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热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法

阅读:1130发布:2020-11-23

IPRDB可以提供热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明涉及热镀锌领域,尤其是一种热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法。热镀锌钝化液,所述的钝化液各成分含量以重量份数计分别为:以100份重量水为基准,其中,三价铬络合物2~15重量份、PH调节剂5~20重量份、胶体二氧化硅10~20重量份、水性有机树脂乳液5~30重量份。本发明首先利用环保钝化工艺技术替代传统的铬酸钝化工艺,从而省去了对六价铬的直接使用,从而让生产更为环保和安全,同时,还较为明显的降低了生产成本,提高了产品质量,也提升了产品的市场竞争力。本发明尤其适用于热镀锌板生产领域。,下面是热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法专利的具体信息内容。

1.热镀锌钝化液,其特征在于:所述的钝化液各成分含量以重量份数计分别为:以100份重量水为基准,其中,三价铬络合物2~15重量份、PH调节剂5~20重量份、胶体二氧化硅

10~20重量份、水性有机树脂乳液5~30重量份。

2.热镀锌钝化液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:首先将三价铬络合物加入水中,然后加入pH调节剂,将pH调节至8~11后加入胶体二氧化硅,最后加入水性有机树脂乳液,搅拌均匀后即得到热镀锌钝化液。

3.如权利要求1所述的热镀锌钝化液,其特征在于:所述三价铬络合物由六价铬化合物、含有-OH或-COOH官能团的可溶于水的有机物以及酸性物质反应制备而成。

4.如权利要求3所述的热镀锌钝化液,其特征在于,所述三价铬络合物的制备方法为:六价铬化合物在水溶液中、在酸性环境下,被含有-OH或-COOH官能团的有机物还原成三价铬络合物。

5.如权利要求3所述的热镀锌钝化液,其特征在于:以物质的量计,所述制备三价铬络合物的各种物质之比分别为:以100mol水为基准,六价铬1~5mol、有机物0.5~10mol、酸性物质1~25mol。

6.如权利要求3所述的热镀锌钝化液,其特征在于:所述六价铬化合物为三氧化铬、重铬酸钠、重铬酸钾或重铬酸氨。

7.如权利要求3所述的热镀锌钝化液,其特征在于:所述酸性物质为氢氟酸、磷酸、亚磷酸、硫酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、亚硝酸、硝酸、盐酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或硼酸。

8.如权利要求3所述的热镀锌钝化液,其特征在于:所述有机物为含有羧基的易溶于水的液体或固体有机物。

9.如权利要求1所述的热镀锌钝化液,其特征在于:所述PH调节剂为氨水、硅酸钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、亚磷酸钠、碳酸钠、乳酸钠、葡萄糖酸钠或丙酸钠中的一种或其混合物。

10.如权利要求1所述的热镀锌钝化液,其特征在于:所述水性有机树脂乳液为水性氟碳乳液、水性丙烯酸树脂乳液、水性苯丙乳液、水性酚醛乳液、水性聚氨酯乳液或水性环氧树脂中的一种或其混合物。

说明书全文

热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热镀锌领域,尤其是一种热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法。

