耐腐蚀性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性优异的复合皮膜处理含锌镀覆钢材制造技术

本发明专利技术提供与经过以往的铬酸盐代替技术处理过的镀覆钢材不同的、耐腐蚀性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性均优异的复合皮膜处理含锌镀覆钢材。本发明专利技术的复合皮膜处理含锌镀覆钢材的特征在于，其具有复合皮膜，该复合皮膜是通过将含有碱性锆化合物、含氧钒离子（ＶＯ↑［２＋］）化合物、磷酸化合物、钴化合物、有机酸和水的ｐＨ为７～１４的处理液涂布于镀覆钢材的表面上后干燥而形成的，该复合皮膜含有相对于１００质量％的Ｚｒ为１０～４５质量％的Ｖ、５～１００质量％的Ｐ、０．１～２０质量％的Ｃｏ、１０～９０质量％的有机酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及未涂装或涂装使用的镀覆钢材，它是具有优异的耐腐蚀性、 抗变黑性、涂装密合性和耐碱性的复合皮膜处理镀覆钢材。更详细而言， 本专利技术涉及对以含锌镀覆钢为坯料的成型加工品例如屋顶或墙壁等建筑构 件、或作为汽车、机器、家电产品等的构件而使用的成型加工品、钢板巻 材实施赋予优异的耐腐蚀性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性的绝不含铬 的复合皮膜处理而得到的含锌镀覆钢材。
技术介绍
包括含锌镀覆钢材在内的镀覆钢材利用镀层金属材料所具有的高防腐 蚀功能，被广泛用作建材、汽车、家电产品等的构件。但是，镀覆钢材有 时产生因被大气中含有的盐分等电解质、高温多湿环境下存在的氧、水分 氧化而形成白锈、从而发生腐蚀的现象。而且，在高温多湿下在特定的环 境中，产生可见镀覆钢材变黑的现象。任一现象均由镀层金属材料的劣化 所引起，从以上述各种产品的形式被组装时的品质、设计性的观点出发， 有时被视为有问题。此外，在涂装使用的情况下，因氧、水分的透过，有时在涂膜下的镀 层会出现因腐蚀产物的产生和堆积而引起的涂膜剥离，有时在设计性、实 用性上出现问题。另外，对镀覆钢材进行成形加工后，有时用显示碱性的脱脂剂进行洗 涤。此时，若对碱没有耐久性，则会变色或在使用时过早地发生腐蚀。作为防止上述镀覆钢材的腐蚀、变黑、涂膜剥离的方法，以往利用使 络酸铬酸盐、磷酸铬酸盐等含有铬的处理液与镀覆钢材的表面接触的各种 方法来实施表面处理。由此，通过在镀覆钢材的表面上形成通常被称为反 应型铬酸盐皮膜的皮膜，来避免上述问题。经过这些处理而得到的铬酸盐皮膜以3价铬为主体，虽然有毒的6价铬的析出少，但不具有充分的耐腐 蚀性，特别是加工或到达铁素体的划伤等引起的皮膜损伤较大的情况下，镀覆钢材的耐腐蚀性下降。另一方面，将含有6价铬的处理液利用辊涂等涂布于坯料上并进行干燥而得到的涂布型铬酸盐处理在所形成的皮膜中含有大量的6价铬。因此，铬酸盐皮膜虽然即使受到加工或划伤等引起的损伤也具有优异的耐腐蚀性，但有时会从铬酸盐皮膜析出6价铬。含有6价铬的铬酸盐处理皮膜， 从其毒性考虑，若在人体蓄积，则会带来不良影响，如前面所述那样由于具有易从皮膜析出的性质而使环境负荷物质移出体系外，从环境保护的观 点出发，是个问题。这样，以往为防止产生白锈而对镀覆钢材实施的铬酸盐处理中，由6 价铬引起的安全性、对环境的影响已成为课题。为了解决此问题， 一直在 研究代替铬酸盐处理的技术。作为记载了将不含络酸盐的处理液覆盖于镀覆钢材表面上的铬酸盐代 替技术的文献，可列举日本专利特开2002-332574号公报。在该发行物中 提出了如下技术方案通过将含有碳酸锆配位离子和氧钒离子、二巯基琥 珀酸等的处理液涂布、加热干燥来形成致密的三维结构的皮膜，且由于使 表面金属吸附的能力高，因而耐腐蚀性优异。另外，在日本专利特开 2002-030460号公报中，举出了含有含钒化合物和选自锆、钛、钼、钨、锰 以及铈中的至少1种金属的化合物的金属表面处理剂、金属表面处理金属 材料。此外，在日本专利特开2004-183015号公报中，举出了含有含钒化 合物和选自钴、镍、锌、镁、铝等中的至少1种金属的金属化合物的金属 表面处理剂、金属表面处理材料。
技术实现思路
