CN108866529B - 一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板及生产方法，与现有技术相比，本发明通过设计钝化液成分，控制辊涂工艺、膜重控制及烘干工艺生产的环保无铬钝化热镀铝硅钢板，中性盐雾实验至800h，板面才开始出现点状红锈，450℃加热12h后板面无色泽变化，板面色差ΔE≤3，具有良好的耐腐蚀性能、耐高温性能、涂装性能。

Description

一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板及生产 方法

技术领域

本发明属于热浸镀钢板加工技术领域，具体涉及一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板及生产方法。

背景技术

由于热浸镀铝硅钢板具有优良的耐腐蚀性能、耐高温性和外观装饰性能等，现已获得广泛的应用，并已为美、日、英等许多工业发达国家的应用实践所证实。

由于冷轧钢板及镀锌钢在高温状态下寿命较低，一般使用几年后钢板表面出现氧化，对健康不利，热镀锌钢板一般使用极限工作温度为230℃。而铝镀层钢板可以耐受600℃的高温，抗氧化耐腐蚀性很强，寿命比镀锌钢延长60％。铝镀层钢板在工作温度低于450℃时，钢板会保持光亮的外观，直到500℃以上才开始氧化和变色。因此铝镀层钢板可用于高温工作环境，其耐热性相当于13Cr不锈钢，至700℃时才开始变软。镀铝后的碳钢耐高温氧化性与不锈钢相等，耐热性可提高近百倍，各种钢镀铝硅前后的最高使用温度均大大提高。

由于铝镀层钢板优异的耐蚀性和耐高温性，广泛应用于对耐蚀性和耐高温性要求较高的领域：烤箱、烧烤炉、油炸锅、烤面包机、燃烧器排气机等。

但热镀铝硅产品现阶段的生产主要为热成型钢产品，表面不进行钝化处理，少量镀铝硅产品进行三价铬钝化处理。国内外对镀铝硅环保钝化的研究较少，镀铝硅产品的表面状态与热镀锌产品存在较大不同。

中国专利号为201110179923.4的《一种热压成型用镀铝硅钢板及其制造方法》，阐述了通过热成型钢板先采用NOF炉进行预氧化处理，随后在还原炉内通入高氢气气氛(H₂：20％～50％，余量为N₂)及采用低露点(炉内露点控制在-20℃～-60℃)进行还原，生产出热压成型用镀铝硅钢板。该专利热浸镀铝硅钢板基板为热成型用钢，其退火炉还原段氢气含量较高，在工业生产中存在较大的安全隐患。并且铝锅中Si含量较低，不能明显的降低镀层中合金层的厚度，在后续加工过程中易造成镀层开裂及脱落。并且其专利中钢板从铝锅引出后到铝硅合金凝固点之间以≥120℃/s进行快速冷以控制合金层的生长，冷却速率较快，在实际生产中没有可行性，并且钢板为热成型钢，表面没有进行后续钝化处理。

中国专利号为201110399806.9的《一种连续热浸镀铝硅钛硼合金钢板的生产方法》和中国专利号为200910231746.2的《一种连续热浸镀铝硅铜镁合金钢板的生产方法》，其镀铝锅温度达到680～700℃，铝含量为90～92％，硅含量为8～10％，通过在铝硅镀液中添加微量的Ti、B及Cu、Mg，生产成本增加。并且Si含量过大，易使Fe-Al-Si抑制层过厚，影响后续的冲压加工性。这两个专利表面钝化处理均为铬酸钝化，钝化溶液为水中加入铬酸，钝化溶液中铬酸的重量百分比浓度为：30～40％，钝化时间为：120～150米/分，铬酸钝化具有较高的毒性，镀铝硅产品主要用于食品器具行业，铬酸钝化不能满足食品行业的要求。

中国专利号为201010177069.3的《热浸镀铝-硅工艺及应用》，提供了一种热浸镀铝硅工艺，并对热浸镀后的镀件进行钝化处理，钝化方法是将镀件置于包含有硝酸、磷酸和蒸馏水的酸液中采用超音波震荡5-15分钟，使镀件表面镀层形成连续、致密的钝化膜，并未对钝化机理进行解释。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板的生产方法，设计钝化液成分，控制辊涂工艺、膜重控制及烘干工艺，在热镀铝硅钢板表面形成一层薄的皮膜，该皮膜具有较优异的综合性能，耐蚀性及耐高温性能等均较优异。

