％且小于等于30重量％，当满足这样的各自范围时效果更优异。
金属纳米颗粒：进一步地，所述金属纳米颗粒具有优异的传导性，因此发挥改善燃料箱制作工艺中的点焊、缝焊速度及适宜焊接电流范围的功能。
也就是说，所述用于表面处理的组合物中金属纳米颗粒作为传导性改善剂发挥功能，可以使用选自Ni、Zn、Al、Cu、Ag、W、Mo、Co、Pd及Au中的一种金属纳米颗粒或者使用至少两种金属纳米颗粒混合而成的混合物。
具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述传导性改善剂即金属纳米颗粒的含量可大于0.1重量％且小于15重量％。此时，如果所述金属纳米颗粒的含量小于等于0.1重量％，则传导性改善效果不足，如果大于等于15重量％，则耐腐蚀性及粘附性降低。
更具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述金属纳米颗粒的含量可大于等于0.2重量％且小于等于10重量％，当满足这样的范围时效果更优异。
胺基固化剂：另外，作为使所述粘合剂树脂固化以形成牢固的交联结合的固化剂选择了包含二胺(di-amine)或三胺(tri-amine)的胺基固化剂。
具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述胺基固化剂的含量可大于0.5重量％且小于15重量％。
如果所述胺基固化剂的含量小于等于0.5重量％，则不会充分形成所述粘合剂树脂的交联结合，当所述胺基固化剂的含量大于等于15重量％时，最终表面处理层的稳定性反而会下降。
更具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述胺基固化剂的含量可大于等于1重量％且小于等于10重量％，这相对于所述粘合剂树脂的总固形物100重量份为5重量份至30重量份，当满足这样的各自范围时效果更优异。
增粘剂：所述增粘剂的作用是提高所述粘合剂树脂与钢板的粘附性，使得在燃料箱制作工艺中的深加工条件下，不会产生表面处理层的剥离且赋予优异的加工粘附性。作为这种增粘剂可以使用磷酸酯(Ester phosphate)、磷酸铵(Ammmonium phosphate)或它们的混合物。
具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述增粘剂的含量可大于1重量％且小于30重量％。此时，如果所述增粘剂的含量小于等于1重量％，则基于所述用于表面处理的组合物的加工粘附性及耐腐蚀性提高效果不足，如果大于等于30重量％，则所述用于表面处理的组合物的稳定性会下降。
更具体地，相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述增粘剂的含量可大于等于2重量％且小于等于20重量％，当满足这样的范围时效果更优异。
蜡：所述蜡在加工表面处理层时发挥赋予润滑性的功能。
相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述蜡的含量可大于0.1重量％且小于7重量％，更具体地所述蜡的含量可大于等于0.2重量％且小于等于5重量％。
关于所述用于表面处理的组合物中的主要成分，各成分的临界意义得到下述评价例1的支持。
2)所述用于表面处理的组合物中金属纳米颗粒的尺寸及由所述组合物所形成的 表面处理层中金属纳米颗粒的体积分数
同时，作为所述金属纳米颗粒可以使用尺寸大于0.1nm且小于600nm的金属纳米颗粒，当尺寸小于等于0.1nm时，传导性改善效果不足，当尺寸大于等于600nm时，金属纳米颗粒会沉淀在所述用于表面处理的组合物中，从而成为降低稳定性的因素。
更具体地，所述金属纳米颗粒可以使用尺寸大于等于0.5nm且小于等于500nm的金属纳米颗粒，当满足这样的范围时效果更优异。