背景技术

[0002] 热镀锌板由于具有优异的加工与使用性能能力,因此在家用电器、汽车、建筑等工业领域得到了广泛的应用。但在一些潮湿等环境中,热镀锌板也易产生腐蚀,因此镀层钢板一般都要作钝化处理。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。但由于六价铬是致癌物质,对人体和环境都有严重危害。根据欧盟于2003年正式公布的《关于电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(RoHS),含有六价铬的产品收到了严格的限制,因此开发环保钝化工艺技术替代传统的铬酸钝化工艺,是热镀锌钢板钝化发展的主要方向。其中无铬钝化技术,目前国内外已开展广泛研究,但其耐蚀性无法达到铬酸盐钝化工艺水准。在华南湿热的环境下,热镀锌钝化板极易出现发花、掉白粉等异常现象,严重影响了产品质量。因此,开发一种具有自主知识产权的优良耐蚀性的、环保性且在华南可长期放置的热镀锌钝化涂层板,将有助于降低生产成本,提高产品质量,对于提升产品的市场竞争力意义重大。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优良耐蚀性、满足RoHs指令要求、具有环保性、制备出的热镀锌涂层板具有优良的耐蚀性、耐热性、耐指纹性的热镀锌钝化液及热镀锌钝化液制备方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:热镀锌钝化液,所述的钝化液各成分含量以重量份数计分别为:以100份重量水为基准,其中,三价铬络合物2~15重量份、PH调节剂5~20重量份、胶体二氧化硅10~20重量份、水性有机树脂乳液5~30重量份。
[0005] 进一步的是,热镀锌钝化液的制备方法,包括以下步骤:首先将三价铬络合物加入水中,然后加入pH调节剂,将pH调节至8~11后加入胶体二氧化硅,最后加入水性有机树脂乳液,搅拌均匀后即得到热镀锌钝化液。
[0006] 进一步的是,所述三价铬络合物由六价铬化合物、含有-OH或-COOH官能团的可溶于水的有机物以及酸性物质反应制备而成。
[0007] 进一步的是,所述三价铬络合物的制备方法为:六价铬化合物在水溶液中、在酸性环境下,被含有-OH或-COOH官能团的有机物还原成三价铬络合物。
[0008] 进一步的是,以物质的量计,所述制备三价铬络合物的各种物质之比分别为:以100mol水为基准,六价铬1~5mol、有机物0.5~10mol、酸性物质1~25mol。
[0009] 进一步的是,所述六价铬化合物为三氧化铬、重铬酸钠、重铬酸钾或重铬酸氨。
[0010] 进一步的是,所述酸性物质为氢氟酸、磷酸、亚磷酸、硫酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、亚硝酸、硝酸、盐酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或硼酸。
[0011] 进一步的是,所述有机物为含有羧基的易溶于水的液体或固体有机物。
[0012] 进一步的是,所述PH调节剂为氨水、硅酸钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、亚磷酸钠、碳酸钠、乳酸钠、葡萄糖酸钠或丙酸钠中的一种或其混合物。
[0013] 进一步的是,所述水性有机树脂乳液为水性氟碳乳液、水性丙烯酸树脂乳液、水性苯丙乳液、水性酚醛乳液、水性聚氨酯乳液或水性环氧树脂中的一种或其混合物。
[0014] 本发明的有益效果是:通过对材料的选取和工艺的优化,本发明首先利用环保钝化工艺技术替代传统的铬酸钝化工艺,从而省去了对六价铬的直接使用,从而让生产更为环保和安全。另外,由于配方的改进,让得到的热镀锌钝化液以及由热镀锌钝化液得到的热镀锌板具有的新的优势,让产品即便在较为湿热的地区使用时,也不会出现发花、掉白粉等异常现象,同时,还较为明显的降低了生产成本,提高了产品质量,也提升了产品的市场竞争力。本发明尤其适用于热镀锌板生产领域。