本发明提供的一种采用上述方法生产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板。

本发明具体技术方案如下：

一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)配置钝化液；

2)利用步骤1)制备的钝化液辊涂钝化镀铝硅钢板；

3)辊涂后，烘干，即可。

步骤1)中所述钝化液含有以下体积百分比原料：有机成膜物质10％～20％，无机成膜物质5％-15％，氧化锆或氟锆酸5％-15％，磷酸或磷酸盐1％-10％，钒酸盐1％-10％，余量为水。

所述有机成膜物质为聚烯蜡乳液；无机成膜物质为纳米二氧化硅溶胶，所述磷酸盐选自磷酸二氢铝或磷酸二氢锌任意一种或几种。所述钒酸盐选自偏钒酸钠。

步骤2)中所述辊涂具体为：取液辊的转速控制在带钢速度的45％～95％；涂覆辊转速控制在带钢速度的100％～180％。

步骤2)中控制带钢速度70-100mpm。

进一步的，控制取料辊与涂覆辊压力1.0～4.0KN。

进一步的，控制皮膜重量为0.6g/m²～1.2g/m²；

步骤3)中所述烘干具体为热风干燥，温度80℃～150℃。

本发明提供的一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板，采用上述方法生产制得。

本发明中，钝化液中含饱和聚烯蜡乳液，该聚合物成膜后为表面处理皮膜提供物理阻隔作用，以提高表面处理皮膜的耐蚀性。为保证产品的耐高温性，其它组分采用无机成分，主要为Zr、Si、P、V等元素的无机物所组成。镀铝硅钝化皮膜的重量主要与镀铝硅基板粗糙度、镀铝硅药剂的固含量、取液辊与涂覆辊速度比、取液辊与涂覆辊之间的压力等参数有关。铝硅镀层质地较软，钢板表面粗糙度与镀锌板相比较大，大的粗糙度易造成钝化液在钢板表面的流平性变差，在钢板表面产生钝化条纹、钝化不均等缺陷。为解决该问题，主要采取延缓镀铝硅产品钝化处理后的烘干时间，增加钝化液在钢板表面的流平时间。若钝化液中的固含量较低，取料辊取液较少，膜重偏低，提升膜重较难。控制钝化液固含量在10％～30％，有利控制钝化膜重。

取液辊的主要功能是通过辊子旋转将钝化液带到涂覆辊上，转速高，带上的药剂则多，一般取液辊的转速控制在带钢速度的45％～95％。涂覆辊转速与膜厚成正比，一般转速控制在带钢速度的100％～180％。涂覆辊与取液辊间的压力与膜厚呈反比关系，压力越大，则膜的厚度越薄，控制取料辊与涂覆辊压力1.0KN～4.0KN。涂覆辊与带钢之间的压力对膜厚影响较小。控制钝化后热风干燥温度80℃～150℃，低于80℃时钝化皮膜不能完全固化，温度太高易造成皮膜粉化，均会造成耐蚀性及耐高温等性能变差。

与现有技术相比，本发明通过设计钝化液成分，控制辊涂工艺、膜重控制及烘干工艺生产的环保无铬钝化热镀铝硅钢板，中性盐雾实验至800h，板面才开始出现点状红锈，450℃加热12h后板面无色泽变化，板面色差ΔE≤3，具有良好的耐腐蚀性能、耐高温性能、涂装性能。

