對(duì)金屬基材進(jìn)行表面處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對(duì)帶有基于Zn基的保護(hù)涂層的金屬基材、特別是鋼板進(jìn)行表面 處理的方法，其中，將含氯化物的溶液施加到該保護(hù)涂層上，并且由此至少區(qū)域式地構(gòu)造出 具有水鋅礦和氯硒鋅石的防腐蝕層。
【背景技術(shù)】
[0002] 由現(xiàn)有技術(shù)公知，鋼板配設(shè)有基于Zn-Al-Mg基的保護(hù)涂層，以便因此提高鋼板的 耐腐蝕性。然而意外地，這種經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板示出了相對(duì)強(qiáng)烈地波動(dòng)的耐腐蝕性。
[0003] 對(duì)這些經(jīng)保護(hù)涂覆的鋼板實(shí)施的腐蝕測(cè)試根據(jù)DIN EN ISO 9227 (NSS)通過(guò)使用 含水的、5%的NaCl溶液（用NaOH調(diào)節(jié)了 pH值）示出，構(gòu)造出了帶有水滑石、水鋅礦和氯硒 鋅石作為組分的腐蝕層（〃XPS investigation on the surface chemistry of corrosion products on ZnMgAI-coated steel", Duchoslav et al.，A0FA 2012，"對(duì)于在 ZnMgAl 涂覆 的鋼上進(jìn)行的表面化學(xué)腐蝕產(chǎn)品的XPS分析"，Duchoslav等人，AOFA 2012)。在腐蝕層中， 水鋅礦Zb5 (CO3) 2 (OH) 6的濃度明顯高于氯硒鋅石Zn 5 (OH) SC12 · H2O的濃度。此外，在腐蝕層 中還有水滑石（Zn，Mg)6Al2(0H) 16C03*4H20。此外，氯硒鋅石是公知的，其具有相對(duì)于水鋅礦 提高了的耐腐蝕性。
[0004] 為了提高氯硒鋅石的濃度，文獻(xiàn)W02012/091385A2建議將基于Zn基的保護(hù)涂層中 的Al和Mg的重量比如下地調(diào)整，使得在發(fā)生腐蝕時(shí)氯硒鋅石的形成得到簡(jiǎn)化。所建議的 是：在保護(hù)涂層中Al相對(duì)于（Mg+Al)的商應(yīng)當(dāng)位于0. 38至0. 48的范圍中。不利的是，這 樣的成分規(guī)定必然導(dǎo)致相對(duì)高的耗費(fèi)，特別是當(dāng)應(yīng)借助熱浸鍍層方法將保護(hù)涂層涂裝到板 材上時(shí)，也就是說(shuō)，該方法的再現(xiàn)性僅能困難地確保。此外，這種類型的規(guī)定通常僅促成了 在一方面是改進(jìn)了的腐蝕特性與另一方面的機(jī)械、化學(xué)和/或電性能的不期望的改變之間 的折衷。因此，以這種方式經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板的可用性會(huì)明顯受到限制。
[0005] 此外，對(duì)于鋼板，文獻(xiàn) JPOl 127683A、JP04165082A 和文獻(xiàn) JP2011168855A 示出了含 有Zn、Mg和/或Al的涂層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明提出了下述任務(wù)：由開(kāi)頭所描述的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，以如下方式對(duì)帶有 基于Zn基的保護(hù)涂覆的板材進(jìn)行表面處理的方法進(jìn)行改進(jìn)，即，使得抗腐蝕性得到提高， 降低該抗腐蝕性的波動(dòng)范圍，并且加速這種板材的制作。此外，應(yīng)確保該方法的高再現(xiàn)性， 而且該方法能夠不依賴于基于Zn基的保護(hù)涂層的組成地被應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明由此解決了所提出的任務(wù)，即，為了在防腐蝕層中構(gòu)造出相對(duì)于水鋅礦份 額提高了的氯硒鋅石份額，該經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的基材與借助酸將PH值調(diào)整到4至6范圍中的 且具有1. 8重量百分比至18. 5重量百分比的氯化物的溶液發(fā)生反應(yīng)。
[0008] 如果該經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的基材與借助酸將pH值調(diào)整到4至6范圍中的且具有1. 8 重量百分比至18. 5重量百分比的氯化物的溶液發(fā)生反應(yīng)，那么可以因而實(shí)現(xiàn)特別有利的 在保護(hù)涂層上的防腐蝕層。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的、特別是基于水的溶液可以顯著促進(jìn)在 經(jīng)處理的或者經(jīng)腐蝕的保護(hù)涂層表面上構(gòu)造出氯硒鋅石。特別是可以對(duì)防腐蝕層的組成如 下地在一個(gè)方向上進(jìn)行影響：使得在該組成中始終構(gòu)造有相對(duì)于水鋅礦份額提高了的氯硒 鋅石份額。由此可以肯定地預(yù)計(jì)出保護(hù)涂層基材有高的耐腐蝕性。此外，對(duì)保護(hù)涂層進(jìn)行 的定向的處理或腐蝕可以不依賴于基于Zn基的保護(hù)涂層的組成地實(shí)施，也就是說(shuō)，在保護(hù) 涂層的抗腐蝕性方面，所提到的成分都能得到改進(jìn)。因此，可以提供能夠通用地應(yīng)用的且能 夠再現(xiàn)的方法，其中，可以明顯降低熱浸鍍層方法對(duì)于抗腐蝕性的影響或者熱浸鍍層方法 在層厚度本身的通用性和組成方面的波動(dòng)范圍。