具体实施方式

[0015] 热镀锌钝化液,所述的钝化液各成分含量以重量份数计分别为:以100份重量水为基准,其中,三价铬络合物2~15重量份、PH调节剂5~20重量份、胶体二氧化硅10~20重量份、水性有机树脂乳液5~30重量份。
[0016] 在实际配比时,以100份重量水为基准,若100kg水,则依次对应三价铬络合物2~15kg、PH调节剂5~20kg、胶体二氧化硅10~20kg和水性有机树脂乳液5~30kg。由于采用重量配比,在实际配比时十分的便捷高效。基于上述的成分比例,热镀锌钝化液具体的制备方法是这样的:首先将三价铬络合物加入水中,然后加入pH调节剂,将pH调节至8~11后加入胶体二氧化硅,最后加入水性有机树脂乳液,搅拌均匀后即得到热镀锌钝化液。其中,所述PH调节剂优选为氨水、硅酸钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、亚磷酸钠、碳酸钠、乳酸钠、葡萄糖酸钠或丙酸钠中的一种或其混合物。所述水性有机树脂乳液优选为水性氟碳乳液、水性丙烯酸树脂乳液、水性苯丙乳液、水性酚醛乳液、水性聚氨酯乳液或水性环氧树脂中的一种或其混合物。一般的,所述的钝化液所含有的胶体二氧化硅的粒径为1-50nm为宜。
[0017] 本发明的一大创新是用三价铬络合物进行生产,其中,所述三价铬络合物是由六价铬化合物、含有-OH或-COOH官能团的可溶于水的有机物以及酸性物质反应制备而成。其具体的制备方法是:六价铬化合物在水溶液中、在酸性环境下,被含有-OH或-COOH官能团的有机物还原成三价铬络合物。其中,六价铬与有机酸的物质的量比为1:0.5~3.0为宜。
[0018] 在三价铬络合物的具体生产时,其配比是这样的,以物质的量计,所述制备三价铬络合物的各种物质之比分别为:以100mol水为基准,六价铬1~5mol、有机物0.5~10mol、酸性物质1~25mol。其中,所述六价铬化合物优选为三氧化铬、重铬酸钠、重铬酸钾或重铬酸氨;所述酸性物质优选为氢氟酸、磷酸、亚磷酸、硫酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、亚硝酸、硝酸、盐酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或硼酸;所述有机物优选为含有羧基的易溶于水的液体或固体有机物,其中,有机物优选为植酸、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、己二酸等其中的一种。为了适应不同的酸性物质,更进一步的,还可以选择这样的方案:其中六价铬化合物与一元酸性物质(如氢氟酸、盐酸、硼酸等)物质的量之比为1:3~10,六价铬化合物与二元酸性物质(如亚磷酸、亚硝酸、亚硫酸、氟钛酸、氟硅酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵等)物质的量之比为1:1.5~5,六价铬与三元酸性物质(如磷酸)物质的量之比为1:1~4。
[0019] 实施例
[0020] 实施例1:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0021] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0022] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0023] 实施例2:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0024] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、重铬酸钠、柠檬酸、磷酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、重铬酸钠1.5、柠檬酸5、磷酸12。制备方法为:首先将重铬酸钠加入水中,溶解且搅拌均匀后加入柠檬酸,待完全溶解后,加入磷酸,在不断搅拌下,反应时间为3h。
[0025] 制备热镀锌板耐热涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物12,亚磷酸钠16,胶体二氧化硅15,水性聚氨酯乳液25。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0026] 实施例3:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0027] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、重铬酸铵、草酸、磷酸二氢钠反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、重铬酸铵2.5、马来酸4、磷酸二氢钠15。制备方法为:首先将重铬酸铵加入水中,溶解且搅拌均匀后加入马来酸,待完全溶解后,加入磷酸二氢钠,在不断搅拌下,反应时间为6h。
[0028] 制备热镀锌板耐热涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物8,磷酸钠10,胶体二氧化硅15,水性苯丙乳液10。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0029] 实施例4:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0030] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0031] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物10,氨水7,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0032] 实施例5:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0033] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0034] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水10,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0035] 实施例6:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0036] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0037] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅20,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0038] 实施例7:用本发明技术方法制备热镀锌板耐热涂层液