另外，在由所述用于表面处理的组合物形成的表面处理层中，当所述表面处理层(B)中所述金属纳米颗粒(A)的体积分数(A/B)大于5且小于60时，焊接性会更优异。所述金属纳米颗粒的体积分数可以用所述表面处理层的每单位体积中所述金属纳米颗粒所占体积的相对比例来计算。
此时，如果所述体积分数小于等于5，则焊接性会下降，如果所述体积分数大于等于60，则在加工工艺中表面处理层会剥离，从而导致耐腐蚀性等下降。
更具体地，所述体积分数可大于等于10且小于等于50，当满足这样的范围时效果更优异。
关于所述用于表面处理的组合物中的金属纳米颗粒，其尺寸及表面处理层中的体积分数的临界意义得到下述评价例2的支持。
另外，所述金属纳米颗粒可在所述表面处理层内部整体上均匀分布。这表示所述金属纳米颗粒没有聚集在所述表面处理层内部的某一部分。
3)使用所述用于表面处理的组合物的镀覆钢板的镀层粘附量
作为使用所述用于表面处理的组合物的镀覆钢板可以使用冷轧钢板的一面或两面用锌或锌基合金进行镀覆的钢板。如果是两面镀覆的钢板，则各面可以用不同物质进行镀覆，两面的镀覆粘附量也可以不同。
例如，可以使用冷轧钢板的两面均用锌进行镀覆或者仅用锌基合金进行镀覆的冷轧钢板作为所述镀覆钢板，但是可以使用冷轧钢板的某一面用锌进行镀覆且另一面用锌基合金进行镀覆的冷轧钢板作为所述镀覆钢板。当然，也可以使用只对某一面用锌、锌基合金或它们的组合进行镀覆且另一面未镀覆的冷轧钢板作为所述镀覆钢板。
但是，当形成锌镀层后使用所述用于表面处理的组合物在锌镀层上形成表面处理层时，需要将冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌镀层的粘附量(mg)限制在大于10g/m2且小于120g/m2。
如果所述冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌镀层的粘附量(mg)小于等于10g/m2，就会形成耐腐蚀性及耐燃料性不足的表面处理层，当形成粘附量大于120g/m2的锌镀层时，将会引发粉化现象，材料费增加，因此不经济。
更具体地，冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌镀层的粘附量(mg)可以限制在大于等于30g/m2且小于等于100g/m2。
当形成锌基合金镀层后使用所述用于表面处理的组合物在锌基合金镀层上形成表面处理层时，需要将冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌基合金镀层的粘附量(mg)限制在大于5g/m2且小于60g/m2。
如果所述冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌基合金镀层的粘附量(mg)小于等于5g/m2，就会形成耐腐蚀性及耐燃料性不足的表面处理层，当形成粘附量大于60g/m2的锌基合金镀层时，将会产生裂纹，材料费增加，因此不经济。
更具体地，冷轧钢板的每单面(m2)的所述锌基合金镀层的粘附量(mg)可以限制在大于等于20g/m2且小于等于50g/m2。
所述各镀层的粘附量其临界意义得到下述评价例3的支持。
另外，所述镀覆钢板可以是单面镀覆钢板。也就是说，所述冷轧钢板110的某一面上存在第一镀层120，而另一面根本不存在镀层，或者不可避免地会存在粘附量小于等于10mg/m2(但，0mg/m2除外)的第二镀层(未图示)。
所述单面镀覆可以利用电流屏蔽装置(edge mask)位于一侧面上的镀槽来实施。在所述镀槽中，所述电流屏蔽装置(edge mask)所处的一侧面不会有电流流过，只有在另一个侧面有电流流过。将所述冷轧钢板放入所述镀槽启动时，只有在电流流过的一侧面可以诱发电镀。
