热镀锌板涂层液及其制备和使用方法技术

本发明专利技术属于热镀锌钢板领域,具体涉及一种热镀锌板涂层液及其制备和使用方法。针对现有技术中热镀锌板涂层液不环保、涂覆后膜层耐蚀性差等问题，本发明专利技术提供一种热镀锌板涂层液，其成分包括：按重量百分比计，每100份水中加入5～20份三价铬混合物、1～20份PH调节剂、1～10份成膜促进剂、5～20份胶体二氧化硅、10～30份水性树脂。本发明专利技术涂层液不含六价铬，不会对人体造成伤害，环保性好；本发明专利技术所述的涂层液，在热镀锌板表面涂覆后制备的热镀锌涂层板具有高耐蚀性，还具有良好的耐指纹性、耐水性、附着性等优良性能，为热镀钢板的钝化提供了一种全新的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热镀锌钢板领域,具体涉及一种热镀锌板涂层液及其制备和使用方法。
技术介绍
热镀锌钢板由于具有优异的加工与使用性能，在家用电器、汽车、建筑等工业领域得到了广泛的应用。但在潮湿环境中，热镀锌板容易被腐蚀，因此一般采用镀层，将钢板作钝化处理。传统的铬酸盐钝化处理，工艺简单，膜结合力好，耐蚀性高，有自我修复能力。常用的铬酸盐中一般为六价铬,其是致癌物质，对人体和环境都有严重危害，因此，含有六价铬的产品受到了严格的限制。为此，国内外大量研究了无铬钝化技术，但其耐蚀性等主要性能无法达到铬酸盐钝化工艺水准。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是传统的热镀锌板涂层液致癌、不环保、涂覆后膜层耐蚀性差等问题。本专利技术解决该技术问题的技术方案为提供一种热镀锌板涂层液及其制备和使用方法，该涂层液环保安全，制备的热镀锌涂层板具有高耐蚀性、优良的耐指纹性、耐水性和附着性。本专利技术提供一种热镀锌板涂层液，其原料包括以下成分：按重量份数计，每100份水中加入5～20份三价铬混合物、1～20份PH调节剂、1～10份成膜促进剂、5～20份胶体二氧化硅、10～30份水性树脂。其中，上述热镀锌板涂层液中，所述的PH调节剂为硅酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸一氢钠、磷酸铵、磷酸一氢钾或四硼酸钠中的的至少一种。其中，上述热镀锌板涂层液中，所述的成膜促进剂为钨酸钠、硫酸羟胺、硝酸钙、硝酸镍、亚硝酸钠、钼酸钠、钼酸钾、高锰酸钾或氯酸钠中的至少一种。其中，上述热镀锌板涂层液中，所述的水性树脂为水性丙烯酸树脂、水性苯丙树脂、水性酚醛树脂、水性聚氨酯、水性有机硅树脂或水性环氧树脂中的至少一种。其中，上述热镀锌板涂层液中，所述的三价铬混合物由六价铬化合物、有机物、酸性物质反应制备而成；制备方法为：每1～5mol六价铬化合物加入100mol水中，充分溶解后加入0.5～15mol有机物，溶解后再加入1～50mol酸性物质，搅拌反应2～10h。其中，上述热镀锌板涂层液中，所述的六价铬化合物为三氧化铬、重铬酸钠、重铬酸钾或重铬酸氨中的至少一种；所述的酸性物质为氢氟酸、磷酸、硫酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、亚硝酸、硝酸、磷酸二氢钠或磷酸二氢钾中的一种；所述的有机物为含有羧基的易溶于水的液体或固体有机物，所述的有机物为植酸、柠檬酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、苯甲酸、水杨酸、乙酸、丙酸、丁酸、马来酸、丁二酸、对羟基苯甲酸、氨基乙酸、氨基丙酸或己二酸中的至少一种。特别的，当酸性物质为一元酸性物质(氢氟酸)时，六价铬化合物与一元酸性物质摩尔比为1﹕3～10；当酸性物质为二元酸性物质(亚磷酸、亚硝酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、磷酸二氢钠或磷酸二氢钾中的一种)时，六价铬化合物与二元酸性物质摩尔比为1﹕1.5～5；当酸性物质为三元酸性物质(磷酸)时，六价铬与三元酸性物质摩尔比为1﹕1～4。其中，上述热镀锌板涂层液中，所述涂层液的PH值为7.5～10。本专利技术还提供一种上述热镀锌板涂层液的制备方法：将三价铬混合物、PH调节剂、成膜促进剂、胶体二氧化硅、水性树脂在水中溶解混合，搅拌均匀即可。本专利技术还提供一种上述热镀锌板涂层液的使用方法：将涂层液涂覆于热镀锌板表面，60～100℃条件下烘干、固化10～30s，制得钝化的热镀锌板。其中，上述热镀锌板涂层液的使用方法中，所述的涂覆厚度为0.2～1.5μm。本专利技术还提供一种由上述使用方法制备得到的钝化的热镀锌板。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种热镀锌板涂层液，该涂层液通过将六价铬化合物还原成三价铬混合物,使涂层液中不含六价铬，不会对人体造成伤害，环保性好；本专利技术所述的涂层液，在热镀锌板表面涂覆后制备的热镀锌涂层板具有高耐蚀性，还具有良好的耐指纹性、耐水性、附着性等优良性能，为热镀钢板的钝化提供了一种全新的方法。具体实施方式本专利技术提供了一种热镀锌板涂层液，其原料包括以下成分：按重量份数计，每100份水中加入5～20份三价铬混合物、1～20份PH调节剂、1～10份成膜促进剂、5～20份胶体二氧化硅、10～30份水性树脂。本专利技术采用三价铬混合物、胶体二氧化硅和水性树脂为主要原料制备热镀锌板涂层液，三价铬混合物主要与镀锌板反应，形成网状膜层骨架；此处的三价铬混合物由六价铬化合物还原而得，具体制备方法为：每1～5mol六价铬化合物加入100mol水中，充分溶解后加入0.5～15mol有机物，溶解后再加入1～50mol酸性物质，搅拌反应2～10h；通过六价铬化合物和有机物以及酸性物质的合适配比,在2～10h内,可以使六价铬化合物全部转化为三价铬,从而使涂层液中不含有六价铬,反应时间必须要在此范围内,才能完全的进行转化。上述热镀锌板涂层液中，所述的六价铬化合物为三氧化铬、重铬酸钠、重铬酸钾或重铬酸氨中的至少一种；所述的酸性物质为氢氟酸、磷酸、硫酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、亚硝酸、硝酸、磷酸二氢钠或磷酸二氢钾中的一种；所述的有机物为含有羧基的易溶于水的液体或固体有机物，所述的有机物为植酸、柠檬酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、苯甲酸、水杨酸、乙酸、丙酸、丁酸、马来酸、丁二酸、对羟基苯甲酸、氨基乙酸、氨基丙酸或己二酸中的至少一种。专利技术人研究发现，当PH≤5时，六价铬可被有机酸全部还原成三价铬，最后稳定存在的涂层液不会含有六价铬，更环保健康。因此，在制备三价铬混合物时，为了使反应PH≤5，从而使六价铬全部还原成三价铬混合物，本专利技术的六价铬化合物与酸性物质的摩尔比为：当酸性物质为一元酸性物质时，六价铬化合物与一元酸性物质摩尔比为1﹕3～10；当酸性物质为二元酸性物质时，六价铬化合物与二元酸性物质摩尔比为1﹕1.5～5；当酸性物质为三元酸性物质时，六价铬与三元酸性物质摩尔比为1﹕1～4。本专利技术涂层液中三价铬混合物加入量过多，则PH调节剂也要增加，涂层液的固含量会增大，进而使涂层中无机成分增加，易出现掉粉等不良现象；三价铬混合物加入量过少，涂层耐蚀性差。为了不掉粉和耐蚀性能好，本专利技术涂层中中适宜添加的三价铬混合物为：每100份水中加入5～20份三价铬混合物。本专利技术中采用胶体二氧化硅作为填充，胶体二氧化硅粒径较小，可填充在膜层骨架中，起封闭作用。市场上的胶体二氧化硅粒径一般为1～50nm，都可达到好的效果。胶体二氧化硅含量过少时，涂层的耐蚀性和耐指纹性降低；胶体二氧化硅过高时，涂层易出现掉粉。为了使涂层不掉粉、且耐蚀性和耐指纹性增强，本专利技术涂层液的适宜胶体二氧化硅添加量为：每100份水中加入5～20份胶体二氧化硅。本专利技术中水性树脂是指水性丙烯酸树脂、水性苯丙树脂、水性酚醛树脂、水性聚氨酯、水性有机硅树脂或水性环氧树脂中的至少一种；这类树脂水溶性强，且具有良好的粘附力，可粘附在热镀锌板表面，也可将胶体二氧化硅和三价铬混合物的膜层骨架结合在一起，水性树脂可显著提高涂层液的浓度，既降低了溶液中Cr含量，更环保，又有助于提升膜厚，即使镀锌机组速度较慢，也可使涂层的膜厚达到要求。水性树脂含量过高时，涂层的耐热性较差；含量过低时，涂层的附着性变差，易出现掉粉等不良现象。为了使涂层液耐热性优良、不掉粉，本专利技术涂层液中水性树脂的适宜添加量为：每100份水中加入10～30份水性树脂。进一步的，为加快成膜速度，本专利技术加入了氧化性物质作为成膜促进剂，促进三价铬络合物与Zn的反应，所述的成膜促进本文档来自技高网...

