镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜制造技术

本发明专利技术涉及了镀锌钢涂装前硅烷/锆盐复合防护膜，其特征在于涂装前在镀锌钢表面沉淀转化形成纳米级厚度的硅烷/锆盐复合防护膜，所述的复合防护膜为添加了稀土铈改性所形成的无定形的三维网状结构，对表面机械打磨处理过的镀锌板工件进行电泳后可以消除涂层打磨痕迹。本发明专利技术不含磷、铬等有害重金属物质，具有良好膜层致密性，耐湿热抗腐蚀，与有机涂料结合性能优异。处理过程中不加热，无沉渣，废水排放少，达到节能环保的目的。

Silane zirconium salt composite protective film before electrophoretic coating of galvanized steel

The invention relates to a galvanized steel before coating of silane / zirconium salt composite protective film, which is characterized in galvanized steel surface before coating precipitation transformation forming silane / nano zirconium composite protective film thickness, the composite protective film is amorphous and three dimensional mesh structure adding rare earth cerium modified form. The electrophoresis of galvanized steel workpiece surface mechanical polishing after coating can eliminate the grinding marks. The invention has no harmful heavy metal substances such as phosphorus and chromium, and has good film density, moisture resistance and corrosion resistance, and excellent combination with organic coatings. In the process of treatment, it is not heated, no sediment, and waste water is less discharged, so as to achieve the purpose of energy conservation and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜
本专利技术涉及镀锌钢涂装前的表面处理技术，特别是镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜。技术背景阴极电泳涂装凭借其水性环保、无毒、易于自动化控制等特点以及优良的涂装性能，其普及率从汽车行业逐渐渗透到家电、五金、建材、日用百货等行业。阴极电泳涂料所含的氨化树脂经酸(如乙酸HAc)中和而带正电荷(R-NH+·Ac)并呈水溶性，通直流电后酸根负离子向阳极移动，树脂离子及其包裹的颜料粒子带正电荷(R-NH+)而向阴极工件移动，并沉积在阴极工件上，在其表面形成均匀、连续的涂膜电极附近主要的化学反应如下所示：阳极反应：2OH-→2H++O2↑+4e-阴极反应：H2O+2e-→OH-+1/2H2↑R-NH++OH-→R-N+H2O由此可知树脂在阴极沉积时，工件界面会产生有大量OH-而呈强碱性pH值12-14，因此一般地，工业阴极电泳涂装时常选用耐腐蚀性一般高于同等厚度的普通锌系磷化膜的三元锌系磷化工艺(含有锰镍金属离子)，耐碱性更强，磷化膜溶出率小于3％，与阴极电泳的配套性更好。但由于三元锌系磷化处理液含有锌锰镍等重金属离子，对环境有害。因此，开发一种无磷环保可靠的处理液，可在工件表面形成耐碱性良好，且与阴极电泳涂料有良好结合力的防护层，是本行业发展的必然趋势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种具有耐碱性好，抗腐蚀，不含重金属离子，且与阴极电泳涂料有良好结合力的防护层，处理过程中无残渣，废水排放少，达到节能环保的目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术解决方案为：一种镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜，包括镀锌钢基底，以及沉积于基底上的复合防护层，所述的复合防护层为在镀锌钢表面沉淀转化形成的一层厚度为10-200nm不等的硅烷/锆盐复合防护层，该复合防护层为稀土铈掺杂改性的无定形的三维网状结构。优选的，所述的硅烷/锆盐复合防护层为ZnO/ZrOxF·SiOyHz-R复合防护层，其中R为环氧基团，x，y，z为0-2之间的数。该复合防护层是采用喷淋或浸渍处理的方式，使用复合处理剂对镀锌钢工件进行处理并在其基底形成一层10-200nm厚度的复合防护层。该复合处理剂主要组成原料各组分的质量百分数为：2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷15％、硅酸乙酯3％、氟锆酸铵8.7％、硝酸铈1％、聚丙烯酸0.5％、异丙醇3％、和葡萄糖酸钠和乙二胺四乙酸0.2％和余量去离子水。