CN112301342B - 一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法 - Google Patents

一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112301342B
CN112301342B CN202010629118.6A CN202010629118A CN112301342B CN 112301342 B CN112301342 B CN 112301342B CN 202010629118 A CN202010629118 A CN 202010629118A CN 112301342 B CN112301342 B CN 112301342B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chromium
aluminum
water
aqueous dispersion
free passivation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010629118.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112301342A (zh
Inventor
张少欢
朱洪帆
陆海涛
朱丹青
俞威
曾建峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ECOSIL Technologies LLC
Original Assignee
ECOSIL Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ECOSIL Technologies LLC filed Critical ECOSIL Technologies LLC
Priority to CN202010629118.6A priority Critical patent/CN112301342B/zh
Publication of CN112301342A publication Critical patent/CN112301342A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112301342B publication Critical patent/CN112301342B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/68—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20—Use of solutions containing silanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法，该组合物包括水及以下组分：有机树脂的水性分散体，水溶性稀土缓蚀剂，有机官能三烷氧基硅烷的水解低聚物和水溶性含磷高分子化合物。本发明的无铬钝化组合物的不仅具有优异的耐蚀性和抗湿热性能，还具有优异的耐碱性能。可以实现铝锌板在高碱性环境中使用的目的。本发明还公开了上述无铬表面处理组合物的制备和使用方法。