此时，如果所述电流屏蔽装置过于靠近要镀覆的基底钢板110(即，所述冷轧钢板)，可能会造成所述基底钢板和所述电流屏蔽装置损坏。相反地，如果距离太远，可能会有电流会流过不想镀覆的侧面的边缘(edge)而实施镀覆，导致焊接品质变差。因此，需要适当调整所述电流屏蔽装置内要镀覆的基底钢板110的位置。
如前所述，若制成单面镀覆钢板，则在所述冷轧钢板的单面上形成第一镀层120时，另一单面上不可避免会形成所述第二镀层(未图示)，但这不是有意要形成的。
4)基于使用所述用于表面处理的组合物的表面处理层粘附量及烘烤温度
如前所述，所述用于表面处理的组合物就是所谓涂覆型组合物。因此，所述镀覆钢板的镀层上涂覆所述用于表面处理的组合物后使其固化，就会形成最终表面处理层。
此时，所述用于表面处理的组合物其制备方法没有特别限制，只要包含前述的主要成分，并如前所述满足各成分的含量即可。例如，可以使用水作为溶剂，并按照所述各含量范围加入金属纳米颗粒、粘合剂树脂、胺基固化剂、胶态二氧化硅、增粘剂及蜡，然后充分地进行搅拌，以用作所述用于表面处理的组合物。
此时，可以控制所述用于表面处理的组合物中的总固形物，使其含量相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)大于等于10重量％且小于50重量％。如果总固形物含量小于10重量％，则难以确保充分的粘附量，如果大于等于50重量％，则组合物的稳定性下降，难以确保表面处理层表面的均匀性。
另外，可以控制所述表面处理层，使得对所述镀覆钢板的每单面(m2)的粘附量(mg)大于200mg/m2且小于3000mg/m2。如果所述表面处理层的粘附量在所述镀覆钢板的每单面小于等于200mg/m2，则难以确保所需的耐腐蚀性和耐燃料性，而如果大于等于3000mg/m2，则存在粘附性和焊接性下降的问题。
更具体地，可以控制所述表面处理层，使得对所述镀覆钢板的每单面(m2)的粘附量(mg)大于等于300mg/m2且小于等于2500mg/m2，此时的品质会更优异。
为了形成这种表面处理层而涂覆所述用于表面处理的组合物的方法没有特别限制，但是可以利用辊涂法、喷涂法或浸涂法等涂覆方法，其中辊涂法可以仅在所述镀覆钢板的一面形成所述表面处理层，也可以在两面形成所述表面处理层。
另外，可以在不区分所述镀覆钢板的两面的情况下，使用所述用于表面处理的组合物进行处理，以将形成有所述表面处理层的钢板用于燃料箱。此时，某一面会成为与燃料接触的面，而另一面会成为面向外部的面。
此时，由于燃料箱实际运行时不可避免会导致的剥落(Chipping)，将造成面向外部的面出现缺损，因此不同于接触燃料的面，可以实施厚约100μm的顶层涂覆(TopCoating)，但不限于此。
但是，使所述被涂覆的用于表面处理的组合物固化以形成表面处理层的温度需要限制在以钢板温度(MT-Metal Temperature)为准大于100℃且小于等于230℃的温度范围。
如果所述温度小于等于100℃，则所述被涂覆的用于表面处理的组合物中的粘合剂树脂与无机物的反应不易发生，水洗处理时部分成分会脱落，难以确保耐腐蚀性。如果所述温度大于230℃，则不会再发生固化反应，热损失变大，经济性会下降。
具体地，形成所述表面处理层的温度以钢板温度(MT-Metal Temperature)为准可大于等于180℃且小于等于230℃，此时的品质会更优异。
特别是，所述表面处理层的粘附量及表面处理时钢板的温度范围其临界意义得到下述评价例4的支持。
具体实施方式
下面通过有关本发明的示例性实施方案的实施例、对比例及其评价例来详细说明。但，下述实施例只是用于例示本发明，本发明的内容不限于下述实施例。
具体地，下述实施例及对比例的共同点是经过如下过程：(1)制备用于表面处理的组合物；(2)制备镀覆钢板；(3)做表面处理；(4)最后评价经过表面处理的镀覆钢板。
有关于此，图3概括性地示出了所述(2)的镀覆以及使用所述(1)中制备的组合物的所述(3)的表面处理工艺。
