一种镀锌自润滑金属材料制造技术

一种镀锌自润滑金属材料，该镀锌自润滑金属材料包括镀锌金属基材和位于镀锌金属基材上的自润滑涂层，其中，所述自润滑涂层为由一种自润滑剂组合物经固化后的产物，所述自润滑剂组合物含有三价铬化合物、硅胶和有机羧酸，且所述自润滑剂组合物的ｐＨ值为４－７。本发明专利技术提供的镀锌自润滑金属材料由于自润滑涂层是由含有三价铬化合物、硅溶胶、水和有机羧酸的自润滑剂组合物固化形成，因此不仅镀锌自润滑金属材料的润滑性和耐腐蚀性非常高，而且还能够大大降低对镀锌金属材料基材的要求，可以使用表面粗糙度波动大、价格低廉的热镀锌板为基材，因而具有更强的市场竞争力和更高的经济效益，代表了自润滑板发展方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种镀锌自润滑金属材料。
技术介绍
镀锌自润滑钢板是一种表面具有薄有机涂层的镀锌钢板产品，这种产品因该有机涂层具有自润滑功能而无须涂防锈油来防止镀锌钢板在运输及存储中锈蚀，可简化包装工序，降低生产和运输成本。因而镀锌自润滑钢板受到了业界广泛的关注。 日本钢铁企业在上世纪80年代中期开始研究镀锌自润滑钢板，90年代实现了镀锌自润滑钢板的商业化生产，主要有川崎、新日铁等钢铁公司，其镀锌自润滑板也各具特色。国外其它钢铁企业也于近年来开展了自润滑板的研究与生产，发展势头迅猛。 由于自润滑涂层膜厚度薄，一般仅为1-3微米，要保证薄膜层的润滑性能和耐腐蚀性能，必须在表面粗糙度较低的电镀锌板上涂覆，所以，日本钢铁企业、韩国钢铁企业生产的自润滑板均是以电镀锌钢板作为基板。形成自润滑涂层的自润滑剂组合物一般由树脂-硅胶复合物形成。由于热镀锌钢板的表面粗糙度较高，将这种自润滑涂层用于热镀锌钢板时，不能获得润滑性和耐腐蚀性均优异的涂层。 由于电镀锌钢板的生产成本普遍比热镀锌钢板高出许多，特别是对于我国的家电行业，目前使用较多的仍然是热镀锌钢板，因此有必要开发一种能够以热镀锌钢板为基材的热镀锌自润滑钢板。目前还未见有关以热镀锌钢板为基板的镀锌自润滑钢板的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的镀锌自润滑钢板方法不能以热镀锌钢板为基材的缺点，提供一种能够以热镀锌钢板为基材的镀锌自润滑钢板。 本专利技术提供了一种镀锌自润滑金属材料，该镀锌自润滑金属材料包括镀锌金属基材和位于镀锌金属基材上的自润滑涂层，其中，所述自润滑涂层为由一种自润滑剂组合物经固化后的产物，所述自润滑剂组合物含有三价铬化合物、硅胶和有机羧酸，且所述自润滑剂组合物的pH值为4-7。 本专利技术提供的镀锌自润滑金属材料由于自润滑涂层是由含有三价铬化合物、硅溶胶、水和有机羧酸的自润滑剂组合物固化形成，因此不仅镀锌自润滑金属材料的润滑性和耐腐蚀性非常高，而且与日本、韩国等钢铁企业生产的镀锌自润滑金属材料相比，还能够大大降低对镀锌金属材料基材的要求，可以使用表面粗糙度波动大、价格低廉的热镀锌板为基材，因而具有更强的市场竞争力和更高的经济效益，代表了自润滑板发展方向。 当本专利技术提供的方法采用热镀锌钢板为基材生产镀锌自润滑钢板时，保证了自润滑板的所有性能，同时与日本、韩国的技术相比，其具有技术难度大、技术水平高，生产工艺简单，容易控制，生产成本低，生产效率大大提高、产品质量更稳定的特点，填补了国内生产镀锌自润滑钢板的空白，对保证国内家电镀锌板保持行业竞争优势、增加经济效益具有重要的意义，也为将来自润滑板出口提供坚实的技术基础。 具体实施例方式 根据本专利技术提供的镀锌自润滑金属材料，尽管只要所述自润滑剂组合物含有三价铬化合物、硅溶胶、水和有机羧酸即可实现本专利技术的目的，但优选情况下，以羧酸根计，所述三价铬化合物与有机羧酸的摩尔比为1∶1-10；以二氧化硅计，所述硅溶胶与三价铬化合物的重量比1∶0.1-10，水的含量为三价铬化合物、硅溶胶和有机羧酸的总重量的70-95重量％。进一步优选情况下，所述组合物中，所述三价铬化合物和有机羧酸的重量比为1∶1.5-5，所述碱溶性硅溶胶和三价铬化合物的重量比为1∶0.5-5，水的含量为三价铬化合物、碱性硅溶胶和有机羧酸的总重量的75-90重量％。通过使三价铬化合物、有机羧酸、硅溶胶的含量在上述比例范围内，可以使自润滑剂组合物的pH值为4-7优选5-6，并使该组合物在室温下放置50小时优选200小时以上不发生沉淀，并且在其它条件完全相同的情况下，所述三价铬化合物和有机羧酸的摩尔比越接近1∶1.5-5，则该含硅溶胶的组合物稳定存在的时间越长，而且该镀锌自润滑金属材料的自润滑效果越好。 