[發明專利]熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液及其制備方法

有效

• 申請號: 201110054765.X
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102140634A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 劉常升;王雷;安成強;于曉中;王雙紅;于海云;薛艷
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C23C22/36
• 分類號: C23C22/36
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明涉及一種鍍鋅表面處理鈍化液及其制備方法，特別涉及一種熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液及其制備方法。

背景技術

目前普遍采用的鉻酸鹽鈍化處理，對人體和環境都有嚴重危害；為使鈍化膜滿足環保性要求，解決六價鉻的污染問題，擯棄傳統的鉻酸鈍化工藝，開發研究無鉻鈍化工藝技術，已經毋庸置疑的成為金屬鈍化技術發展方向。國內外已開展廣泛的無鉻鈍化技術研究，但均未達到大規模實際應用階段；常見的無鉻鈍化工藝中，有機鈍化耐蝕性好，但附著力和耐熱性能較差，單一無機鈍化耐蝕性略差于有機鈍化；無機與有機物復合鈍化是無機分子或離子和有機分子之間的協同緩蝕和性能互補作用，能夠進一步提高鈍化膜的耐蝕性能。現有的研究無機與有機物復合鈍化工藝體系中，有機組分主要集中于硅烷偶聯劑、水性樹脂和其他有機成膜物質，研究已經取得了一定的成果和進展。

有機硅烷系處理是利用硅烷與熱鍍鋅板表面形成Si-O-Zn化學鍵和硅烷間自縮合成Si-O-Si網絡結構；對侵蝕性介質如Cl^-等起到阻擋隔離作用，來提高抗腐蝕能力，同時Si-OH健也增強了膜與表面聚合物涂層（底漆）的附著能力。但是硅烷膜強度較差容易破損，不具有自愈合能力，而且由于熱鍍鋅板表面不平整可能導致硅烷膜的厚度不均勻，在硅烷膜的破損處或膜層較薄處侵蝕性介質容易接觸熱鍍鋅板，造成熱鍍鋅板腐蝕，所以硅烷裸膜的耐鹽霧腐蝕性能略差于鉻酸鹽鈍化膜。由于硅烷能夠牢固有效地粘合高分子聚合物，在涂敷高分子聚合物涂層后，高分子聚合物彌補了硅烷膜的缺點，使得硅烷膜做為高分子有機涂層的預處理層是具有和鉻酸鹽相同或更優秀的耐蝕性能。另外采用兩種或兩種以上的硅烷復合鈍化處理金屬表面具有很好的耐蝕性，如專利號為6,596,835B1的美國專利公布的“無鉻轉化膜”中采用雙-三乙氧基硅乙烷（BTSE）與γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS）混合配成處理液，耐蝕性良好，但混合硅烷中添加大量的醇從而涉及到揮發性有機物問題。

鋯鈦系鈍化液進行鈍化處理是研究較早，比較可靠，應用較廣的無鉻處理工藝；鈍化液主要為鈦鋯的酸或鹽、氟化物、磷酸或加入有機聚合物，如聚丙烯酸或脂，聚乙烯醇，聚乙烯吡洛烷酮等；這種工藝可以在熱鍍鋅鋼板表面形成一層耐蝕的鈍化膜，其防腐蝕能力同鉻酸鹽接近，已在市場上使用。但該鈍化液也存在鈍化液穩定性差和與表面聚合物涂層（底漆）的附著力不理想等缺陷。

現有研究表面硅烷和無機鈍化液混合處理能過互相彌補彼此的缺點，專利號為CN1614089的中國專利采用混合硅烷和無機鹽復配制得復合鈍化液，具有良好的耐蝕性，但是也不可避免的加入醇類物質改善硅烷之間的相容性和溶解性，涉及揮發性有機物問題。

發明內容

針對現有熱鍍鋅用鈍化液存在的上述問題，本發明提供一種熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液及其制備方法，采用不含醇類的有機物與無機物混合，制備成低揮發性的復合鈍化液。

本發明的熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液的成分按重量百分比為氟鈦酸0.1~0.2%，氟鋯酸0.1~0.2%，含磷酸根物質0.2~0.4%，可溶性氟化物0.01~0.05%，硅烷A?2~3%，硅烷B?2~3%，冰乙酸0.01~0.05%，余量為水和可溶性堿，可溶性堿選用氨水或氫氧化鈉，可溶性堿的含量以熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液的pH=3.0~3.5為準；其中硅烷A選用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS），硅烷B選用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（γ-GPS）；

上述的含磷酸根物質為磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨。

上述的可溶性氟化物為氫氟酸、氟化鈉或氟化銨。

本發明的熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液的制備方法為：

向水中加入硅烷A并攪拌均勻，然后加入冰乙酸并攪拌均勻，再加入硅烷B并攪拌均勻，然后在攪拌條件下依次加入氟鈦酸、氟鋯酸、可溶性氟化物和含磷酸根物質，然后加入可溶性堿調節pH=3.0~3.5；各成分加入量按重量百分比為氟鈦酸0.1~0.2%，氟鋯酸0.1~0.2%，含磷酸根物質0.2~0.4%，可溶性氟化物0.01~0.05%，硅烷A?2~3%，硅烷B?2~3%，冰乙酸0.01~0.05%，余量為水和可溶性堿。

本發明的熱鍍鋅表面處理復合水性鈍化液的使用方法為：

1、將熱鍍鋅鋼板的表面去除油脂；