專利名稱：鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑及其處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼板表面潤滑處理劑及其處理方法，特別涉及一種鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑及其處理方法。
背景技術：
鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板及合金化熱鍍鋅鋼板)具有優(yōu)越的耐腐蝕性能與表面質量，以及良好的焊接性與涂裝性，廣泛應用于各類汽車車體板。汽車，特別是轎車外板，對其用材要求很高，要求其具有高的表面質量、高的耐腐蝕性能、很好的成形性能。然而鍍鋅純鋅鋼板(無論是電鍍鋅鋼板還是熱鍍鋅鋼板)的鍍鋅層較軟，成形性能差，在沖壓成形時與模具之間的摩擦力大，影響鋼板的成形性，甚至會導致沖壓時鋼板開裂；同時在沖壓成形時，容易產生模具粘鋅現(xiàn)象，影響沖壓件表面質量。對于合金化熱鍍鋅鋼板，當合金層鐵含量低時，在沖壓加工成形時，其與模具之間的摩擦力亦很大，鋼板沖壓成形性亦差，甚至亦會發(fā)生鋼板沖壓開裂。而提高合金層的鐵含量，鍍層的表面硬度得以提高，鋼板沖壓成形性提高，但同時又容易產生合金層的粉化脫落。
為解決上述的鍍鋅層軟引起的沖壓成形性差、模具粘鋅，以及粉化脫落問題，在日本專利特開平1-319661號公報中，提出了在熱鍍鋅或合金化熱鍍鋅層上再電鍍一層硬質的鐵系合金層。這一技術雖然可以較好地解決上述問題，但是該辦法需在熱鍍鋅或熱鍍鋅合金化后作進一步的電鍍處理，不僅工序復雜，而且生產成本也高。
在中國專利CN01807998.9“合金化熱鍍鋅鋼板及其制造方法”中，提供了一種可以獲得良好沖壓成形性和耐粉化性的合金化熱鍍鋅鋼板的生產技術。該技術采用使鍍鋅層和高溫水蒸氣接觸，或在氧濃度20％以上的氛圍中加熱，或在含象過氧化氫、硝酸的氧化劑溶液中氧化等方法在經過調質軋制的鍍層表面上形成一定量的鋅氧化物層，從而改善合金化熱鍍鋅鋼板的沖壓成形性和耐粉化性。按照該技術，鋼板在完成熱鍍鋅合金化并經過調整軋制后、在鍍層表面形成鋅氧化物層之前，需采用一個工序(如浸入氫氧化鈉溶液中處理)去除合金化時產生的、在軋制后仍然存在于鍍層表面的氧化物，同時還要求合金化后的鍍鋅層表面要有一定量的ζ相，否則難以達到該發(fā)明的效果。中國專利CN96121682.4公開了“化學處理性優(yōu)良的潤滑鋼板及其制造方法”，通過在鋼板表面形成硅酸或硅酸鹽的保護膜，該保護膜具有潤滑作用。然而，由于在鋼板表面形成的硅酸或硅酸鹽膜在汽車制造廠的磷化處理工序之前的脫脂處理工序中難以除去，硅酸或硅酸鹽膜對鋼板的磷化處理有不良的影響，會影響鋼板涂裝后的表面質量與耐腐蝕性能。因此按照通常的熱鍍鋅生產技術難以兼顧鋼板的潤滑性能與磷化性能。

發(fā)明內容
由于鍍鋅鋼板鍍層的特性，影響了鋼板的沖壓成形性，使鍍鋅鋼板在沖壓過程中易產生模具粘鋅問題、鍍層粉化問題，導致鋼板沖壓開裂、影響沖壓件的表面質量。
本發(fā)明的目的就是開發(fā)出一種用于鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板)的表面處理劑及處理方法。通過該方法可以在鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板)表面形成一層薄的透明的無機固體膜，該無機固體膜在沖壓成形過程中起到表面潤滑作用，可以提高鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板)的沖壓成形性能，消除或減輕鍍鋅鋼板在沖壓成形過程中的粘鋅與粉化脫落現(xiàn)象。同時該無機固體膜對鋼板在汽車廠沖壓成形后的漆前磷化處理沒有任何不利影響。
本發(fā)明包括表面潤滑處理劑、處理方法兩部分。
本發(fā)明的鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板)表面潤滑處理劑的化學組成主要由下列陽離子與陰離子組成陽離子為選自下列離子中的一種或多種Co、Ni、Fe、Mo、Mn、K、Na、Mg、Ca，陽離子含量總和為0.1～25g/L。陽離子為鋼板表面潤滑膜的成膜物質之一，當陽離子含量低于0.1g/L時，起不到潤滑鋼板表面的作用，而含量超過25g/L時，也可獲得很好的潤滑鋼板表面作用，但是處理成本提高。