但是，在任一铬酸盐代替技术中，耐腐蚀性、抗变黑性以及涂装密合 性均不充分。这就是本专利技术要解决的课题。专利技术者等对解决上述课题的方法进行了潜心研究，结果发现通过用 由特定组成形成的水溶液来处理含锌镀覆钢材，可得到具有优异的耐腐蚀 性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性的复合皮膜处理含锌镀覆钢材，从而 完成了本专利技术。艮P，本专利技术涉及的耐腐蚀性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性优异的复合皮膜处理含锌镀覆钢材的特征在于，其具有复合皮膜，该复合皮膜是通过将含有碱性锆化合物、含氧钒离子(vo2+)化合物、磷酸化合物、钴化合物、有机酸和水的pH为7 14的处理液涂布于镀覆钢材的表面上后干 燥而形成的，该复合皮膜含有相对于100质量％的Zr元素为10 45质量％ 的V、 5 100质量。/。的P、 0.1 20质量Q/。的Co、 10 卯质量％的有机酸。 在本专利技术中，上述复合皮膜的总皮膜质量优选为50 2000mg/m2，特 别优选为100 1500mg/m2，这是由于其能提高耐腐蚀性、抗变黑性、涂装 密合性和耐碱性。本专利技术的复合皮膜处理含锌镀覆钢材由于在耐腐蚀性、抗变黑性、涂 装密合性、耐碱性方面均具有极其优异的性能，因此本专利技术是在工业上具 有极大意义的专利技术。具体实施例方式本专利技术的复合皮膜由含有碱性锆化合物、含氧钒离子(vo2+)化合物、磷酸化合物、钴化合物、有机酸和水的pH为7 14的处理液形成。碱性锆化合物是提供复合皮膜中的Zr元素的化合物。碱性锆化合物不 受特别限定，例如可以是作为阳离子而具有2—或[Zr(C03) 3 (OH)产的碳酸锆化合物、含有这些阳离子的铵盐、钾盐、钠盐等。含氧钒离子(vo2+)化合物是提供复合皮膜中的V元素的化合物。含 氧钒离子(V02+)化合物不受特别限定，例如可以是氧钒阳离子与盐酸、 硝酸、磷酸、硫酸等无机酸阴离子或甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸等有 机酸阴离子的盐。或者，也可以使用乙醇酸氧钒、脱氢抗坏血酸氧钒这样 的有机酸与氧钒离子化合物的螯合物。在复合皮膜中，元素V相对于100质量％的Zr存在10 45质量％。 当V不足10质量Q/。时，耐腐蚀性、耐碱性有可能下降。当V多于45质量 %时，抗变黑性、涂装密合性下降。复合皮膜中的V的量相对于IOO质量 %的Zr优选为15 30质量％,更优选为20 25质量％。磷酸化合物是提供复合皮膜中的P元素的化合物。磷酸化合物不受特 别限定，可以是磷酸及其铵盐等。更具体而言，例如可列举正磷酸、焦磷 酸、偏磷酸、聚磷酸、植酸、膦酸、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸钠、磷酸钾等。在复合皮膜中，元素P相对于100质量。/。的Zr存在5 100质量y。。当 P不足5质量n/。时，耐腐蚀性下降，当多于100质量％时，抗变黑性、涂膜 密合性、耐碱性下降。复合皮膜中的P的量相对于100质量。/。的Zr优选为 10 70质量％，更优选为10 40质量％，特别优选为12 20质量％。钴化合物是提供复合皮膜中的Co元素的化合物。钴化合物不受特别限 定，例如可以是碳酸钴、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴等。在复合皮膜中，元素Co相对于100质量n/。的Zr存在0.1 20质量n/。。 当Co不足O.l质量％时，抗变黑性下降，当0)多于20质量％时，耐腐蚀 性、耐碱性、涂膜密合性下降。特别是作为钴的效果，认为其能促进皮膜 形成时镀覆钢材表面的钝化，并且具有保护其免受水、氧等外界因素影响 的作用。复合皮膜中的Co的量相对于100质量％的Zr优选为0.5 10质量 %，更优选为0.5 5质量％，特别优选为0.8 1.5质量％。本专利技术的复合皮膜中还含有有机酸。作为有机酸，没有特别限定，例 如可列举乙醇酸、苹果酸、酒石酸、草酸、柠檬酸、抗坏血酸、乳酸、脱 氢苯甲酸、脱氢抗坏血酸、没食子酸、丹宁酸、植酸。根据情况，也可采 用这些有机酸的铵盐。在复合皮膜中，有机酸相对于100质量。/。的Zr存在10 卯质量％。当 有机酸相对于100质量％的Zr不足10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性优异的复合皮膜处理含锌镀覆钢材，其特征在于，其具有复合皮膜，该复合皮膜是通过将含有碱性锆化合物、含氧钒离子（ＶＯ↑［２＋］）化合物、磷酸化合物、钴化合物、有机酸和水的ｐＨ为７～１４的处理液涂布于镀覆钢材的表面上后干燥而形成的，该复合皮膜含有相对于１００质量％的Ｚｒ元素为１０～４５质量％的Ｖ、５～１００质量％的Ｐ、０．１～２０质量％的Ｃｏ、１０～９０质量％的有机酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木全芳夫，森下敦司，高桥彰，雨宫俊和，桑垣贵之，新头英俊，菊池郁夫，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]