所述自润滑剂组合物可以通过各种方法制备，例如，所述自润滑剂组合物的制备方法可以包括将碱性硅溶胶、三价铬化合物或含有三价铬化合物的水溶液、水和有机羧酸混合均匀。 所述有机羧酸可以为各种能够使三价铬离子稳定存在于水中的含羧基化合物，例如，可以为碳原子数为1-10的二元羧酸、碳原子数为1-10的三元羧酸、碳原子数为1-10的氨基酸中的一种或几种。具体的，所述有机羧酸可以为草酸、丙二酸、柠檬酸、酒石酸、马来酸、葡萄糖酸、己二酸、环己二酸、癸二酸、氨基乙酸、3-氨基丙酸和三羟基戊二酸中的一种或几种；综合考虑原料的易得性和组合物的稳定性效果，优选所述有机羧酸为草酸、柠檬酸、酒石酸、马来酸、葡萄糖酸、三羟基戊二酸和3-氨基丙酸中的一种或几种。 本专利技术的专利技术人发现，当所述有机羧酸为柠檬酸、马来酸、2，3，4-三羟基戊二酸中至少两种的混合物，并且各自的含量不低于所述有机羧酸总重量的20重量％时，在其它条件完全相同的情况下，该组合物的稳定性可以明显提高，一般可以提高5-50小时。因此，本专利技术优选所述有机羧酸为柠檬酸、马来酸、2，3，4-三羟基戊二酸中至少两种的混合物，并且各自的含量不低于所述有机羧酸总重量的20重量％。 由于酸性硅溶胶的pH值一般不超过4，酸度过大，采用酸性硅溶胶配制的组合物酸性过强，会导致锌层过腐蚀从而使镀锌板容易发白，影响表观质量，因此，本专利技术中，所述硅溶胶来源于pH值不低于9的碱性硅溶胶，这样可以得到pH值为4-7优选5-6的自润滑剂组合物。进一步优选所述碱性硅溶胶中SiO2的含量为20-60重量％，更优选二氧化硅的含量为20-45重量％。 所述三价铬化合物可以是各种其中铬为三价的化合物，例如可以是铬的三价氧化物、三价铬盐中的一种或几种，所述三价铬盐可以是三价铬的有机盐和/或无机盐。具体的，所述三价铬化合物为硝酸铬、硫酸铬、氯化铬、醋酸铬、草酸铬、柠檬酸铬、葡萄糖酸铬、马来酸铬、三羟基戊二酸铬以及它们的水合物中的一种或几种。 本专利技术的专利技术人发现，当所述三价铬化合物为葡萄糖酸铬或者葡萄糖酸铬与草酸铬和/或柠檬酸铬的混合物，且葡萄糖酸铬的含量为三价铬化合物总重量的50-100重量％；所述有机羧酸为柠檬酸、马来酸、2，3，4-三羟基戊二酸中至少两种的混合物，并且各自的含量不低于所述有机羧酸总重量的20重量％时，所得的镀锌自润滑金属材料的耐指纹性更加优越。因此本专利技术优选所述三价铬化合物为葡萄糖酸铬或者葡萄糖酸铬与草酸铬和/或柠檬酸铬的混合物，且葡萄糖酸铬的含量为三价铬化合物总重量的50-100重量％；所述有机羧酸为柠檬酸、马来酸、2，3，4-三羟基戊二酸中至少两种的混合物，并且各自的含量不低于所述有机羧酸总重量的20重量％。 本领域技术人员知道，通常情况下，三价铬以与六分子水形成的六水合离子即3+的形式存在，不能与碱性硅溶胶配合作用用于提高镀锌钢板的自润滑作用，也即现有技术中还没有同时含有三价铬离子和碱性硅溶胶的组合物形成的自润滑涂层，而本专利技术所用的自润滑剂组合物中，由于含有有机羧酸，因而能够用作镀锌钢板的自润滑剂，得到含三价铬的保护层。 除了含有上述成分之外，本专利技术所用的自润滑剂组合物还可以含有其它各种不影响组合物性质的组分，如耐高温添加剂、耐水添加剂、染料、颜料和分散剂中的一种或几种。以自润滑剂组合物的总量为基准，其它组分的含量不超过20重量％，优选不超过10重量％。所述耐高温添加剂如聚氨酯丙烯酸酯。所述聚氨酯丙烯酸酯可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镀锌自润滑金属材料，该镀锌自润滑金属材料包括镀锌金属基材和位于镀锌金属基材上的自润滑涂层，其特征在于，所述自润滑涂层为由一种自润滑剂组合物经固化后的产物，所述自润滑剂组合物含有三价铬化合物、硅溶胶、有机羧酸和水，且所述自润滑剂组合物的ｐＨ值为４－７。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田冰，张勇刚，马建权，邹永金，郭太雄，许哲峰，张爱萍，李国安，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，攀枝花钢铁集团公司，攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]