附图说明

图1为实施例1生产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过120h盐雾试验结果；

图2为实施例2产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过120h盐雾试验结果；

图3为实施例3产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过120h盐雾试验结果；

图4为实施例4产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过120h盐雾试验结果；

图5为实施例5产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过120h盐雾试验结果；

图6为实施例6产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过120h盐雾试验结果；

图7为无铬耐指纹镀锌板经过120h盐雾试验结果；

图8为未钝化铝硅板经过120h盐雾试验结果；

图9为实施例1生产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经过800h盐雾试验结果；

图10为无铬耐指纹镀锌板经过300h盐雾试验结果；

图11为实施例1生产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板耐高温试验结果；

图12为实施例2产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板耐高温试验结果；

图13为实施例3产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经耐高温试验结果；

图14为实施例4产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板耐高温试验结果；

图15为实施例5产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板耐高温试验结果；

图16为实施例6产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板经耐高温试验结果；

图17为镀锌板耐高温试验结果；

图18为不锈钢耐高温试验结果。

具体实施方式

根据发明中环保钝化镀铝硅钢板钝化液成分、辊涂工艺、烘干工艺等要求，通过实例具体说明本专利。

实施例1

将经过光整拉矫后的表面无油且无其他脏污、杂质的镀铝硅钢板，基板成分及铝硅镀层成分不限,实施例1中基板化学成分为C:0.0013,Si:0.0059,Mn:0.1144,P:0.0105,S:0.0066,Als:0.040,N:0.0029,Nb:0.004,Ti:0.0581。

控制基板粗糙度R_a为2.0μm，实施例均采用发明中的钝化液，利用辊涂机对铝硅板进行环保钝化处理:

一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)配置钝化液：本实施例使用钝化液具体成分见表1所示。

表1钝化液成分(％)

聚烯蜡乳液	纳米二氧化硅溶胶	氟锆酸	磷酸	偏钒酸钠	水
						10％	10％	10％	5％	5％	60％

2)利用步骤1)制备的钝化液辊涂钝化镀铝硅钢板；取液辊的转速控制在带钢速度的120％；涂覆辊转速控制在带钢速度的70％，控制取料辊与涂覆辊压力2.6KN，皮膜重量为1.1g/m²。

3)辊涂后，热风干燥，温度90℃,烘干，即可。

实施例2-6具体处理工艺和钝化液同实施例1，具体参数与实施例1不同，具体见下表2：

表2实施例1-6生产工艺参数

实施例1-6制备的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板样板耐蚀性能通过中性盐雾试验(NSS)来检验，实验条件：试验温度，35℃±2℃，PH值6.5～7.2；降雾量，80cm²每小时降雾量1.0-2.0ml；钝化铝硅板实验一般采用120h盐雾时间出现的白锈来评价耐蚀性能。本发明实施例1-6与无铬耐指纹镀锌板、未钝化铝硅板进行中性盐雾试验对比，结果如图1-图10所示。

将实施例1-6制备的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板及镀锌板和不锈钢进行耐高温试验，采用加热炉在450℃温度下加热12h后观察板面无色泽变化，并采用美国生产的HUNTER LABSCAN XE色差仪测量板面色差ΔE。

耐高温试验结果见图11-图18所示，实施例1-6制备的镀铝硅钢板在450℃加热12h后，板面色差ΔE≤3，而镀锌板在450℃加热30min后镀锌层已粉化，色差ΔE值在20左右；对不锈钢板在450℃加热30min后板面明显发黄，色差ΔE值在18左右。

通过本发明生产的环保钝化热镀铝硅钢板，中性盐雾实验800h后板面才开始出现点状红锈，450℃加热12h后板面无色泽变化，板面色差ΔE≤3，具有良好的耐腐蚀性能、耐高温性能以及优异的涂装性能、冲压性能等。

上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：

1）配置钝化液；

2）利用步骤1）制备的钝化液辊涂钝化镀铝硅钢板；

3）辊涂后，烘干，即可；

步骤1）中所述钝化液含有以下体积百分比原料：有机成膜物质10%～20%，无机成膜物质 5%-15%，氧化锆或氟锆酸 5%-15%，磷酸或磷酸盐1%-10%，钒酸盐1%-10%，余量为水；

所述有机成膜物质为聚烯蜡乳液；

控制取料辊与涂覆辊压力1.0～4.0KN。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述无机成膜物质为纳米二氧化硅溶胶。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述钒酸盐选自偏钒酸钠。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2）中所述辊涂具体为：取液辊的转速控制在带钢速度的45%～95%；涂覆辊转速控制在带钢速度的100%～180%。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，控制皮膜重量为0.6g/m²～1.2 g/m²。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤3）中所述烘干具体为热风干燥，温度80℃～150℃。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述方法生产的耐蚀性和耐高温性优良的环保钝化镀铝硅钢板。

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