参照图3，冷轧钢板110经过焊机(Welder)和矫平机(Leveller)后进行水洗(Cleaning)及酸洗(Pickling)处理，然后移至水平槽(Horizontal Cell)形状的镀槽实施所述(2)的镀覆。
此时，所述镀槽的两个侧面有电流流过(On-current)，由此所述冷轧钢板110的两面上会分别形成镀层120。
如此镀覆的钢板经过后处理(Post Treatment)工艺后，将钢带方向反转(Stripreversal)，再移动到辊涂机(Coater)进行所述(3)的表面处理工艺。此时，可以使用所述(1)中制备的组合物对所述第一镀层120的表面进行处理。
如果仅对一面进行处理，则可以将所述第一镀层120所处的面的辊子闭合(Close)，以涂覆所述(1)中制备的组合物。与此同时，可以将所述第二镀层(未图示)所处的面的辊子脱开(Open)，以避免涂覆所述(1)中制备的组合物。
然后，在烤箱(Oven)中使涂覆在所述第一镀层120上的组合物固化，就可以形成表面处理层130。最后检查(Inspection)表面品质，就可以获得产品。
下面参照图3说明所述(1)至(4)的过程。
(1)用于表面处理的组合物的制备
使用水作为溶剂，并按照所述各含量范围加入金属纳米颗粒、粘合剂树脂、胺基固化剂、胶态二氧化硅、增粘剂及蜡，然后充分地进行搅拌，以用作根据各评价例的所述用于表面处理的组合物。
此时，作为所述金属纳米颗粒使用镍纳米颗粒，并且按照评价例改变了颗粒尺寸。此外，作为所述粘合剂树脂使用了取代基被胺取代的胺改性环氧树脂，其重均分子量为1500，数均分子量为1050。
另外，作为所述胶态二氧化硅使用了5重量份至20重量份的粒径大于5nm且小于50nm的二氧化硅分散在100重量份的水或乙醇中的胶态二氧化硅。而且，作为所述增粘剂使用了磷酸酯，作为所述蜡使用了聚乙烯蜡。
此时所使用的各原料物质购买了已经商业化的产品。
(2)镀覆钢板的制备
制备了用锌或锌基合金镀覆的钢板。
为了镀覆锌或锌基合金，利用了镀覆组分为纯锌或锌基合金的镀液。更具体地，在温度控制成40℃至90℃、pH控制成0.5至2的硫酸浴中，将锌或锌基合金镀锭(ingot)熔化成浓度为40g/L至120g/L。
将冷轧钢板(常温下轧制成厚度为0.4mm至2.3mm的钢板)放入所述镀槽，并在使用所述镀液的镀槽中电流密度为10A/dm2至100A/dm2的条件下启动，就会在所述冷轧钢板的两面实施镀覆。
(3)镀覆钢板的表面处理
利用辊涂法将所述(1)的用于表面处理的组合物涂覆在所述(2)的镀覆钢板的燃料接触面上，然后实施烘烤固化，最后得到各自经过表面处理的镀覆钢板。
(4)经过表面处理的镀覆钢板的评价
对所述(1)的用于表面处理的组合物或所述(3)的经过表面处理的镀覆钢板评价了燃料箱钢板所需的性能，如溶液稳定性、耐腐蚀性、耐燃料性、焊接性等。具体地，各性能的评价条件如下。
溶液稳定性：对于所述(1)的用于表面处理的组合物，在常温下保存60天以及在50℃的温度下保存45天后，观察组合物内部是否产生沉淀或者凝胶化现象，良好用○，不良用×进行了评价。
耐腐蚀性：对于所述(3)的经过表面处理的镀覆钢板，平板状态下在35℃的盐水(浓度为5％)、1kg/cm2的喷雾压力下经过500小时后，以如下标准评价了腐蚀面积(相对于表面总面积％，生锈的面积％)。
◎：腐蚀面积几乎接近0的情形
○：腐蚀面积小于等于5的情形
□：腐蚀面积大于5且小于等于30的情形
△：腐蚀面积大于30且小于等于50的情形
×：腐蚀面积大于50的情形
耐燃料性：利用图2的耐燃料性评价装置评价了在高温条件下分别对劣化汽油及生物柴油的耐燃料性。
具体地，对劣化汽油的耐燃料性评价采用如下方式：制备包含78.58体积％的汽油、20体积％的乙醇及1.42体积％的纯水的劣化汽油溶液(总100体积％)后，以所述劣化汽油溶液的重量(1kg)计加入100ppm(＝100mg/kg)的蚁酸及100ppm(＝100mg/kg)的乙酸，并在60℃下放置3个月后，再检查钢板的腐蚀状态。
