CN115110015B - 一种胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法。该方法包括以下步骤：(1)配制含有非反应性表面活性剂的水溶液；(2)在锌镁铝镀层钢板表面涂覆步骤(1)中配制的含有非反应性表面活性剂的水溶液；(3)对涂覆的锌镁铝镀层钢板进行干燥，获得含有表面活性剂的促进层。该方法通过涂覆非反应性性的表面活性剂改善胶粘剂在镀层上的铺展能力，使得胶粘剂平铺的更加均匀平整，且与镀层之间的接触面达到最佳值，有效地提升胶粘性能。
Description
技术领域
本发明属于钢板技术领域，更具体地说，涉及一种胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法。
背景技术
热镀Zn-Al-Mg合金镀层板由于具有良好的耐蚀性被认为有望取代纯锌镀层板在汽车及家电制造领域得到应用。其中汽车的轻量化是解决这一问题的有效途径，即有胶粘剂代替金属的焊接。然后锌铝镁合金镀层的镁铝元素在空气中易氧化，铝元素生成的氧化铝膜较为惰性，而镁元素生成的氧化镁，在由氧化镁转而生成的碳酸镁及碱式碳酸镁等衍生产物在合金表面不稳定且疏松多孔，在胶粘剂于锌铝镁镀钢表面接触时，会吸附于这些疏松多孔的物质上，从而造成胶于镀层粘合力不够，最后胶接失败。通常要求胶粘后的材料在拉伸、剪切或剥离等应力状态下达到一定的强度，同时对胶粘位置的失效模式有一定的要求。评价钢板的胶粘性能时，要求失效模式为“内聚剥离”，即失效发生在胶的内部，如果出现“界面剥离”，即失效发生在胶和钢板表面的结合位置则判断钢板的胶粘性能不符合要求。
锌镁铝镀层板存在比较突出的问题是胶粘性能的下降，已经有若干旨在解决此问题的技术。经检索，已知存在采用改变锌铝镁镀层表面自生镁铝氧化物而提升胶粘性能的方法：例如，中国专利201380028904.9公开了在锌铝镁镀层板上涂覆pH1～4的酸性溶液而改善胶粘性能的方法；中国专利202010043956.5公开了采用碱性水溶液对镀层表面进行碱性活化处理而提升胶粘的方法；中国专利201480039729.8公开了采用含氟的水性组合物与镀层表面的自生氧化物层与进行反应而减少自生氧化镁而提升胶粘性能的方法；中国专利202110264604.7公开了用于改善锌铝镁镀钢胶接性能的钝化液及其制备方法。以上专利公开的改变表面氧化物分布而提升胶粘性能的方法，造成大量含酸、含碱、含氟废水排放的问题，增加环保处理的压力。
此外，中国专利201711320464.0公开了方法包括：对锌铝镁合金镀层钢板进行热处理；对热处理后的锌铝镁合金镀层钢板表面进行活化处理；对活化处理后的锌铝镁合金镀层钢板表面覆盖金属锌层。通过将锌铝镁镀层钢板的锌铝镁镀层表面层用纯锌替代，有效解决了锌铝镁合金镀层钢板胶粘强度低的技术问题，然而其操作复杂，成本较高，不适合进行工业化生产。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中锌铝镁镀层钢板胶粘强度低的问题，本发明提供一种胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法，提升钢板的胶粘性能。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)通过冷轧→清洗→退火→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板；或采用热轧→酸洗→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板；现有技术中锌镁铝镀层中的Al、Mg和Zn的成分质量百分比处于一个较为宽泛的数值，优选的，本发明的所述镀层成分为质量百分比成分：Al0.5～6.0％，Mg0.1～3.0％，余量为Zn及不可避免的杂质。
(2)配制含有表面活性剂的水溶液
本发明的非反应性表面活性剂可以单独使用阴离子型或阳离子型或非离子型或两性离子型表面活性剂。
此外，表面活性剂还可以使用阴离子型表面活性剂的一种或几种或阳离子型表面活性剂的一种或几种或非离子型表面活性剂一种或几种或两性离子表面活性剂的一种或几种的任意组合。
进一步的，阴离子型表面活性剂可以列举的有烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基琥珀酸酯磺酸盐、醇胺烷基苯磺酸盐、环烷酸盐等。
进一步的，阳离子型表面活性剂可以列举的有伯铵盐、仲铵盐、叔铵盐、季铵盐等。
进一步的，非离子性表面活性剂可以列举的有长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和聚醚类。
进一步的，两性离子表面活性剂可以列举的有脂肪酰胺丙基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱、烷基二甲基磺乙基甜菜碱等。