【技术保护点】
热镀锌板涂层液，其特征在于，原料包括以下成分：按重量份数计，每100份水中加入5～20份三价铬混合物、1～20份PH调节剂、1～10份成膜促进剂、5～20份胶体二氧化硅、10～30份水性树脂。

【技术特征摘要】
1.热镀锌板涂层液，其特征在于，原料包括以下成分：按重量份数计，每100份水中加入5～20份三价铬混合物、1～20份PH调节剂、1～10份成膜促进剂、5～20份胶体二氧化硅、10～30份水性树脂。2.根据权利要求1所述的热镀锌板涂层液，其特征在于：所述的PH调节剂为硅酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸一氢钠、磷酸铵、磷酸一氢钾或四硼酸钠中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的热镀锌板涂层液，其特征在于：所述的成膜促进剂为钨酸钠、硫酸羟胺、硝酸钙、硝酸镍、亚硝酸钠、钼酸钠、钼酸钾、高锰酸钾或氯酸钠中的至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的热镀锌板涂层液，其特征在于：所述的水性树脂为水性丙烯酸树脂、水性苯丙树脂、水性酚醛树脂、水性聚氨酯、水性有机硅树脂或水性环氧树脂中的至少一种。5.根据权利要求1～4任一项所述的热镀锌板涂层液，其特征在于：所述的三价铬混合物由六价铬化合物、有机物、酸性物质反应制备而成，制备方法为：每1～5mol六价铬化合物加入100mol水中，充分溶解后加入0.5～15mol有机物，溶解后再加入1～50mol酸性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：董学强，郭太雄，冉长荣，张爱萍，徐权，周一林，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51