另外，对生物柴油的耐燃料性评价采用如下方式：制备包含81体积％的轻油、9体积％的生物(BIO)柴油、5体积％的纯水及5体积％的甲醇的生物柴油溶液(总100体积％)后，以所述生物柴油溶液的重量(1kg或100重量份)计加入20ppm(＝20mg/kg)的蚁酸及0.3重量份的过氧化物(peroxide)，并在85℃下放置3个月后，再检查钢板的腐蚀状态。
对于各钢板的腐蚀状态，以如下标准评价了腐蚀面积(相对于表面总面积％，生锈的面积％)。
◎：腐蚀面积几乎接近0的情形
○：腐蚀面积小于等于5的情形
□：腐蚀面积大于5且小于等于30的情形
△：腐蚀面积大于30且小于等于50的情形
×：腐蚀面积大于50的情形
加工性：为了评价所述耐燃料性而加工成杯子时，观察是否发生粉化或裂纹，以良好(○)及不良(×)的两种标准进行评价。
焊接性：利用空压式交流点焊机(AC Spot)在通电电流为7.5kA的条件下15周期(Cycle)内以250kg的加压力实施焊接后，观察是否保持一定强度没有飞溅(Spatter)，以可焊接(◎)、不可焊接(×)及焊接品质不良(r)为标准进行评价。
评价例1：所述用于表面处理的组合物的主要成分及各成分的含量的评价
根据所述(1)至(3)的过程，在冷轧钢板的两面上分别以每单面的粘附量为30g/m2的方式形成锌-镍合金镀层，其上涂覆表1的用于表面处理的组合物1000mg/m2，并在钢板温度为210℃的条件下实施烘烤固化。然后，根据所述(4)进行品质评价，其结果记载于表1中。
此时，在每个用于表面处理的组合物中，共同使用了尺寸为50nm的镍纳米颗粒。
[表1]
Figure GDA0001689869340000171
Figure GDA0001689869340000181
注：在上表1中，各数值是基于所述用于表面处理的组合物(组合物总量100重量％计)中各成分的含量单位重量％的数值。
参照表1可知，相对于组合物的总重量(100重量％)，所述组合物包含：大于0.1重量％且小于15重量％的金属纳米颗粒、大于5重量％且小于60重量％的粘合剂树脂、大于0.5重量％且小于15重量％的胺基固化剂、大于1重量％且小于40重量％的胶态二氧化硅、大于1重量％且小于30重量％的增粘剂、大于0.1重量％且小于7重量％的蜡及余量的溶剂时，整体品质会得到改善。
相对于所述用于表面处理的组合物的总重量(100重量％)，所述粘合剂树脂的含量大于等于10重量％且小于等于50重量％，所述胶态二氧化硅的含量大于等于2重量％且小于等于30重量％，所述金属纳米颗粒的含量大于等于0.2重量％且小于等于10重量％，所述胺基固化剂的含量大于等于1重量％且小于等于10重量％，所述增粘剂的含量大于等于2重量％且小于等于20重量％，所述蜡的含量大于等于0.2重量％且小于等于5重量％，余量为所述溶剂时，所有性能评价结果更加优异。
评价例2：金属纳米颗粒的尺寸及表面处理层中金属纳米颗粒的体积分数的评价
根据所述(1)至(3)的过程，在冷轧钢板的两面上分别以每单面的粘附量为30g/m2的方式形成锌镀层，其上涂覆表2的用于表面处理的组合物1000mg/m2，并在钢板温度为210℃的条件下实施烘烤固化。
此时，每个用于表面处理的组合物共同使用了根据表1的实施例2的组合物。
[表2]
Figure GDA0001689869340000191
Figure GDA0001689869340000201
注：在表2中，B表示表面处理层的单位体积(1mm3)，A表示所述单位体积中包含的镍纳米颗粒的总体积(mm3)。
参照表2可知，镍纳米颗粒的平均颗粒尺寸大于0.1nm且小于600nm，特别是大于等于0.5nm且小于等于500nm时的品质优异。
此外，在最终表面处理层中，表面处理层的每单位体积(B)中，镍纳米颗粒所占的总体积(A)的相对比例(A/B)大于5且小于60，具体地大于等于10且小于等于50时的所有性能评价结果也优异。
