羟基硫酸盐表面处理制造技术

本发明专利技术的目的是含有硫酸根离子的处理水溶液在处理镀锌钢板表面中的应用，以便减少所述钢板成型操作过程中镀层的破坏以及提高所述钢板的暂时防腐蚀性。本发明专利技术还涉及润滑这样的镀覆钢板的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】羟基硫酸盐表面处理本专利技术涉及用于处理基于锌或其合金的金属镀层镀覆的钢板表面的处理溶液的应用。本专利技术还涉及润滑这样的镀覆薄板的方法。镀覆锌或其合金的钢板广泛用于汽车领域以及其它工业领域，因为它具有极好的耐腐蚀性。但是，当通过例如拉制形成这样的镀锌钢板以便制造零件时存在许多困难。通常，为了使镀锌的钢板有更好的摩擦性质，向其表面上实施润滑油膜，以便使成型操作更容易。但是，尽管实施了适合的润滑油膜，但成型工具施加在钢板表面上的巨大摩擦会在钢板表面处产生由镀层破坏产生的基于锌或其合金的粉末和颗粒。这些颗粒或这种粉末在成型工具中的积聚和/或团聚可能通过形成毛刺和/或颈缩使成形的零件损坏。此外，由于表征与成型工具表面接触的镀锌表面滑动的摩擦系数高，钢板在成型工具空隙中的不充分滑动会使钢板有断裂的危险。即使向钢板表面实施足够量(即大于1g/m2)的油膜时也可能出现这种断裂，因为不可能在钢板表面上保持均匀的油膜分布。这是由于去润湿现象，它对应于存在缺油区域。但是，在钢板表面上沉积相对厚的油膜会造成车间和拉制工具污染的问题，为了清洁钢板，需要使用大量去脂剂以及相当多的处理清洁操作产生的废水的设备。而且，由于去润湿作用，在某些油膜区域中油的缺乏也是造成贮存时钢板的暂时防腐蚀性较低的原因。因此，本专利技术的目的是提出一种处理溶液，将该溶液涂覆在基于锌或其合金的金属镀层镀覆的钢板表面上时，可以减少该钢板在成型时镀锌表面的破坏，可以减少该钢板成型以前要沉积在其上的润滑油的数量，并且可以提高钢板的暂时防腐蚀性能。-->为此，本专利技术的目的是一种含有浓度不小于0.01mol/l的硫酸根离子SO42-的处理水溶液的应用，以便处理其至少一个面上用基于锌或其合金的金属镀层处理的钢板表面，以便在所述的钢板成型时减少镀层破坏产生的基于锌或其合金的金属粉末或颗粒。术语“基于锌合金的金属镀层”是指含有一种或多种合金元素的锌镀层，例如但不限于铁、铝、硅、镁和镍。根据本专利技术，用几乎纯的锌镀层镀覆的钢板的使用是优选的。当用本专利技术的处理水溶液处理镀覆有基于锌或其合金的金属镀层的钢板表面时，在钢板表面上形成具有足够的厚度和足够的粘附性的基于羟基硫酸锌和硫酸锌的层。但是，当SO42-浓度小于0.01mol/l时，不能形成这样的涂层，但是还发现，过高的浓度不能显著提高沉积速率，甚至可能使它稍有下降。在本专利技术的第一个实施方案中，将处理溶液按传统的方式(例如浸涂、喷涂或涂覆)涂覆到电镀锌的钢板上和热浸镀锌的钢板上。在一个优选的实施方案中，所述的处理水溶液还含有浓度不小于0.01mol/l的Zn2+离子，它使得可以获得更均匀的沉积。例如，通过将硫酸锌溶于纯水中来制备处理溶液；例如使用七水合硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，Zn2+离子的浓度等于SO42-阴离子的浓度。优选的是，处理溶液的pH值对应于不加碱或酸的溶液固有的pH值—该pH值通常为5-7。为了使钢板成型时钢板上镀层破坏产生的锌或其合金的粉末或颗粒最少，这样调节处理溶液涂覆到钢板表面上的条件，即温度、溶液与镀锌表面接触过程的时间、SO42-离子的浓度和Zn2+离子的浓度，以便形成基于羟基硫酸锌和硫酸锌的镀层，其硫含量不小于0.5mg/m2。这是因为当硫含量小于0.5mg/m2时，镀层破坏的减少不那么显著。因此，处理溶液与镀锌表面接触的时间为2s至2min，而处理溶液的温度为20-60℃。优选的是，使用的处理溶液含有20-160g/l七水合硫酸锌，这对应于0.07-0.55mol/l Zn2+离子浓度和SO42-离子浓度。事实上，已发-->现在这一浓度范围内，沉积的速率几乎不受浓度值的影响。有利的是，调节处理溶液涂覆的条件，即温度、溶液与镀锌表面接触的时间以及SO42-离子和Zn2+离子的浓度，以便形成基于羟基硫酸盐/硫酸盐的镀层，其硫含量3.7-27mg/m2。根据本专利技术的一个变体，处理溶液含有锌的氧化剂，例如过氧化氢。这种氧化剂在低浓度下可具有很明显的硫酸盐化/羟基硫酸盐化加速剂作用。已发现仅将0.03％(也就是8×10-3mol/l)过氧化氢或2×10-4mol/l高锰酸钾加入到溶液中有可能使沉积速率加倍(大约)。但是，已发现浓度高100倍也不再使沉积速率得到提高。在涂覆处理溶液以后但在干燥以前，沉积在钢板上的层是粘附性的。调节干燥，以便从沉积物中除去残留的液态水。