含有表面活性剂的水溶液浓度以水溶液能够在锌镁铝镀层表面形成均匀覆盖为最低浓度，本发明选择的不同表面活性剂而有所差异，但一般地需要满足≥3.0g/L的浓度。
(3)在钢板表面涂覆步骤(2)中配制的含有表面活性剂的水溶液。该涂覆方式中优选的方式为辊涂，这有利于灵活调整辊间压力等工艺参数，控制湿膜厚度≥1.0μm；同时使得水溶液涂覆均匀，在钢板上形成均匀的促进层。
(4)对涂覆的钢板进行干燥处理，以去除游离的水份，此后获得含有干燥表面活性剂的促进层。
需要说明的是，上述的非反应性表面活性剂具有较强的表面张力，而氧化层多为具有多孔的物质，非反应性表面活性剂粘附于这些多孔物质表面，增加了粘附的比表面积，粘附的强度较高，不易脱落；同时，非反应性表面活性剂涂覆均匀，干燥后的促进层厚度一致性较好，为后续的胶粘剂顺利铺展提供了条件。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法，改变现有的使用酸洗、碱洗、化学转化等方法改变锌铝镁镀层表面自生氧化物的分布种类和形态来提升钢板的胶粘性能，本方法通过涂覆非反应性的表面活性剂改善胶粘剂在镀层上的铺展能力，使得胶粘剂平铺的更加均匀平整，且与镀层之间的接触面达到最佳值，有效地提升胶粘性能；
(2)本发明的胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法，整个过程不产生含酸、含碱、含氟废水，具有环境友好的特点。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明的胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法流程图；
图2为本发明的胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板结构示意图；
图3为本发明的实施例胶粘接头失效模式照片(从左至右为实施例1～4)；
图4为本发明的对比例胶粘接头失效模式照片(从左至右为对比例1～3)。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
如图1所示，本发明的胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)通过冷轧→清洗→退火→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板；或采用热轧→酸洗→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板；现有技术中锌镁铝镀层中的Al、Mg和Zn的成分质量百分比处于一个较为宽泛的数值，优选的，本发明的所述镀层成分质量百分比为：Al0.5～6.0％，Mg0.1～3.0％，余量为Zn及不可避免的杂质；
(2)配制含有表面活性剂的水溶液
本发明的表面活性剂可以单独使用阴离子型或阳离子型或非离子型或两性离子型表面活性剂。
此外，表面活性剂还可以使用阴离子型表面活性剂的一种或几种或阳离子型表面活性剂的一种或几种或非离子型表面活性剂一种或几种或两性离子表面活性剂的一种或几种的任意组合。
进一步的，阴离子型表面活性剂可以列举的有烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基琥珀酸酯磺酸盐、醇胺烷基苯磺酸盐、环烷酸盐等。
进一步的，阳离子型表面活性剂可以列举的有伯铵盐、仲铵盐、叔铵盐、季铵盐等。
进一步的，非离子性表面活性剂可以列举的有长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和聚醚类。
进一步的，两性离子表面活性剂可以列举的有脂肪酰胺丙基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱、烷基二甲基磺乙基甜菜碱等。
含有表面活性剂的水溶液浓度以水溶液能够在锌镁铝镀层表面形成均匀覆盖为最低浓度，本发明选择的不同表面活性剂而有所差异，但一般地需要满足≥3.0g/L的浓度。
(3)在钢板表面涂覆步骤(2)中配制的含有表面活性剂的水溶液。该涂覆方式中优选的方式为辊涂，这有利于灵活调整辊间压力等工艺参数，，控制湿膜厚度≥1.0μm。
(4)对涂覆的钢板进行干燥处理(170℃，15s)，以去除游离的水份，此后获得含有干燥表面活性剂的促进层。
以下结合实施例对比例对技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例的具有优良胶粘性能的锌镁铝镀层钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)通过冷轧→清洗→退火→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板。镀层成分列于表1中，其中镀层成分6.0Al3.0Mg表示镀层成分为6.0％(质量分数)的Al，3.0％(质量分数)的Mg，余量为Zn及不可避免的杂质，以下实施例与对比例与此意义相同。