[0009] 然而特別地，根據(jù)本發(fā)明的用于提高抗腐蝕性的方法的特征可以在于，該保護(hù)涂 層具有Zn-Al-Mg基，在該保護(hù)涂層上面施加具有氯化物的溶液，并且由此至少區(qū)域式地構(gòu) 造出具有水鋅礦、氯硒鋅石和水滑石的防腐蝕層。由此可以實(shí)現(xiàn)：至少區(qū)域式地構(gòu)造出具有 水鋅礦、氯硒鋅石和水滑石的防腐蝕層。確切的說(shuō)，保護(hù)涂層對(duì)腐蝕敏感的且處于表面的金 屬間相可以被添加以氯硒鋅石來(lái)變得更加抗腐蝕。此外，由此構(gòu)造出相對(duì)堅(jiān)固的表面涂層， 這又能夠促成保護(hù)涂層的提高了的機(jī)械強(qiáng)度。隨后，可以將由此實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的用于其他層 (例如漆或類似物）的可連接性在該保護(hù)涂層上使用。此外，由于溶液的提高了的氯化物份 額而加速了對(duì)在耐腐蝕性方面改進(jìn)了的保護(hù)涂層的制作，并因而可以相對(duì)快速地實(shí)施該方 法。
[0010] 具有5重量百分比至30重量百分比的NaCl的溶液證實(shí)是特別有利的。其不僅能 廉價(jià)而簡(jiǎn)單地制作，該溶液還具有積極的工藝過(guò)程的影響。5重量百分比至10重量百分比 的NaCl是特別良好地適合的，以便在該溶液中提供對(duì)于該方法足夠高的氯化物份額。
[0011] 如果用HCl來(lái)調(diào)整該溶液的pH值，那么由此不僅可以加速促進(jìn)在尤其是構(gòu)造出氯 硒鋅石的方向上的腐蝕反應(yīng)，而且還在溶液的成分?jǐn)?shù)量方面使溶液的組成保持不變。這對(duì) 該方法的可再現(xiàn)性產(chǎn)生積極作用。
[0012] 證明特別有利的是，施加到保護(hù)涂層上的溶液由水、NaCl和HCl構(gòu)成。當(dāng)然，這種 溶液也仍會(huì)具有由制作造成的不可避免的雜質(zhì)。這種（因而是待簡(jiǎn)單地制作的）溶液會(huì)特 別是在與Zn-Al-Mg保護(hù)涂層發(fā)生反應(yīng)時(shí)被證明是特別有利的，其中，在該保護(hù)涂層的經(jīng)處 理區(qū)域中形成了超過(guò)80%的氯硒鋅石份額。
[0013] 相對(duì)高的份額的氯硒鋅石可以由此得到確保，其方式為，該溶液與該涂層最多20 分鐘長(zhǎng)地進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的方法甚至可以在這種相對(duì)短的反應(yīng)時(shí)間中確保特別快速 的流程并且因此也適用于工業(yè)目的。
[0014] 如果在與溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)為金屬基材加載陽(yáng)極，那么該溶液與保護(hù)涂層的反應(yīng)時(shí) 間還可以進(jìn)一步降低。
[0015] 如果把該溶液的溫度調(diào)整到30攝氏度至60攝氏度的范圍，那么可以促進(jìn)氯硒鋅 石的構(gòu)造，并且因此進(jìn)一步加速該方法。
[0016] 特別是對(duì)于基于Zn基的保護(hù)涂層，本發(fā)明的特征可以在于，該保護(hù)涂層借助熱浸 鍍層方法施加到板材上（也就是在板材上生成）。也就是說(shuō)，熱浸鍍層方法的公知的參數(shù)波 動(dòng)（其可以影響由此構(gòu)造的保護(hù)涂層的抗腐蝕性）因而能夠得到補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的方法 因此可以特別是能夠再現(xiàn)地確保在板材上的極高的防腐蝕性。
[0017] 如果溶液與保護(hù)涂層的反應(yīng)構(gòu)造出具有150nm至I. 5m范圍內(nèi)的層厚度的防腐蝕 層，那么可以得到足夠堅(jiān)固的具有氯硒鋅石的反應(yīng)層，以便因而可再現(xiàn)地提高經(jīng)保護(hù)涂覆 的基材的耐腐蝕性。
[0018] 如果溶液與保護(hù)涂層的反應(yīng)構(gòu)造出具有至少80%份額、特別是至少90%份額的 氯硒鋅石的防腐蝕層，那么基于Zn基的保護(hù)涂層的化學(xué)耐受性可以進(jìn)一步得到提高。
[0019] 特別是對(duì)于Zn-Al-Mg保護(hù)涂層，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征可以在于，其中，Al/ (Al+Mg)的商位于0. 5至I. 0的范圍中，特別是AV(A1+Mg)的商為0. 5。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面，憑借實(shí)施例示例性地進(jìn)一步闡明本發(fā)明：
[0021] 為了證實(shí)所獲得的改進(jìn)的耐腐蝕性，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)兩個(gè)涂覆有Zn-Al-Mg的鋼板 用由NaCl、HCl和水連同不可避免的由制作造成的雜質(zhì)組成的溶液進(jìn)行表面處理，并且與 沒(méi)有進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的表面處理的、涂覆有Zn-Al-Mg的鋼板進(jìn)行對(duì)比。將Zn-Al-Mg保護(hù) 涂層的AV (Al+Mg)的商調(diào)整至0. 5。
[0022] 所研究的經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板在表1中列舉：
[0024] 表1 :所研究的經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板1、2、3的概況
