CN109487256A - 一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂 - Google Patents

一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，每1升表面处理剂，由如下质量的组分混合配制而成：10～20g硅酸钠、10～20g水性聚氨酯树脂、5～10g双氧水、20～50g特种环氧硅烷、20～40g硝酸，余量为水。本发明表面处理剂能够大大提高镀锌板表面膜层的耐蚀性，同时还能有效提高镀锌板基材与后续漆膜之间的附着力，使镀锌板在电泳涂装后具有优良的耐循环腐蚀能力。

Description

一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂
技术领域
本发明涉及一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，属于金属材料表面处理技术领域。
背景技术
随着经济社会的发展，人们对材料的性能及美观等要求越来越高，大量镀锌薄板材用于汽车制造、冷藏箱、建筑业、通风和供热设施以及家具制造等领域。镀锌成为重要的钢铁防腐方法，不仅仅是因为锌可在钢铁表面形成致密的保护层，还因为锌具有阴极保护效果，当镀锌层破损，它仍能通过阴极保护作用来防止铁质母材腐蚀。
镀锌材料由于镀锌层的存在，耐蚀性较传统冷轧钢板大幅度提高，但是如果不经过任何前处理，直接涂装，镀锌层与涂料之间的结合力较差，实际使用过程中会出现掉皮等问题导致材料失效。因此，镀锌板在进行涂装前通常需要进行表面处理以进一步提高镀锌材料的耐蚀性以及增强其与涂料间的附着性能。
目前，涂装前的镀锌板表面处理技术多采用磷化和铬钝化处理工艺。磷化处理方法由于含锌、锰、镍等重金属离子以及大量的磷，一方面很不环保；另一方面在使用成本方面，磷化处理过程中会产生大量的磷化渣，需要一套除渣装置与之配套，而且磷化工艺使用温度大多为40～60℃，因此，还需要辅助加热设备及热源对磷化槽进行加热。同时，磷化后需要大量逆流水对工件进行漂洗。因此磷化工艺面临巨大的环保和成本压力。六价铬具有致癌性，会对生物和人体产生致命的威胁。六价铬是一种毒性很大的物质，它严重污染环境，长期接触会引起人头痛、昏迷、鼻炎、鼻穿孔、皮肤溃疡并引发各种癌变等症状，对人们健康的危害极大。三价铬钝化虽然其毒性较六价铬大幅度减小，但其在使用过程中仍能产生六价铬，没有实质性进步。
发明内容
发明目的：为解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，该表面处理剂在金属表面形成的膜层厚度与传统的磷化膜层相当，且致密性良好，因此膜层具有良好的耐蚀性以及良好的与后续涂料的物理结合能力。
本发明所采用的技术方案为：
一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，每1升表面处理剂，由如下质量的组分混合配制而成：10～20g硅酸钠、10～20g水性聚氨酯树脂、5～10g双氧水、20～50g特种环氧硅烷、20～40g硝酸，余量为水。
其中，所述硝酸的质量百分浓度为40％。
其中，所述双氧水的质量百分浓度为27.5％。
其中，所述特种环氧硅烷为3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
其中，所述水为自来水、纯水或去离子水中的一种。
本发明表面处理剂的使用浓度为1％～3％，即取一定量上述配方的表面活性剂，用去离子水稀释成质量百分浓度为1％～3％的稀释溶液，然后备用。
本发明表面处理剂的成膜机理为：
(1)酸性条件下镀锌层的溶解：
阳极区：Zn-2e→Zn2+
阴极区：H++e→H2，O2+2H2O+4e→4OH-
通过上述连续的反应，溶液中局部Zn2+和OH-浓度增大，相互反应生成氢氧化锌胶体，进一步脱水变成ZnO，ZnO作为钝化膜的组成部分；
Zn2++2OH--→Zn(OH)2→ZnO+H2O
(2)钝化膜与基体的结合过程：
硅酸钠在酸性条件下，会生成硅酸，硅酸有多种分子构成，包括二硅酸(H2Si2O5)、偏硅酸、原硅酸(Si(OH)4或H4SiO4)等；因此溶液中Si以多种阴离子形式存在，几个或多个含Si阴离子之间相互聚合成网状大分子，形成了许多-OH键与ZnO表面的-OH之间相互脱水结合，基体(镀锌板)表面的钝化膜就是通过聚合物与基体ZnO表面的-OH键发生反应生成，基体和钝化膜之间是通过化学键相结合的；
(3)水性聚氨酯树脂的封闭作用：
硅酸盐与镀锌板表面形成的钝化膜有一定空隙率，会降低膜层耐蚀性，空隙的地方相对于镀锌板表面其他位置是活性区，水性聚氨酯树脂优先与空隙区域内的金属表面反应，形成耐蚀性优良的钝化膜，封闭了空隙，提高了膜层致密性；