评价例3：使用用于表面处理的组合物的镀覆钢板的镀层粘附量的评价
根据所述(1)至(3)的过程，在冷轧钢板的两面上分别以每单面的粘附量为30g/m2的方式形成锌镀层或锌-镍合金镀层，其上涂覆用于表面处理的组合物1000mg/m2，并在钢板温度为210℃的条件下实施烘烤固化。
此时，每个用于表面处理的组合物共同使用了根据表1的实施例2的组合物。
[表3]
Figure GDA0001689869340000202
Figure GDA0001689869340000211
参照表3可知，对于锌镀层，其粘附量大于10g/m2且小于120g/m2，具体地大于等于20g/m2且小于等于100g/m2时，所有性能评价结果优异，对于锌基合金镀层，其粘附量大于5g/m2且小于60g/m2，具体地大于等于20g/m2且小于等于50g/m2时，所有性能评价结果优异。
评价例4：基于使用用于表面处理的组合物的表面处理层粘附量及烘烤温度的评 价
根据所述(1)至(3)的过程，在冷轧钢板的两面上分别以每单面的粘附量为30g/m2的方式形成锌-镍合金镀层，其上涂覆用于表面处理的组合物1000mg/m2，并在钢板温度为210℃的条件下实施烘烤固化。
此时，每个用于表面处理的组合物使用了根据表1的实施例2的组合物。
[表4]
Figure GDA0001689869340000212
Figure GDA0001689869340000221
参照表4可知，表面处理层粘附量大于200mg/m2且小于3000mg/m2，具体地大于800mg/m2且小于等于1000mg/m2时，所有性能评价结果优异。
此外，在表面处理时，当钢板温度控制成大于100℃且小于等于230℃，具体地大于等于180℃且小于等于230℃时，所有性能评价结果优异。
以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属领域的技术人员可以理解，在不改变本发明的技术构思及必要特征的情况下，本发明能够以其他具体实施方式实施。
因此，上述实施例只是示例性的并非限制性的。本发明的保护范围应以权利要求书为准而非上述说明，由权利要求书的含义、范围及等同的概念导出的所有变更或者变更的形式，均落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种用于镀覆钢板表面处理的组合物，相对于总重量（100重量%），所述组合物包含：
大于等于0.2重量%且小于等于10重量%的金属纳米颗粒、
大于等于10重量%且小于等于50重量%的粘合剂树脂、
大于等于1重量%且小于等于10重量%的胺基固化剂、
大于等于2重量%且小于等于30重量%的胶态二氧化硅、
大于等于2重量%且小于等于20重量%的增粘剂、
大于等于0.2重量%且小于等于5重量%的蜡及
余量的溶剂，
所述增粘剂是磷酸酯、磷酸铵或它们的混合物，
所述金属纳米颗粒是选自包含Ni、Zn、Al、Cu、Ag、W、Mo、Co、Pd及Au的群组中的一种金属纳米颗粒或它们的混合物，
所述金属纳米颗粒的尺寸大于等于0.5nm且小于等于500nm。
2.根据权利要求1所述的用于镀覆钢板表面处理的组合物，其中，
所述粘合剂树脂的数均分子量大于300且小于2000。
3.根据权利要求1所述的用于镀覆钢板表面处理的组合物，其中，
所述粘合剂树脂的重均分子量大于500且小于3000。
4.根据权利要求1所述的用于镀覆钢板表面处理的组合物，其中，
所述粘合剂树脂是改性环氧树脂、环氧树脂或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的用于镀覆钢板表面处理的组合物，其中，
所述改性环氧树脂是胺改性环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的用于镀覆钢板表面处理的组合物，其中，