Description

一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法
技术领域
本发明涉及一种无铬钝化组合物及其制造和使用方法，特别涉及镀铝锌卷钢生产时用的一种无铬钝化组合物及其制造和使用方法。
背景技术
铝锌镀层(55％A1-45％Zn)通过热浸工艺涂覆于铁基合金表面上，通过牺牲阳极的防护原理来延缓铁基合金的腐蚀。铝锌镀层(GL)的厚度通常为25μm，与普通热浸镀锌层(GI)相似，但GL板户外耐蚀性远远高于GI板。另外，铝锌板的外观比镀锌板更为精美。基于这些优势，铝锌板被广泛使用在户外建筑应用中比如室外金属镶板，屋顶和轻钢结构房屋中的轻钢龙骨。
然而，铝锌板的高含铝量致使其耐碱性差，因而不宜使用在碱性环境中。实际使用过程中发现，当高碱性硅酸盐水泥浆包覆镀铝锌轻钢龙骨时，铝锌建材会遭受严重腐蚀，从而破坏了铝锌板的机械性能。这是因为在碱性环境中过量氢氧根离子(OH-)导致材料中铝的大量溶解。目前铝锌板上使用的无铬钝化处理剂，均不能有效阻止氢氧根离子(OH-)的侵入并损坏铝锌板材。
发明内容
本发明的目的在于解决目前铝锌板的无铬钝化处理剂不宜使用在碱性环境中这一问题，提供一种新型无铬钝化组合物。该组合物不仅为铝锌板提供优异的耐盐雾腐蚀和耐湿热性能，还具有优异的耐碱性能。这使得铝锌板在高碱性环境中的应用得以实现。
本发明的另一个目的在于提供上述无铬钝化组合物的制造方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其特征在于，以重量百分比的组份组成：
Figure BSA0000212841090000021
上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的有机树脂的水性分散体为丙烯酸水性分散体，聚氨酯水性分散体，环氧水性分散体的一种或几种。优选一种脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯水性分散体，例如帝斯曼公司的NeoRez R-961，艾迪科公司HUX-1029、HUX-522、HUX-541。
上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的水溶性稀土缓蚀剂所述的水溶性稀土缓蚀剂为含有四价钒或者五价钒的氧化物，例如偏钒酸钠，偏钒酸铵，五氧化二钒。
上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的有机官能三烷氧基硅烷的水解低聚物γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-巯丙基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯-28，正硅酸乙酯-40的一种或者几种硅烷单体的水解混合物。
上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的水溶性含磷有机聚合物为磷酸(二氢铵，一氢铵)酯化聚乙烯醇或者磷酸(二氢铵，一氢铵)聚乙烯低聚物，其结构式如下：
Figure BSA0000212841090000022
其中，(1)为磷酸(二氢铵，一氢铵)酯化聚乙烯醇，(2)为磷酸(二氢铵，一氢铵)聚乙烯低聚物。
上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的功能助剂为润湿剂，流平剂，消泡剂的至少一种。
润湿剂为本技术领域常用的润湿剂，其特征在于为非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，优选比克公司的BYK-3410
流平剂为本技术领域常用的流平剂，其特征在于，不含硅类的流平剂，优选比克公司的BYK-358N。
消泡剂为本技术领域常用的消泡剂，其特征在于，不含硅类高效消泡剂，优选空气化学公司的Surfynol DF-220。
本发明中有机树脂的水性分散体和水解硅烷为主要成膜物质，稀土类缓蚀剂可以有效的钝化铝锌板，阻止金属溶解，并在铝锌板使用过程中提供自修复功能。所形成的的钝化膜的耐碱性主要由含磷聚合物提供。该聚合物结构中的NH4 +离子和碱性环境中的氢氧根离子(OH-)中和，阻止了氢氧根离子对铝锌板面的进一步侵蚀。
本发明还提供了一种铝锌板用无铬钝化组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的有机官能三烷氧基硅烷的单体混合物，搅拌加入去离子水中进行水解，直至溶液澄清。如必要，可调节溶液的pH值，以达到稳定水解溶液的目的；
2)在搅拌条件下，将水溶性稀土缓蚀剂和水溶性含磷高分子化合物加入上述混合物，搅拌至溶解；
3)在搅拌条件下，将有机树脂的水性分散体加入上述混合物，搅拌至树脂均匀分散在体系中。
上述步骤均在常温，常压下进行。
相关组分重量比例如下：
Figure BSA0000212841090000031
Figure BSA0000212841090000041
本发明制备的铝锌板用无铬钝化组合物，与现有的无铬产品相比，能够满足钝化膜层优异的盐雾性能和耐湿热性能，同时又赋予钝化膜优异的耐碱性能。
本发明还提供一种使用无铬钝化组合物处理的镀铝锌板的方法，其特征在于所述镀铝锌板使用在高碱性环境中。
本发明具有如下的有益效果：
1)不含六价铬化合物，是一种环保的钝化技术。
2)耐碱性能优异，使得铝锌板在高碱性环境中的应用成为可能。
3)具有优异的盐雾性能和耐湿热性能。
具体实施方式
本发明无铬钝化液的使用方法包括喷淋和辊涂，将钝化液均匀涂覆在镀锌材料表面即可。
其使用条件为：
1)脱脂去除镀铝锌板表面的有机污染物
2)自来水冲洗
3)去离子水清洗，吹干备用
4)常温，用不锈钢涂覆棍将一定量的钝化液均匀地涂覆在镀铝锌板面上
5)将其放入自动排出型烘箱，烘干得到上述钝化液所处理的镀铝锌板
本发明所述的镀铝锌板无铬钝化液性能检测项目如下：
盐雾性能：根据国标(GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验 盐雾试验)，并通过腐蚀面积来判断盐雾性能优劣，盐雾测试时间为72h。
耐黑变测试：根据湿热测试(GB/T 1740-2007漆膜耐湿热测定法)，并利用表面色差计来测试表面色差ΔE。
板面质量：无铬钝化液在板面烘干温度(PMT)大于80℃以后，观察钝化板表面状态，无过度腐蚀导致黑点或者板面不均一的现象，为通过。
耐碱性：将涂覆好本发明实施例中所述钝化液的镀铝锌钝化板，浸渍于25℃新鲜配置的20％wt氢氧化钠水溶液中5分钟，取出后洗净吹干，并利用表面色差计来测试表面前后色差ΔE。
实施例与比较例组分列表：
Figure BSA0000212841090000051
实施例1-6中硅烷水解聚合物制备方法：利用溶胶-凝胶方法制备，取3ml氨水，乙醇50ml，充分搅匀后分别加入TEOS 6g以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷2g，充分搅拌均匀后成为均一透明溶液，备用。
实施例1，3，5中的磷酸酯化聚乙烯醇(二氢铵，一氢铵)制备方法：取一定量聚乙烯醇，去离子水，溶解后加入适量磷酸和脲素搅拌均匀后，升温至110～120℃之间反应3h，再升温至150℃继续反应30min，得到白色固体聚乙烯醇磷酸酯-铵盐。粗产品先经乙醇浸泡干燥后碾碎，再经索氏提取器提取8h，以除去残存的磷酸、脲素及缩二脲等，50～60℃真空干燥后备用。
实施例2，4，6中的聚乙烯磷酸(二氢铵，一氢铵)制备方法：取一定量聚乙烯磷酸，去离子水，溶解后，滴入一定量氨水，搅拌充分均匀后，得到聚乙烯磷酸(二氢铵，一氢铵)盐。粗产品先经乙醇沉降后，得到固体，50～60℃真空干燥后备用。
实施例1-6及比较例1组合物的测试结果如下，并对比了传统无铬钝化产品：
Figure BSA0000212841090000061
以上数据可以看出，实施例1-6均有的盐雾性能，极为优异的耐湿热性能，较好的板面质量，耐碱性能优异，在比较例1对比上，主要是耐碱性不通过，耐湿热性能差，其余性能均合格，市面上的无铬产品耐碱性不通过，72h中性盐雾性能差，不能满足市面上对于镀铝锌卷钢高耐蚀的市场需求，耐碱性也差，耐湿热性能差，其余性能合格。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何说明视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。