[0025] 用根據(jù)本發(fā)明的溶液處理的、經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板分別示出了堅(jiān)固的防腐蝕層， 其帶有150nm至I. 5m范圍的層厚度。
[0026] 對(duì)于經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板2,在30攝氏度程度的溶液溫度以及10分鐘之后就已經(jīng) 實(shí)現(xiàn)Zn-Al-Mg保護(hù)涂層的提高了的抗腐蝕性，其中，在該溶液與保護(hù)涂層進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，施 加陽(yáng)極負(fù)載（20V，50Am 2)。
[0027] 對(duì)于經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的鋼板3,在60攝氏度程度的溶液溫度以及20分鐘之后就已經(jīng) 實(shí)現(xiàn)Zn-Al-Mg保護(hù)涂層的這種提高了的抗腐蝕性。在此可以省去對(duì)該保護(hù)涂層進(jìn)行的陽(yáng) 極負(fù)載。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)帶有基于Zn基的保護(hù)涂層的金屬基材、特別是鋼板進(jìn)行表面處理的方法，其 中，將含氯化物的溶液施加到該保護(hù)涂層上，并且由此至少區(qū)域式地構(gòu)造出具有水鋅礦和 氯硒鋅石的防腐蝕層，其特征在于，為了在防腐蝕層中構(gòu)造出相對(duì)于水鋅礦份額提高了的 氯硒鋅石份額，經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的基材與借助酸將pH值調(diào)整到4至6的范圍中的且具有1. 8 重量百分比至18. 5重量百分比的氯化物的溶液發(fā)生反應(yīng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述保護(hù)涂層具有Zn-Al-Mg基，在所述保 護(hù)涂層上施加具有氯化物的溶液，并且由此至少區(qū)域式地構(gòu)造出具有水鋅礦、氯硒鋅石和 水滑石的防腐蝕層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶液具有5重量百分比至30重 量百分比的NaCl，特別是5重量百分比至10重量百分比的NaCl。4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，用HC1來(lái)調(diào)整所述溶液的pH值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，施加到所述保護(hù)涂層上的溶液由水、NaCl 和HC1構(gòu)成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述溶液與涂層最多20分 鐘長(zhǎng)地進(jìn)行反應(yīng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在與所述溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)為 所述金屬基材加載陽(yáng)極。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述溶液的溫度調(diào)整到 30攝氏度至60攝氏度的范圍。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助熱浸鍍層方法將基于 Zn基的保護(hù)涂層施加到板材上。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述溶液與所述保護(hù)涂層 的反應(yīng)構(gòu)造出了具有150nm至1. 5m范圍內(nèi)的層厚度的防腐蝕層。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述溶液與所述保護(hù)涂層 的反應(yīng)構(gòu)造出了具有至少80%份額、特別是至少90%份額的氯硒鋅石的防腐蝕層。12. 根據(jù)權(quán)利要求2至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于Zn-Al-Mg保護(hù)涂層， AV(A1+Mg)的商位于0. 5至1. 0的范圍中，優(yōu)選是0. 5。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對(duì)帶有基于Zn基的保護(hù)涂層的金屬基材、特別是鋼板進(jìn)行表面處理的方法，其中，將含氯化物的溶液施加到該保護(hù)涂層上，并且由此至少區(qū)域式地構(gòu)造出具有水鋅礦和氯硒鋅石的防腐蝕層。為了提高保護(hù)涂層的抗腐蝕性或者為了在流程和可再現(xiàn)性方面改進(jìn)該方法而建議，為了在防腐蝕層中構(gòu)造出相對(duì)于水鋅礦份額提高了的氯硒鋅石份額，經(jīng)過(guò)保護(hù)涂覆的基材與借助酸將pH值調(diào)整到4至6的范圍中的且具有1.8重量百分比至18.5重量百分比的氯化物的溶液發(fā)生反應(yīng)。
【IPC分類】C25D11/34, C23C22/53
【公開(kāi)號(hào)】CN105378153
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480030642
【發(fā)明人】杰拉爾德·拉肯內(nèi)達(dá), 卡爾-海因茨·施特洛恩貝格爾
【申請(qǐng)人】奧鋼聯(lián)鋼鐵公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2014年4月29日
【公告號(hào)】EP2992127A1, US20160083828, WO2014176621A1