[0039] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0040] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液30。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0041] 对比例1:反应时间为1h
[0042] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为1h。
[0043] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0044] 对比例2:不加入草酸
[0045] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0046] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0047] 对比例3:不加入氢氟酸
[0048] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后不断搅拌,反应时间为5h。
[0049] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0050] 对比例4:不加入胶体二氧化硅
[0051] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0052] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0053] 对比例5:不加入氨水
[0054] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0055] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,胶体二氧化硅10,水性丙烯酸树脂乳液15。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0056] 对比例6:不加入水性丙烯酸树脂乳液
[0057] 制备三价铬混合物:三价铬混合物由水、三氧化铬、草酸、氢氟酸反应而成,其比例(以物质的量计)为:水100、三氧化铬2、草酸6、氢氟酸8。制备方法为:首先将三氧化铬加入水中,溶解且搅拌均匀后加入草酸,待完全溶解后,加入氢氟酸,在不断搅拌下,反应时间为5h。
[0058] 制备热镀锌板涂层液:热镀锌板涂层液制备含量(以重量份数计)为:水100,三价铬混合物5,氨水7,胶体二氧化硅10。在常温条件下,将其混合,搅拌均匀即可。
[0059] 制备钝化的热镀锌板
[0060] 将实施例1~7和对比例1~6制备得到的涂层液分别辊涂涂覆在热镀锌钢带上,在85℃的固化温度(采用测温试纸测定固化温度)下固化20s分别得到高耐蚀性涂层1~7,以及对比例1~6。
[0061] 涂层液及钝化的热镀锌板性能测试
[0062] 涂层液稳定性测试:测试方法为:将配置好的涂层液在室温条件下放置,观察液体稳定储存(不出现颜色变化、沉淀、凝聚等不良现象)的时间和涂层液中六价铬的含量,结果见表1。
[0063] 测定热镀锌涂层板的涂层的耐蚀性、耐指纹性、耐热性、耐水性、附着性,结果见表2。
[0064] 其中,耐蚀性按照GB/T10125-1997中规定的方法和条件进行腐蚀试验,然后按照GB12335-90的规定对腐蚀结果进行评价(以120h、216h后的腐蚀面积占总面积的百分比表示)。其中,腐蚀面积越小越好(目前,热镀铝锌板涂层的耐蚀性一般要求为72h小于5%,120h小于20%)。
[0065] 耐指纹性按照试样表面涂抹凡士林前后色差值的变化判定:若前后色差的变化小于1,则为A级;若前后色差的变化大于1,小于2,则为B级;若前后色差的变化大于2小于4,则为C级;若前后色差的变化大于4,则为D级。目前热镀锌涂层的耐指纹性一般要求为A和B级。
[0066] 耐热性按照试样在300℃条件下20min的变化判定:若前后色差的变化小于4,且膜层未出现气泡、脱落、掉粉等现象,则为A级;若前后色差的变化大于4,小于8,且膜层未出现气泡、脱落、掉粉等现象,则为B级;若前后色差的变化大于8,且膜层未出现气泡、脱落、掉粉等现象,则为C级。若膜层出现气泡、脱落、掉粉等现象,则为D级。目前热镀锌涂层的耐热性一般要求为B级与C级。
[0067] 耐水性是采用100℃去离子水滴于试样来测定:若试样完全无水迹,则为A级;有轻微水迹,则为B级;明显水迹,则为C级。目前热镀锌涂层的耐水性一般要求为B级。
[0068] 表1热镀锌涂层稳定性及涂层中六价铬含量
[0069]涂层液 稳定时间(d) 是否含六价铬 涂层液 稳定时间(d) 是否含六价铬
实施例1 ≥180 无 对比例1 0(变色、凝聚) 有
实施例2 ≥180 无 对比例2 2(变色、凝聚) 有
实施例3 ≥180 无 对比例3 0(变色、凝聚) 有
实施例4 ≥180 无 对比例4 ≥180 无
实施例5 ≥180 无 对比例5 0(凝聚) 无
实施例6 ≥180 无 对比例6 ≥180 无
实施例7 ≥180 无      
[0070] 由表1可知,使用本发明方法的涂层液可以稳定存在180d以上,且在存放的过程中没有六价铬溢出,环保健康。对比例1、2、3、5中的涂层液不能稳定保存,发生凝聚反应,且对比例1~3中有六价铬溢出,达不到环保的要求。
[0071] 表2钝化的热镀锌板性能指标
[0072]
[0073] 因对比例1、2、3、5中的涂层液发生凝聚反应,不能用于涂层,故未对对比例1~3进行涂层性能测定。由表2可知,本发明涂层液涂覆的热镀锌板,具有优异的耐蚀性、耐指纹性、耐水性。
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