(4)三维网状结构的形成：
特种环氧硅烷，在酸性条件下水解，形成大量的硅醇基团(SiOH)，硅醇基团与硅酸盐钝化膜表面的Zn-OH基团进一步发生缩聚反应，形成牢固的共价键(Zn-O-Si)，同时复合硅烷聚合物通过剩余的-OH基团相互之间脱水缩聚，在镀锌板表面形成Si-O-Si的三维网状结构，进一步封闭了硅酸盐钝化膜的空隙，提高了钝化膜的致密性，极大的提高了钝化膜的耐蚀性；同时，硅烷的另一侧官能团R基中携带有可以在固化过程与漆膜中树脂反应的特殊官能团，从而极大提高了经本发明表面处理剂处理后的金属基材与后续漆膜之间的附着力。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明表面处理剂能够大大提高镀锌板表面膜层的耐蚀性，同时还能有效提高镀锌板基材与后续漆膜之间的附着力，使镀锌板在电泳涂装后具有优良的耐循环腐蚀能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步阐述。
本发明表面处理剂配方中所有组分均为市售产品：硅酸钠，分析纯，Na2SiO3·9H2O，分子量284.22；双氧水，H2O2，质量百分含量为27.5％；水性聚氨酯，南京古田购买，包括阴离子型水性聚氨酯ISIMA-PU2003、阴离子型水性聚氨酯ISIMA-AC1004或阳离子型水性聚氨酯ISIMA-AC1002；特种环氧硅烷，3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，分子量236.34，南京联硅化工有限公司购买，产品代码为USI-2301；硝酸，市售，质量百分含量为40％。
实施例1(电泳漆配套漆膜性能)
试验板材：采用市售180YD镀锌板，规格为(150mm×70mm×0.8mm)。
工艺流程：
脱脂除油→自来水洗→纯水洗→纯水洗→表面处理→自来水洗→纯水洗→电泳涂装→自来水洗→纯水洗→固化
各工艺流程简介：
脱脂处理：采用市售某加热冷轧板脱脂剂，在50℃条件下浸泡冷轧板材5分钟，辅以人工摆动搓洗等，以保证表面脱脂洁净。
脱脂后的水洗：在室温下自来水中摆洗1分钟，纯水中摆洗1分钟。
本发明表面处理剂的配制：
每1升表面处理剂，加入如下质量的组分混合配制而成：
硅酸钠，Na2SiO3·9H2O：20g
水性聚氨酯树脂，阴离子型ISIMA-PU2003：10g；
双氧水(27.5％的双氧水)：5g
特种环氧硅烷(γ-缩水甘油醚丙基二甲氧基一乙氧基硅烷)：50g
硝酸(40％硝酸)：20g
去离子水余量。
镀锌板表面处理剂的使用浓度为1.5％，即每公斤工作液(去离子水)中加入15g上述表面处理剂，得到稀释处理液，使用氢氧化钠水溶调节稀释处理液pH值至4.00±0.01，使用此处理液浸泡处理脱脂并水洗后的样板3分钟。
表面处理后的水洗处理：
表面处理后在依次在自来水中摆洗1min，纯水中摆洗1min。
电泳涂装：
使用湘江关西涂料公司生产的HT8000C水性阴极电泳涂料对表面湿润的经表面处理剂处理后的镀锌板材进行电泳，所得试板表面漆膜厚度为20±1μm。处理后的样板使用去离子水冲洗30秒钟。将水洗后的电泳后试板在170℃条件下固化20分钟，取出后在室温下晾干。同步对比磷化与锆盐表面处理剂。表中为在相同条件下，实施例1为本发明的表面处理剂处理后再进行电泳涂装在金属基材表面得到的膜层性能，对比例1为磷化表面处理剂处理后再进行电泳涂装在金属基材表面得到的膜层性能，对比例2为锆盐表面处理剂处理后再进行电泳涂装在金属基材表面得到的膜层性能。
漆膜性能见表1。
表1
经本发明表面处理剂处理后的镀锌板与漆膜附着力优良，通过30周期CCT试验。综合性能优于锆盐表面处理剂，不低于传统磷化处理。
实施例2(表面处理后裸膜性能)
不进行电泳涂装，表面处理后，采用冷风吹干。具体处理方式同实施例1。同步对比磷化和锆盐表面处理剂。实施例2为经本发明的表面处理剂处理后在金属基材表面形成的裸膜的性能，对比例1为经磷化处理剂处理后在金属基材表面形成的裸膜的性能，对比例2为经锆盐处理剂处理后在金属基材表面形成的裸膜的性能。
裸膜性能见表2。
表2
通过表2可知，镀锌板表面处理后的膜层耐蚀性良好(膜层致密性好)，裸膜耐蚀性和磷化基本相当，优于锆盐表面处理剂。
本发明提供的用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，不含磷、铬等有害元素，不含任何重金属离子，满足当下日益增长的环保需求。利用酸性条件下硅酸钠的多种分子在镀锌板表面形成钝化膜，采用水性聚氨酯树脂封闭钝化膜表面的空隙，利用特种环氧硅烷水解后产生大量的SiOH基团形成三维网状结构的膜层，极大的提高了镀锌板表面处理后膜层的耐蚀性(致密性好)，同时硅烷的另一侧R基含有能与电泳涂料形成化学键的基团，极大的提高了基材与涂料之间的附着力，提高了涂装后漆膜的耐蚀性。