陰離子為選自下列離子中的一種或多種SO42-、MoO42-、PO43-、MnO4-、F-，陰離子含量總和為1～100g/L。陰離子為鋼板表面潤滑膜的成膜物質之一，當陰離子含量低于1g/L時，起不到潤滑鋼板表面的作用，而含量超過100g/L時，雖然也可獲得很好的潤滑鋼板表面作用，但是處理成本提高。其中的F離子是針對熱鍍鋅鋼板表面由于存在Al等氧化物質而導致反應活性降低的情況加入的，添加F離子可以改善表面活性。F離子的添加量為0～1g/L。
處理劑溶液的pH值控制為0.5～8。pH值低于0.5時，處理劑對鋼板鍍層表面的腐蝕性太大，對表面質量有不利的影響，而pH值高于8時，處理劑與鋼板鍍層表面的反應性差，難以在鍍層表面上形成本發(fā)明所述的潤滑膜，而且會發(fā)生其它腐蝕行為。
處理劑組成除上述離子外，當處理劑的pH值大于5時，為提高處理劑的穩(wěn)定性，防止處理劑發(fā)生沉淀，可添加適量的絡合劑，添加的絡合劑為EDTA、草酸、酒石酸、氨基乙酸中的一種或多種，絡合劑的含量通常不超過上述陽離子含量的5倍。絡合劑含量過高亦不利于成膜。
根據(jù)本發(fā)明，鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板)表面潤滑處理劑的化學組成中，陽離子含量總和較佳為0.6～10g/L，最佳為1～5g/L。
陰離子含量總和較佳為3～50g/L，最佳為5～20g/L。
處理劑溶液的pH值較佳為1.5～6.5，最佳為2.0～4.5。
絡合劑含量較佳為陽離子含量總和的0.5～2倍，最佳為0.5～1倍。
下面敘述本發(fā)明的鍍鋅鋼板(熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板)表面潤滑處理的處理方法。
表面潤滑處理劑溶液溫度控制在常溫下，通常為5～35℃。
鋼板完成鍍鋅或完成熱鍍鋅合金化，并冷卻至常溫下后，采用噴林或浸漬方法將表面潤滑處理劑溶液均勻地分布于鋼板鍍層表面，然后采用擠干輥擠干，并用熱風或冷風吹干。
也可以用輥涂的方法代替噴林與浸漬方法，將表面潤滑處理劑溶液均勻地涂在鋼板鍍層表面，然后用熱風或冷風吹干。
從鋼板浸入表面潤滑處理劑溶液中起到用熱風或冷風吹干，這一過程時間為0.5秒鐘以上。


圖1是未經表面潤滑處理的合金化熱鍍鋅鋼板鍍層表面形貌(SEM圖像)圖2是經表面潤滑處理后的合金化熱鍍鋅鋼板鍍層表面形貌(SEM圖像)圖3是未經表面潤滑處理的熱鍍鋅鋼板的磷化膜表面形貌(SEM圖像)圖4是經表面潤滑處理的熱鍍鋅鋼板的磷化膜表面形貌(SEM圖像)圖5是未經表面潤滑處理的合金化熱鍍鋅鋼板的磷化膜表面形貌(SEM圖像)圖6是經表面潤滑處理的合金化熱鍍鋅鋼板的磷化膜表面形貌(SEM圖像)
具體實施例方式下面是本發(fā)明技術實施應用的例子。
實施例中的試樣原板為熱鍍鋅鋼板和合金化熱鍍鋅鋼板兩種。試驗用的熱鍍鋅鋼板和合金化熱鍍鋅鋼板表面無油，無其它臟物。試樣在常溫下浸入常溫的處理劑溶液中，1秒鐘后取出擠干，并用冷風吹干。
經處理后的熱鍍鋅鋼板和合金化熱鍍鋅鋼板表面涂上適量的防銹潤滑油，并放置24小時，采用平板滑動法測量其表面的摩擦系數(shù)，測量條件如下壓頭壓力為3000N，滑動速度為500mm/min，滑動距離為110mm。結果如表1、2所示。
以同樣的熱鍍鋅鋼板和合金化熱鍍鋅鋼板(未經上述表面潤滑處理)作為對比例試樣，以與上述相同的條件進行表面摩擦系數(shù)測量。結果如表1、2所示。
采用汽車廠所用的磷化工藝，對經過本發(fā)明表面潤滑處理后的熱鍍鋅鋼板、合金化熱鍍鋅鋼板(上述實施例1～實施例16試樣)以及上述對比例1～2試樣在相同條件下進行磷化試驗，并測定磷化膜的重量(結果如表1、2所示)，同時通過圖3、4、5、6觀察磷化膜的形貌。
同時以完全相同的條件，測量了相應合金化熱鍍鋅鋼板在不涂油狀態(tài)下的表面摩擦系數(shù)，結果如表2所示。
表1、熱鍍鋅鋼板表面潤滑處理試驗結果

表2、合金化熱鍍鋅鋼板表面潤滑處理試驗結果

上述試驗結果說明，熱鍍鋅鋼板以及合金化熱鍍鋅鋼板經過本發(fā)明表面潤滑處理后的表面摩擦系數(shù)都明顯下降，這表明本發(fā)明的表面潤滑處理可提高熱鍍鋅鋼板以及合金化熱鍍鋅鋼板的沖壓成形性能。
通過SEM(掃描電子顯微鏡)觀察，參照圖1、2，說明經過本發(fā)明表面潤滑處理后的熱鍍鋅鋼板/合金化熱鍍鋅鋼板的鍍鋅層表面形貌與處理前的相比沒有變化，仍為清晰的原始鍍層表面形貌。說明本發(fā)明表面潤滑處理后形成的膜薄而透明。
上述結果則說明了，本發(fā)明表面潤滑處理不僅能降低熱鍍鋅鋼板以及合金化熱鍍鋅鋼板的表面摩擦系數(shù)，提高鋼板的沖壓成形性能，而且對鋼板的磷化性能沒有不利影響。
權利要求
1.一種鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，表面潤滑處理劑的化學組成主要由下列陽離子與陰離子組成陽離子為選自下列離子中的一種或多種Co、Ni、Fe、Mo、Mn、K、Na、Mg、Ca，陽離子含量總和為0.1～25g/L；陰離子為選自下列離子中的一種或多種SO42-、MoO42-、PO43-、MnO4-、F-，陰離子含量總和為1～100g/L。
2.根據(jù)權利要求1所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是處理劑溶液的pH值為0.5~8。
3.根據(jù)權利要求1所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是當處理劑溶液的pH值大于5時，添加的絡合劑為EDTA、草酸、酒石酸、氨基乙酸中的一種或多種，絡合劑的含量不超過上述陽離子含量的5倍。
4.根據(jù)權利要求1所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是陽離子含量總和為0.6~10g/L。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是陽離子含量總和為1~5g/L。
6.根據(jù)權利要求1所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是陰離子含量總和為3~50g/L。
7.根據(jù)權利要求1或6所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是陰離子含量總和為5~20g/L。
8.根據(jù)權利要求2所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是處理劑溶液的pH值為1.5~6.5。
9.根據(jù)權利要求2或8所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是處理劑溶液的pH值為為2.0~4.5。
10.根據(jù)權利要求3所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是絡合劑含量為陽離子含量總和的0.5～2倍。
11.根據(jù)權利要求3或10所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，其特征是絡合劑含量為陽離子含量總和的0.5～1倍。
12.權利要求1所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑的處理方法，其特征是處理過程包括a，表面潤滑處理劑溶液溫度控制在5～35℃常溫下；b，鋼板完成鍍鋅或完成熱鍍鋅合金化，并冷卻至常溫下后，采用噴林或浸漬方法將表面潤滑處理劑溶液均勻地分布于鋼板鍍層表面，然后采用擠干輥擠干，并用熱風或冷風吹干。
13.根據(jù)權利要求12所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑的處理方法，其特征是用輥涂的方法代替噴林與浸漬方法，將表面潤滑處理劑溶液均勻地涂在鋼板鍍層表面，然后用熱風或冷風吹干。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑的處理方法，其特征是從鋼板浸入表面潤滑處理劑溶液中起到用熱風或冷風吹干，這一過程時間為0.5秒鐘以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼板表面潤滑處理劑及其處理方法，特別涉及一種鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑及其處理方法。主要是解決鍍鋅鋼板在沖壓過程中易產生模具粘鋅、鍍層粉化、鍍鋅層成形性差導致鋼板沖壓開裂、影響沖壓件的表面質量的技術問題。一種鍍鋅鋼板表面潤滑處理劑，表面潤滑處理劑的化學組成主要由下列陽離子與陰離子組成陽離子為選自下列離子中的一種或多種Co、Ni、Fe、Mo、Mn、K、Na、Mg、Ca，陽離子含量總和為0.1～25g/L；陰離子為選自下列離子中的一種或多種SO
文檔編號C23C22/05GK1986754SQ20051011185
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者溫乃盟, 鄭建平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司