所述胶态二氧化硅是5重量份至20重量份的粒径大于5nm且小于50nm的二氧化硅分散在100重量份的水或乙醇中的胶态二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的用于镀覆钢板表面处理的组合物，其中，
所述蜡是聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡或它们的混合物。
8.一种经过表面处理的镀覆钢板，其包含：
镀覆钢板；及
表面处理层；
所述镀覆钢板包含冷轧钢板及位于所述冷轧钢板的一面或两面上的镀层，
所述表面处理层位于所述镀覆钢板的镀层上，
相对于所述表面处理层的总重量（100重量%），所述表面处理层包含：大于等于0.2重量%且小于等于10重量%的金属纳米颗粒、大于等于10重量%且小于等于50重量%的粘合剂树脂、大于等于1重量%且小于等于10重量%的胺基固化剂、大于等于2重量%且小于等于30重量%的胶态二氧化硅、大于等于2重量%且小于等于20重量%的增粘剂、大于等于0.2重量%且小于等于5重量%的蜡，
所述增粘剂是磷酸酯、磷酸铵或它们的混合物，
所述金属纳米颗粒是选自包含Ni、Zn、Al、Cu、Ag、W、Mo、Co、Pd及Au的群组中的一种金属纳米颗粒或它们的混合物，
所述金属纳米颗粒的尺寸大于等于0.5nm且小于等于500nm。
9.根据权利要求8所述的经过表面处理的镀覆钢板，其中，
所述表面处理层（B）中的所述金属纳米颗粒（A）的体积分数（A/B）大于10且小于50。
10.根据权利要求8所述的经过表面处理的镀覆钢板，其中，
所述镀覆钢板的每单面的所述表面处理层的粘附量大于800mg/m2且小于1000mg/m2。
11.根据权利要求8所述的经过表面处理的镀覆钢板，其中，
所述镀层位于所述冷轧钢板的两面且在所述冷轧钢板的两面相同或不同，彼此独立地为锌镀层或锌基合金镀层。
12.根据权利要求11所述的经过表面处理的镀覆钢板，其中，
所述镀层是锌镀层，
所述冷轧钢板的每单面的所述锌镀层的粘附量大于20g/m2且小于100g/m2。
13.根据权利要求11所述的经过表面处理的镀覆钢板，其中，
所述镀层是锌基合金镀层，
所述冷轧钢板的每单面的所述锌基合金镀层的质量大于20g/m2且小于50g/m2。
14.一种镀覆钢板的表面处理方法，其包含以下步骤：
准备镀覆钢板，所述镀覆钢板包含冷轧钢板及位于所述冷轧钢板的一面或两面上的镀层；
将用于表面处理的组合物涂覆在所述镀覆钢板的镀层上；以及
使所述被涂覆的用于表面处理的组合物固化以形成表面处理层，
相对于总重量（100重量%），所述用于表面处理的组合物包含：大于等于0.2重量%且小于等于10重量%的金属纳米颗粒、大于等于10重量%且小于等于50重量%的粘合剂树脂、大于等于1重量%且小于等于10重量%的胺基固化剂、大于等于2重量%且小于等于30重量%的胶态二氧化硅、大于等于2重量%且小于等于20重量%的增粘剂、大于等于0.2重量%且小于等于5重量%的蜡，
所述增粘剂是磷酸酯、磷酸铵或它们的混合物，
所述金属纳米颗粒是选自包含Ni、Zn、Al、Cu、Ag、W、Mo、Co、Pd及Au的群组中的一种金属纳米颗粒或它们的混合物，
所述金属纳米颗粒的尺寸大于等于0.5nm且小于等于500nm。
15.根据权利要求14所述的镀覆钢板的表面处理方法，其中，
将用于表面处理的组合物涂覆在所述镀覆钢板的镀层上的步骤通过辊涂法、喷涂法或浸涂法来实施。
16.根据权利要求14所述的镀覆钢板的表面处理方法，其中，
使所述被涂覆的用于表面处理的组合物固化以形成表面处理层的步骤在以钢板温度为准大于180℃且小于等于230℃的温度范围下实施。
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