(2)采用辊涂的方法(可以参考YB T 4478-2015彩色涂层钢板辊涂技术规范)使含有十二烷基磺酸钠的水溶液均匀涂覆于钢板镀层表面，并干燥处理，镀层钢板表面活性剂的膜重约为20mg/m2。
(3)在钢板表面涂覆防锈油奎克Ferrocoat N 6130型防锈油约1.0g/m2。
实施例2
本实施例的具有优良胶粘性能的锌镁铝镀层钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)通过冷轧→清洗→退火→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板。
(2)采用辊涂的方法使含有C18-脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶液均匀涂覆于钢板镀层表面，并干燥处理，镀层钢板表面活性剂的膜重约为50mg/m2。
(3)在钢板表面涂覆防锈油奎克Ferrocoat N 6130型防锈油约1.5g/m2。
实施例3
本实施例的具有优良胶粘性能的锌镁铝镀层钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)通过热轧→酸洗→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板。
(2)采用辊涂的方法使含有十八烷基阳离子烷基咪唑啉的水溶液均匀涂覆于钢板镀层表面，并干燥处理，镀层钢板表面活性剂的膜重约为35mg/m2。
(3)在钢板表面涂覆防锈油奎克Ferrocoat N 6130型防锈油约0.5g/m2。
实施例4
本实施例的具有优良胶粘性能的锌镁铝镀层钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)通过热轧→酸洗→热浸镀→冷却→平整获得锌镁铝镀层钢板。
(2)采用辊涂的方法使含有椰油酰胺丙基甜菜碱的水溶液均匀涂覆于钢板镀层表面，并于干燥处理，镀层钢板表面活性剂的膜重约为80mg/m2。
(3)在钢板表面涂覆防锈油奎克Ferrocoat N 6130型防锈油约3.0g/m2。
由上述实施例得到的锌镁铝镀层钢板，如图2所示，其胶粘测试方法：以无处理的试板(对比例1/2/3/4)为参比试样，评估与密封减震胶(胶粘剂型号：中田CAW-S01)的兼容性，按照SAE J1523标准进行单搭接头测试，记录试样失效模式占比。
结果评价方法：理想的失效模式是胶与胶之间的剥离，称之为内聚失效；不期望的结果是胶与钢板之间的剥离，说明钢与胶粘剂的兼容性较差，称之为界面失效。
评价结果列于表1中。与未涂覆表面活性剂的锌铝镁镀层钢板相比，实施例显著改善了胶粘接头的失效模式。
使用其他类型的胶粘剂观察到了类似的试验结果。
表1实施方式及试验结果
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具体方式的限制，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 (1)
1.一种胶粘性能优异锌镁铝镀层钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101、配制含有非反应性表面活性剂的水溶液；
步骤S102、在锌镁铝镀层钢板表面涂覆步骤S101中配制的含有非反应性表面活性剂的水溶液；
步骤S103、对涂覆的锌镁铝镀层钢板进行干燥处理，获得含有表面活性剂促进层的锌镁铝镀层钢板；
步骤S101中所述非反应性表面活性剂为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型表面活性剂中的一种或几种的任意组合；阴离子型表面活性剂包括烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基琥珀酸酯磺酸盐、醇胺烷基苯磺酸盐和环烷酸盐；阳离子型表面活性剂包括伯铵盐、仲铵盐、叔铵盐和季铵盐；非离子性表面活性剂包括长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和聚醚类；两性离子表面活性剂包括脂肪酰胺丙基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱和烷基二甲基磺乙基甜菜碱；
步骤S102中所述锌镁铝镀层成分为质量百分比成分：Al0.5～6.0％，Mg0.1～3.0％，余量为Zn及不可避免的杂质；
含有非反应性表面活性剂的水溶液的pH为4～9；表面活性剂的浓度≥3.0g/L；控制湿膜厚度≥1.0μm。
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