Claims (5)

1.一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其特征在于，以重量百分比的组份组成：有机树脂的水性分散体5-20％，水溶性缓蚀剂0.5-5％，有机官能三烷氧基硅烷的水解低聚物5-10％，水溶性含磷高分子化合物1-5％，功能助剂0.05-5％，余量为去离子水，所述的有机树脂的水性分散体为丙烯酸水性分散体、聚氨酯水性分散体、环氧水性分散体的一种或几种，所述的有机树脂的水性分散体为一种脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯水性分散体，所述的水溶性缓蚀剂为含有四价钒或者五价钒的氧化物，所述的有机官能三烷氧基硅烷的水解低聚物为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯-28、正硅酸乙酯-40的一种或者几种硅烷的水解混合物，所述水溶性含磷高分子化合物为磷酸(二氢铵，一氢铵)酯化聚乙烯醇或者聚乙烯磷酸(二氢铵，一氢铵)低聚物。
2.根据权利要求1所述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其特征在于：所述的功能助剂可选用润湿剂，流平剂，消泡剂，润滑剂成膜助剂。
3.一种制备权利要求1所述的镀铝锌板用无铬钝化组合物的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)称取一定量的有机官能三烷氧基硅烷的单体混合物，搅拌加入去离子水中进行水解，至溶液澄清； 如必要，可调节溶液的pH值，以达到稳定水解溶液的目的；
(2)在搅拌条件下，将水溶性稀土缓蚀剂和水溶性含磷高分子化合物加入上述混合物，搅拌至溶解；
(3)在搅拌条件下，将有机树脂的水性分散体加入上述混合物，搅拌至树脂均匀分散在体系中。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的步骤上述步骤均在常温，常压下进行。
5.一种使用如权利要求1所述无铬钝化组合物处理的镀铝锌板，其特征在于所述镀铝锌板使用在高碱性环境中。
CN202010629118.6A 2020-07-02 2020-07-02 一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法 Active CN112301342B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010629118.6A CN112301342B (zh) 2020-07-02 2020-07-02 一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010629118.6A CN112301342B (zh) 2020-07-02 2020-07-02 一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112301342A CN112301342A (zh) 2021-02-02
CN112301342B true CN112301342B (zh) 2021-12-21

Family

ID=74483154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010629118.6A Active CN112301342B (zh) 2020-07-02 2020-07-02 一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112301342B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2018416A1 (en) * 1990-01-02 1991-07-02 David W. Reichgott Method of passivating zinc-aluminum galvanized ferrous metals
JPH09327886A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Kawasaki Steel Corp 歪取り焼鈍が可能で耐蝕性、耐溶剤性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板ならびにその絶縁被膜の形成方法
AU2011298744A1 (en) * 2010-09-10 2013-05-02 Chemetall Gmbh Method for coating metallic surfaces with a polymer-containing coating agent, the coating agent and use thereof