Claims (5)

1.一种用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，其特征在于：每1升表面处理剂，由如下质量的组分混合配制而成：10～20g硅酸钠、10～20g水性聚氨酯树脂、5～10g双氧水、20～50g特种环氧硅烷、20～40g硝酸，余量为水。
2.根据权利要求1所述的用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，其特征在于：所述硝酸的质量百分浓度为40％。
3.根据权利要求1所述的用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，其特征在于：所述双氧水的质量百分浓度为27.5％。
4.根据权利要求1所述的用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，其特征在于：所述特种环氧硅烷为3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的用于镀锌板电泳涂装前的表面处理剂，其特征在于：所述水为自来水、纯水或去离子水中的一种。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109943837A (zh) * 2019-05-08 2019-06-28 兴化市华成镀锌管件有限公司 一种用于镀锌钢板的表面处理剂
CN111763981A (zh) * 2020-07-31 2020-10-13 东风本田汽车有限公司 氨基树脂改性锆盐前处理与电泳配套的车身涂装工艺
CN116180062A (zh) * 2022-12-30 2023-05-30 南京科润工业介质股份有限公司 一种用于镀锌板涂装前的表面处理剂
CN116200066A (zh) * 2021-12-01 2023-06-02 上海梅山钢铁股份有限公司 热镀铝锌钢板用水基聚氨酯树脂无铬耐指纹液的添加剂

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101724836A (zh) * 2009-10-23 2010-06-09 启东市合成化工厂有限公司 环保型镀锌钢板钝化处理剂
CN101886260A (zh) * 2010-07-08 2010-11-17 南通飞拓生物科技有限公司 一种复合膜无铬钝化剂
CN101891998A (zh) * 2009-05-18 2010-11-24 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 一种涂料组合物和镀锌钝化材料
CN102070927A (zh) * 2011-01-22 2011-05-25 安徽工业大学 镀锌板彩涂预处理用水性表面处理剂
CN103289569A (zh) * 2013-05-09 2013-09-11 安徽工业大学 一种自润滑钝化液及用其涂覆的热镀锌自润滑涂层钢板
CN103834938A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 东北大学 一种钢厂连退线镀锌板无铬复合钝化剂及其制备方法
CN104059515A (zh) * 2013-10-12 2014-09-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种热镀锌自润滑处理液和金属材料及其制备方法
CN105566960A (zh) * 2015-12-31 2016-05-11 安徽红桥金属制造有限公司 一种水性镀锌封闭剂及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891998A (zh) * 2009-05-18 2010-11-24 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 一种涂料组合物和镀锌钝化材料
CN101724836A (zh) * 2009-10-23 2010-06-09 启东市合成化工厂有限公司 环保型镀锌钢板钝化处理剂
CN101886260A (zh) * 2010-07-08 2010-11-17 南通飞拓生物科技有限公司 一种复合膜无铬钝化剂
CN102070927A (zh) * 2011-01-22 2011-05-25 安徽工业大学 镀锌板彩涂预处理用水性表面处理剂
CN103289569A (zh) * 2013-05-09 2013-09-11 安徽工业大学 一种自润滑钝化液及用其涂覆的热镀锌自润滑涂层钢板
CN104059515A (zh) * 2013-10-12 2014-09-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种热镀锌自润滑处理液和金属材料及其制备方法
CN103834938A (zh) * 2014-03-05 2014-06-04 东北大学 一种钢厂连退线镀锌板无铬复合钝化剂及其制备方法
CN105566960A (zh) * 2015-12-31 2016-05-11 安徽红桥金属制造有限公司 一种水性镀锌封闭剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张英杰等: "《镀锌无铬钝化技术》", 31 October 2014, 北京：冶金工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109943837A (zh) * 2019-05-08 2019-06-28 兴化市华成镀锌管件有限公司 一种用于镀锌钢板的表面处理剂
CN111763981A (zh) * 2020-07-31 2020-10-13 东风本田汽车有限公司 氨基树脂改性锆盐前处理与电泳配套的车身涂装工艺
CN116200066A (zh) * 2021-12-01 2023-06-02 上海梅山钢铁股份有限公司 热镀铝锌钢板用水基聚氨酯树脂无铬耐指纹液的添加剂
CN116180062A (zh) * 2022-12-30 2023-05-30 南京科润工业介质股份有限公司 一种用于镀锌板涂装前的表面处理剂

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