该复合处理剂的配制方法为：往氟锆酸铵溶液中缓慢加入2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、硅酸乙酯和异丙醇的混合物，搅拌使其彻底溶解；然后分别加入硝酸铈、聚丙烯酸、葡萄糖酸钠和乙二胺四乙酸，搅拌均匀使其彻底混合，用柠檬酸调节其pH至4.0-5.5，静置熟化24-48小时即得复合处理剂。在镀锌钢进行阴极电泳涂装之前，采用喷淋或浸渍方式，常温处理1-10分钟，干燥后在镀锌钢表面沉淀形成一层厚度为10-200nm不等的ZnO/ZrOxF·SiOyHz-R复合防护层，该复合防护层为稀土铈掺杂改性的无定形的三维网状结构。同现有技术相比，本专利技术具有以下几个有点：(1)在镀锌钢表面沉淀形成一层纳米级厚度的复合防护层，该复合防护层为无定形的三维网状结构，裸膜致密，耐湿热耐碱性能优越，与阴极电泳涂层结合力强，可消除涂层打磨痕迹；(2)稀土铈掺杂的复合膜层具有自修复能力，耐蚀性优良；(3)复合防护层不含磷、铬有害物质，处理过程中不加热，无沉渣，废水排放少，具有节能环保的积极效益。附图说明图1为本专利技术硅烷锆盐复合防护膜结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开了一种镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜，包括镀锌钢基底，以及沉积于基底上的复合防护层，所述的复合防护层为在镀锌钢表面沉淀转化形成的一层厚度为10-200nm不等的硅烷/锆盐复合防护层，该复合防护层为稀土铈掺杂改性的无定形的三维网状结构。所述的复合防护层的制备方法为：采用喷淋或浸渍处理的方式，使用复合处理剂对镀锌钢工件进行常温处理1-10分钟，干燥后即在镀锌钢表面沉淀形成一层复合防护层。所述的复合处理剂组成原料各组分的质量百分数为：2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷15％、硅酸乙酯3％、氟锆酸铵8.7％、硝酸铈1％、聚丙烯酸0.5％、异丙醇3％、和葡萄糖酸钠和乙二胺四乙酸0.2％和余量去离子水。所述的复合处理剂的配制方法为：往氟锆酸铵溶液中缓慢加入2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、硅酸乙酯和异丙醇的混合物，搅拌使其彻底溶解；然后分别加入硝酸铈、聚丙烯酸、葡萄糖酸钠和乙二胺四乙酸，搅拌均匀使其彻底混合，用柠檬酸调节其pH至4.0-5.5，静置熟化24-48小时即得复合处理剂。下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1：将上述自行配制的复合处理剂对镀锌钢进行常温喷淋1分钟，喷淋压力1.0MPa，pH4.5，干燥后在镀锌钢表面沉淀形成一层厚度约70nm的复合防护层。实施例2：将上述自行配制的复合处理剂对镀锌钢进行常温喷淋2.5分钟，喷淋压力1.0MPa，pH4.0，干燥后在镀锌钢表面沉淀形成一层厚度约95nm的复合防护层。实施例3：将上述自行配制的复合处理剂对镀锌钢进行常温浸渍1分钟，pH5.5，干燥后在镀锌钢表面沉淀形成一层厚度约10nm的复合防护层。实施例4：将上述自行配制的复合处理剂对镀锌钢进行常温浸渍6分钟，pH5.1，干燥后在镀锌钢表面沉淀形成一层厚度约195nm的复合防护层。实施例5：将上述自行配制的复合处理剂对镀锌钢进行常温浸渍10分钟，pH5.1，干燥后在镀锌钢表面沉淀形成一层厚度约200nm的复合防护层。表1：复合防护层与三元锌系磷化膜的性能对比从实验结果可证实本专利技术具有以下几个有点：(1)在镀锌钢表面沉淀形成一层纳米级厚度的复合防护层，该复合防护层为无定形的三维网状结构，裸膜致密，耐湿热耐碱性能优越，与阴极电泳涂层结合力强，可消除涂层打磨痕迹；(2)稀土铈掺杂的复合膜层具有自修复能力，耐蚀性优良；(3)复合防护层不含磷、铬有害物质，处理过程中不加热，无沉渣，废水排放少，具有节能环保的积极效益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜，包括镀锌钢基底，以及沉积于基底上的复合防护层，其特征在于：所述的复合防护层为在镀锌钢表面沉淀转化形成的一层厚度为10‑200nm不等的硅烷/锆盐复合防护层，该复合防护层为稀土铈掺杂改性的无定形的三维网状结构。

【技术特征摘要】
1.一种镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜，包括镀锌钢基底，以及沉积于基底上的复合防护层，其特征在于：所述的复合防护层为在镀锌钢表面沉淀转化形成的一层厚度为10-200nm不等的硅烷/锆盐复合防护层，该复合防护层为稀土铈掺杂改性的无定形的三维网状结构。2.如权利要求1所述的镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜，其特征在于所述的硅烷/锆盐复合防护层为ZnO/ZrOxF·SiOyHz-R复合防护层，其中R为环氧基团，x，y，z为0-2之间的数。3.如权利要求1所述的镀锌钢电泳涂装前硅烷锆盐复合防护膜，其特征在于所述的复合防护层的制备方法为：采用喷淋或浸渍处理的方式，使用复合处理剂对镀锌钢工件进行常温处理1-10分钟，干燥后即在镀锌钢表面沉淀形成一层复合防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟金环，施翔，李翀，张凯，王一建，
申请(专利权)人：浙江五源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33