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100391625C (zh) * 2005-06-27 2008-06-04 宝山钢铁股份有限公司 具有耐碱性和耐溶剂性的镀锌钢板
CN100391623C (zh) * 2005-06-27 2008-06-04 宝山钢铁股份有限公司 具有耐碱性和耐溶剂性的用于镀锌钢板的表面处理剂
CN101792903A (zh) * 2010-01-14 2010-08-04 马鞍山市千峰金属表面防腐材料科技有限公司 一种无铬、耐碱性和耐溶剂性的镀锌钢板表面处理液及其制备方法
TWI493077B (zh) * 2012-04-27 2015-07-21 China Steel Corp A water-based metal surface treatment agent and a metal surface treatment method using the same
CN102746778B (zh) * 2012-06-29 2014-12-03 宝山钢铁股份有限公司 良导电、高耐蚀耐指纹镀锌钢带及表面处理剂、处理方法
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
CN103911063B (zh) * 2014-04-10 2016-07-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种自润滑处理剂组合物和热镀铝锌板及其制备方法
CN106318170A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 宝山钢铁股份有限公司 一种用于镀锌钢板的水性环保处理剂及其制造方法和使用方法
CN105400353A (zh) * 2015-12-29 2016-03-16 奎克化学（中国）有限公司 一种无铬耐指纹液
CN105951077A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 安徽开林新材料股份有限公司 一种钢铁表面钝化处理液
CN110205008A (zh) * 2019-05-24 2019-09-06 上海丰野表面处理剂有限公司 一种无铬耐指纹处理剂
CN111270230A (zh) * 2020-02-21 2020-06-12 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 热镀铝锌板环保表面处理液及热镀铝锌钝化板的制备方法
CN111304641A (zh) * 2020-02-21 2020-06-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 热镀铝锌板无铬钝化液及热镀铝锌耐指纹板的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2018416A1 (en) * 1990-01-02 1991-07-02 David W. Reichgott Method of passivating zinc-aluminum galvanized ferrous metals
JPH09327886A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Kawasaki Steel Corp 歪取り焼鈍が可能で耐蝕性、耐溶剤性に優れる絶縁被膜付き電磁鋼板ならびにその絶縁被膜の形成方法
AU2011298744A1 (en) * 2010-09-10 2013-05-02 Chemetall Gmbh Method for coating metallic surfaces with a polymer-containing coating agent, the coating agent and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN112301342A (zh) 2021-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0932453B1 (en) Chromium-free conversion coating and methods of use
US5412011A (en) Composition and process for coating metals
US8728628B2 (en) Passivant for hot-dip Al-Zn-coated sheet and preparation method and use thereof
CN102839367A (zh) 一种用于镀锌卷钢的自修复无铬钝化处理液
WO2009142381A1 (ko) 금속 표면처리 용액 및 이를 이용한 표면처리 강판의 제조 방법
CN108300302B (zh) 金属表面硅烷处理剂及其制备方法
US20020172776A1 (en) Composition and method for inhibiting corrosion of aluminum and aluminum alloys using mercapto substituted silanes
CN111793421A (zh) 一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液及其制备方法和应用
CN111733410B (zh) 一种用于锌铝镁钢板的无铬钝化液及其制备方法
CA1302662C (en) Metal particle
CN112301342B (zh) 一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法
CN112301341A (zh) 一种用于镀锌钢的可中低温烘干的无铬钝化组合物及其制造和使用方法
CN109763086A (zh) 一种环保型热镀锌钢管的制造方法
CN113174172A (zh) 一种空调两器铜管防腐处理水性涂料及其制备方法
CN111876763B (zh) 一种锌铝镁镀层钢板用无铬表面处理液及其制备方法
CN110735133B (zh) 一种封闭型水性聚氨酯组合物及金属表面预处理方法
CN111560607A (zh) 热镀锌铝镁钢板表面处理液及热镀锌铝镁无铬钝化板的制备方法
AU2020225262A1 (en) An anti-rust composition for metal surface and a method of anti-rust treatment on metal surface
CN111270230A (zh) 热镀铝锌板环保表面处理液及热镀铝锌钝化板的制备方法
CN113088951A (zh) 一种镀锌板用的多功能无铬钝化液及其制备方法和用途
CN112646446A (zh) 一种水性自交联型超疏水罩光漆及其制备方法
US5518770A (en) Methods and compositions for pretreatment of metals
CN1114665C (zh) 金属表面锌基水溶性防腐涂料
CN108690388B (zh) 复合树脂及被覆基材
CN112301338A (zh) 一种中低温快速固化的三价铬钝化液及其制造和使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant