專利名稱：一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，具體的說(shuō)是一種用于鍍鋅板涂裝前處理的、以提高涂層結(jié)合力和耐蝕性為目的的無(wú)鉻型鈍化劑。
背景技術(shù)：
鋼板表面鍍鋅是提高鋼板防腐能力的常用手段，由于鍍鋅層在空氣中尤其是潮濕環(huán)境中容易被腐蝕形成白斑，所以必須在鍍鋅后進(jìn)行鈍化處理，以提高其耐蝕性能。經(jīng)過(guò)表面鈍化，可以有效防止白銹生成，同時(shí)起到增加鍍層表面光澤的作用。傳統(tǒng)上普遍采用的是鉻酸鹽鈍化處理，該工藝簡(jiǎn)單、成本低、膜結(jié)合力好、耐蝕性高，同時(shí)具有自我修復(fù)能力和再加工性，成為世界各國(guó)的常規(guī)鈍化手段。但是由于六價(jià)鉻屬致癌物質(zhì)，其產(chǎn)品及其生產(chǎn)過(guò)程會(huì)對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害，所以，世界各國(guó)已開(kāi)始立法，禁止使用或盡量避免鉻酸鹽鈍化 工藝。因此，開(kāi)發(fā)出新的無(wú)鉻工藝來(lái)取代傳統(tǒng)的鈍化工藝，是適應(yīng)新時(shí)代環(huán)保大趨勢(shì)，保持和提高鍍鋅產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需要。從各國(guó)研發(fā)情況看，研發(fā)工作集中在鈍化工藝的無(wú)鉻替代物上。研究?jī)?nèi)容包括無(wú)機(jī)物鈍化、有機(jī)物鈍化以及無(wú)機(jī)-有機(jī)聯(lián)合鈍化。無(wú)機(jī)物鈍化方法主要是用鑰酸鹽、磷酸鹽、稀土金屬鹽、硅酸鹽來(lái)代替鉻酸鹽進(jìn)行鈍化。有機(jī)物鈍化技術(shù)主要是有機(jī)硅烷。有機(jī)硅烷是在同一個(gè)分子里含有無(wú)機(jī)和有機(jī)反應(yīng)性基團(tuán)的硅基雜化物，基本分子式為R(CH2)nSi (OR)3,其中OR是可水解的基團(tuán)，R是有機(jī)官能團(tuán)。硅烷水解后轉(zhuǎn)變成硅醇，硅醇可以與金屬表面的氧化物或羥基反應(yīng)形成Si-O-Me鍵(Me為金屬)，硅醇自身之間也會(huì)縮合交聯(lián)在金屬表面形成一層保護(hù)膜；硅烷偶聯(lián)劑作為一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的硅化合物對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物都有較好的結(jié)合強(qiáng)度，故硅烷可在無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)不同的材料連接起來(lái)，這樣就有效地改善了界面層的膠結(jié)強(qiáng)度，提高了漆膜對(duì)基體的結(jié)合力，同時(shí)也提高了材料的抗腐蝕能力。對(duì)單一的無(wú)機(jī)物鈍化或有機(jī)物鈍化的研究結(jié)果表明，其鈍化產(chǎn)品的綜合性能與含鉻鈍化產(chǎn)品相比仍有差距，而無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合鈍化體系方面則取得較為顯著的進(jìn)展。與單一鈍化體系相比，復(fù)合鈍化體系的耐蝕性明顯提高。近年發(fā)展較快的是硅烷協(xié)同稀土鹽鈍化技術(shù)。稀土鈍化工藝可以有效提高鋅的耐腐蝕性能，稀土轉(zhuǎn)換膜對(duì)金屬的腐蝕防護(hù)效果與鉻酸鹽相當(dāng)，但是稀土在金屬表面成膜不均勻，而且附著力不夠高，導(dǎo)致鈍化膜易脫落，采用硅烷偶聯(lián)劑連接金屬表面和稀土鈍化膜，可以改善稀土鈍化的不足，初步結(jié)果表明，有機(jī)分子與無(wú)機(jī)分子間的協(xié)同緩蝕作用可以提高鍍層的耐蝕效率，效果明顯優(yōu)于鉻酸鹽鈍化。目前，無(wú)鉻鈍化配方及技術(shù)已經(jīng)取得了積極進(jìn)展。這項(xiàng)研究，除了要求安全環(huán)保、耐腐蝕性強(qiáng)之外，還應(yīng)滿足價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、鈍化時(shí)間短、易于在線鈍化、鈍化產(chǎn)品表面不影響鍍鋅鋼板后續(xù)涂裝處理等條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可用于鍍鋅板表面處理的無(wú)鉻型鈍化劑及其制備方法，以提高其與涂層的結(jié)合力及其耐蝕性，以擴(kuò)大此類材料的有效應(yīng)用范圍；與其它處理工藝相比，本工藝具有無(wú)毒環(huán)保，使用方便，處理效果好等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，其特征在于以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組成
有機(jī)硅烷15-20g/L
磺基水楊酸6-10g/L
輔助成膜劑3-5g/L
氟化鈉l_3g/L
鑰酸鈉l_5g/L
稀土鹽0. 3-0. 6g/L
硅酸鈉0. 1-0. 3g/L
水余量
有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，其特征在于所述的有機(jī)硅烷為1，2_雙(三乙氧基硅基)乙烷；所述的輔助成膜劑為偏硅酸鈉和偏硼酸鈉中的一種或混合物；所述的稀土鹽為硝酸鈰和氯化鈰中的一種或混合物。有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1)按組成原料的配方中1，2-雙(三乙氧基硅基)乙烷加入三分之二的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤牖腔畻钏幔浞謹(jǐn)嚢韬笾频冒氤善稟 ；
(2)取輔助成膜劑加入余下的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤敕c、鑰酸鈉、稀土鹽和硅酸鈉，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稡待用；
(3)將半成品B加入半成品A中，充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)量其pH值，用硫酸將pH值調(diào)整至I. 5-2. 5之間，制得有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑。本發(fā)明的用法本發(fā)明在鍍鋅板表面處理時(shí)，鍍鋅板工件在脫脂后用3%_5%的本發(fā)明處理劑在10-30°C的條件下處理5-10分鐘，鍍鋅板工件的處理方式為噴淋法或浸潰法。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明表面處理劑能夠在常溫下進(jìn)行鈍化，鈍化時(shí)間短，綠色環(huán)保，不含六價(jià)鉻重金屬離子，所形成的致密三維網(wǎng)狀鈍化膜大大提高了鍍鋅板的耐蝕性，同時(shí)具有優(yōu)良的涂層結(jié)合力；該鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑制備工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)際生產(chǎn)。


圖I不同鈍化處理試樣的陰極極化曲線圖，圖中I為鉻酸鹽鈍化處理，2為無(wú)鉻鈍化處理，3為未鈍化處理。
具體實(shí)施例方式 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例I :一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組成
I, 2-雙(三乙氧基硅基)乙烷15g/L
磺基水楊酸6g/L
偏娃酸鈉3g/L
氟化鈉2g/L
鑰酸鈉2g/L
硝酸鈰0. 5g/L
硅酸鈉0. 2g/L
水余量
所述的一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑制備方法包括下述步驟
(1)取上述配方中1，2-雙(三乙氧基硅基)乙烷加入三分之二的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤牖腔畻钏?，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稟 ；
(2)取偏硅酸鈉加入余下的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤敕c、鑰酸鈉、硝酸鈰和硅酸鈉，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稡待用；
(3)將半成品B加入半成品A中，充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)量其pH值，用硫酸將pH值調(diào)整至I. 5-2. 5之間，制得一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑。實(shí)施例2
有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組
成
1,2-雙(三乙氧基硅基)乙烷18. Og/L
磺基水楊酸7. Og/L
偏硅酸鈉3. Og/L
氟化鈉2. Og/L
鑰酸鈉5. Og/L
硝酸鋪0. 3g/L
硅酸鈉0. lg/L
水余量
所述的一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑制備方法包括下述步驟
(1)取上述配方中1，2-雙(三乙氧基硅基)乙烷加入三分之二的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤牖腔畻钏?，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稟 ；
(2)取偏硅酸鈉加入余下的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤敕c、鑰酸鈉、硝酸鈰和硅酸鈉，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稡待用；
(3)將半成品B加入半成品A中，充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)量其pH值，用硫酸將pH值調(diào)整至I. 5-2. 5之間，制得一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑。實(shí)施例3
有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組
成
I, 2-雙(三乙氧基硅基)乙烷15g/L磺基水楊酸6. Og/L
偏硼酸鈉3. Og/L
氟化鈉I. 5g/L
鑰酸鈉2. Og/L
氯化鈰0.6g/L
硅酸鈉0. 3g/L
水余量
所述的一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑制備方法包括下述步驟
(1)取上述配方中1，2-雙(三乙氧基硅基)乙烷加入三分之二的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤牖腔畻钏?，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稟 ；
(2)取偏硼酸鈉加入余下的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤敕c、鑰酸鈉、氯化鈰和硅酸鈉，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稡待用；
(3)將半成品B加入半成品A中，充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)量其pH值，用硫酸將pH值調(diào)整至I. 5-2. 5之間，制得一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑。實(shí)施例4:
有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組
成
I, 2-雙(三乙氧基硅基)乙烷20. Og/L
磺基水楊酸8. 5g/L
偏娃酸鈉3. 5g/L
氟化鈉I. 5g/L
鑰酸鈉2. Og/L
氯化鈰0. 5g/L
硅酸鈉0. 2g/L
水余量
所述的一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑制備方法包括下述步驟
(1)取上述配方中1，2-雙(三乙氧基硅基)乙烷加入三分之二的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤牖腔畻钏?，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稟 ；
(2)取偏硅酸鈉加入余下的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤敕c、鑰酸鈉、氯化鈰和硅酸鈉，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稡待用；
(3)將半成品B加入半成品A中，充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)量其pH值，用硫酸將pH值調(diào)整至I. 5-2. 5之間，制得一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑。實(shí)施例5
一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組成
1,2-雙(三乙氧基硅基)乙烷19. 0g/L
磺基水楊酸8. 0g/L
偏硼酸鈉4. 0g/L
氟化鈉2. 5g/L
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，其特征在干以體積I升計(jì)，由下列重量配比的原料組成 有機(jī)硅烷15-20g/L 磺基水楊酸6-10g/L 輔助成膜劑3-5g/L 氟化鈉l_3g/L 鑰酸鈉l_5g/L 稀土鹽O. 3-0. 6g/L 硅酸鈉O. 1-0. 3g/L 水余量 根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑，其特征在于所述的有機(jī)硅烷為1，2-雙(三こ氧基硅基)乙焼;所述的輔助成膜劑為偏硅酸鈉和偏硼酸鈉中的ー種或混合物；所述的稀土鹽為硝酸鈰和氯化鈰中的ー種或混合物。
2.一種如權(quán)利要求I所述的有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按組成原料的配方中1，2-雙(三こ氧基硅基)こ烷加入三分之ニ的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤牖腔畻钏幔浞謹(jǐn)嚢韬笾频冒氤善稟 ； (2)取輔助成膜劑加入余下的水中，充分?jǐn)嚢璐渫耆芙夂笤僭谄渲屑尤敕c、鑰酸鈉、稀土鹽和硅酸鈉，充分?jǐn)嚢韬笾频冒氤善稡待用； (3)將半成品B加入半成品A中，充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)量其pH值，用硫酸將pH值調(diào)整至I.5-2. 5之間，制得有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)硅烷為主要成分的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑及其制備方法，本發(fā)明的鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑以體積1升計(jì)，由下列重量配比的原料組成有機(jī)硅烷15-20g/L、磺基水楊酸6-10g/L、輔助成膜劑3-5g/L、氟化鈉1-3g/L、鉬酸鈉1-5g/L、稀土鹽0.3-0.6g/L、硅酸鈉0.1-0.3g/L、pH調(diào)整劑少量、余量為水。本發(fā)明表面處理劑能夠在常溫下進(jìn)行鈍化，鈍化時(shí)間短，綠色環(huán)保，不含六價(jià)鉻重金屬離子，所形成的致密三維網(wǎng)狀鈍化膜大大提高了鍍鋅板的耐蝕性，同時(shí)具有優(yōu)良的涂層結(jié)合力。該鍍鋅板無(wú)鉻鈍化劑制備工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)際生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23C22/40GK102732869SQ20121017417
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者劉萬(wàn)青, 鄭松林, 饒丹 申請(qǐng)人:合肥華清金屬表面處理有限責(zé)任公司