在涂覆步骤和干燥步骤之间，优选清洗钢板，以便除去所得沉积物中的可溶部分。没有清洗以及部分溶于水的生成沉积物的形成不会明显损害对钢板成型操作过程中的镀锌层破坏的降低，因为得到的沉积物的确含有与钢板接触的不溶于水的羟基硫酸锌/硫酸锌层。根据本专利技术的第二个实施方案，将SO42-离子浓度不小于0.01mol/l的处理水溶液在阳极极化下涂覆，处理溶液的pH值等于12或更高，但小于13。如果溶液的pH值小于12，待处理的表面上不会形成粘附性羟基硫酸锌。如果溶液的pH值等于13或更高，羟基硫酸盐再次溶解和/或分解成氢氧化锌。当硫酸钠用于处理溶液时，如果硫酸钠在溶液中的浓度小于1.4g/l，那么观测到表面上几乎不生成的羟基硫酸盐。所以更通常是，对于SO42-离子的浓度，重要的是不小于0.01mol/l、优选不小于0.07mol/l。此外，硫酸根离子的浓度优选不大于1mol/l。如果使用硫酸钠，在大于142g/l的浓度(相当于1mol/l的SO42-)下，例如在180g/l下，观测到生成羟基硫酸锌/硫酸锌层的效率下降。已发现，只有当沉积的基于羟基硫酸锌/硫酸锌的层的厚度对应于-->大于0.5mg/m2的当量硫、优选至少3.5mg/m2的当量硫，钢板成型时镀锌镀层的破坏才减少。但是已发现，如果沉积的基于羟基硫酸锌/硫酸锌的层中的硫量远超过30mg/m2，那么镀锌层破坏的减少将下降，它看来是由于所述层的附着性劣化。因此，为了显著减少镀锌层的劣化，必须使羟基硫酸盐和硫酸盐的沉积总量不小于0.5mg/m2，但不大于30mg/m2当量硫，优选3.5-27mg/m2当量硫。形成基于羟基硫酸锌/硫酸锌的沉积物所需的锌来自于镀锌表面的极化作用下锌的阳极溶解。所以，必须调节处理过程中流过钢板表面的电荷密度，以便形成硫含量不小于0.5mg/m2的基于羟基硫酸锌/硫酸锌的层。因此，向待处理表面施加的电荷密度优选为10-100C/dm2。如果电荷密度大于100C/dm2，已发现沉积在表面上的硫量不再增加，甚至会下降。由于待处理的镀锌表面的阳极极化，在镀锌表面紧相邻区域锌迅速溶解，这促进锌盐在这一表面上的沉积。因此，为了以具有满意库仑效率地尽可能高生产率的方式进行这一处理，必须在高的极化电流密度下沉积基于羟基硫酸锌/硫酸锌的层，特别是大于20A/dm2，例如200A/dm2。在电流密度小于或等于20A/dm2下，沉积效率非常低，沉积层中的硫量使得不能显著减少成型时钢板上的锌镀层的破坏。可以使用钛阴极作为对电极。处理溶液的温度通常为20-60℃。优选的是，在40℃或更高的温度下进行处理，以便提高溶液的导电性并降低电阻损失。在这里，溶液在钢板表面的流速对本专利技术的处理没有任何大的影响。基于羟基硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有浓度不小于０．０１ｍｏｌ／ｌ硫酸根离子ＳＯ↓［４］↑［２－］的处理水溶液的应用，以便处理至少一个面用基于锌或其合金的金属镀层处理的钢板表面，以便减少所述钢板成型时镀层破坏产生的基于锌或其合金的金属粉末或颗粒的形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-12-24 03153811.一种含有浓度不小于0.01mol/l硫酸根离子SO42-的处理水溶液的应用，以便处理至少一个面用基于锌或其合金的金属镀层处理的钢板表面，以便减少所述钢板成型时镀层破坏产生的基于锌或其合金的金属粉末或颗粒的形成。2.根据权利要求1的应用，其中所述的处理水溶液另外含有浓度不小于0.01mol/l的Zn2+离子。3.根据权利要求1和2中任一项的应用，其中调节处理溶液涂覆到钢板表面上的条件，即温度、溶液与镀锌表面接触的时间、SO42-离子浓度和Zn2+离子浓度，以便形成基于羟基硫酸锌和硫酸锌的层，其硫含量不小于0.5mg/m2。4.根据权利要求1-3中任一项的应用，其中Zn2+离子的浓度和SO42-离子的浓度为0.07-0.55mol/l。5.根据权利要求1-4中任一项的应用，其中处理溶液的pH值为5-7。6.根据权利要求1-5中任一项的应用，其中调节涂覆处理溶液的条件，即温度、溶液与镀锌表面接触的时间、SO42-离子浓度和Zn2+离子浓度，以便形成基于羟基硫酸盐/硫酸盐的层，其硫含量3.7-27mg/m2。7.根据权利要求1-6中任一项的应用，其中将处理溶液涂覆到钢板以后，在可选进行清洗以便除去羟基硫酸盐/硫酸盐层中的可溶性部分以后，将所述的钢板干燥。8.根据权利要求1的应用，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A贝罗，E雅克森，C阿尔努，J珀蒂让，
申请(专利权)人：阿塞洛法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]