[发明专利]热镀锌表面处理复合水性钝化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀锌表面处理钝化液及其制备方法，特别涉及一种热镀锌表面处理复合水性钝化液及其制备方法。

背景技术

目前普遍采用的铬酸盐钝化处理，对人体和环境都有严重危害；为使钝化膜满足环保性要求，解决六价铬的污染问题，摈弃传统的铬酸钝化工艺，开发研究无铬钝化工艺技术，已经毋庸置疑的成为金属钝化技术发展方向。国内外已开展广泛的无铬钝化技术研究，但均未达到大规模实际应用阶段；常见的无铬钝化工艺中，有机钝化耐蚀性好，但附着力和耐热性能较差，单一无机钝化耐蚀性略差于有机钝化；无机与有机物复合钝化是无机分子或离子和有机分子之间的协同缓蚀和性能互补作用，能够进一步提高钝化膜的耐蚀性能。现有的研究无机与有机物复合钝化工艺体系中，有机组分主要集中于硅烷偶联剂、水性树脂和其他有机成膜物质，研究已经取得了一定的成果和进展。

有机硅烷系处理是利用硅烷与热镀锌板表面形成Si-O-Zn化学键和硅烷间自缩合成Si-O-Si网络结构；对侵蚀性介质如Cl^-等起到阻挡隔离作用，来提高抗腐蚀能力，同时Si-OH健也增强了膜与表面聚合物涂层（底漆）的附着能力。但是硅烷膜强度较差容易破损，不具有自愈合能力，而且由于热镀锌板表面不平整可能导致硅烷膜的厚度不均匀，在硅烷膜的破损处或膜层较薄处侵蚀性介质容易接触热镀锌板，造成热镀锌板腐蚀，所以硅烷裸膜的耐盐雾腐蚀性能略差于铬酸盐钝化膜。由于硅烷能够牢固有效地粘合高分子聚合物，在涂敷高分子聚合物涂层后，高分子聚合物弥补了硅烷膜的缺点，使得硅烷膜做为高分子有机涂层的预处理层是具有和铬酸盐相同或更优秀的耐蚀性能。另外采用两种或两种以上的硅烷复合钝化处理金属表面具有很好的耐蚀性，如专利号为6,596,835B1的美国专利公布的“无铬转化膜”中采用双-三乙氧基硅乙烷（BTSE）与γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS）混合配成处理液，耐蚀性良好，但混合硅烷中添加大量的醇从而涉及到挥发性有机物问题。

锆钛系钝化液进行钝化处理是研究较早，比较可靠，应用较广的无铬处理工艺；钝化液主要为钛锆的酸或盐、氟化物、磷酸或加入有机聚合物，如聚丙烯酸或脂，聚乙烯醇，聚乙烯吡洛烷酮等；这种工艺可以在热镀锌钢板表面形成一层耐蚀的钝化膜，其防腐蚀能力同铬酸盐接近，已在市场上使用。但该钝化液也存在钝化液稳定性差和与表面聚合物涂层（底漆）的附着力不理想等缺陷。

现有研究表面硅烷和无机钝化液混合处理能过互相弥补彼此的缺点，专利号为CN1614089的中国专利采用混合硅烷和无机盐复配制得复合钝化液，具有良好的耐蚀性，但是也不可避免的加入醇类物质改善硅烷之间的相容性和溶解性，涉及挥发性有机物问题。

发明内容

针对现有热镀锌用钝化液存在的上述问题，本发明提供一种热镀锌表面处理复合水性钝化液及其制备方法，采用不含醇类的有机物与无机物混合，制备成低挥发性的复合钝化液。

本发明的热镀锌表面处理复合水性钝化液的成分按重量百分比为氟钛酸0.1~0.2%，氟锆酸0.1~0.2%，含磷酸根物质0.2~0.4%，可溶性氟化物0.01~0.05%，硅烷A 2~3%，硅烷B 2~3%，冰乙酸0.01~0.05%，余量为水和可溶性碱，可溶性碱选用氨水或氢氧化钠，可溶性碱的含量以热镀锌表面处理复合水性钝化液的pH=3.0~3.5为准；其中硅烷A选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS），硅烷B选用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（γ-GPS）；

上述的含磷酸根物质为磷酸、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵。

上述的可溶性氟化物为氢氟酸、氟化钠或氟化铵。

本发明的热镀锌表面处理复合水性钝化液的制备方法为：

向水中加入硅烷A并搅拌均匀，然后加入冰乙酸并搅拌均匀，再加入硅烷B并搅拌均匀，然后在搅拌条件下依次加入氟钛酸、氟锆酸、可溶性氟化物和含磷酸根物质，然后加入可溶性碱调节pH=3.0~3.5；各成分加入量按重量百分比为氟钛酸0.1~0.2%，氟锆酸0.1~0.2%，含磷酸根物质0.2~0.4%，可溶性氟化物0.01~0.05%，硅烷A 2~3%，硅烷B 2~3%，冰乙酸0.01~0.05%，余量为水和可溶性碱。

本发明的热镀锌表面处理复合水性钝化液的使用方法为：

1、将热镀锌钢板的表面去除油脂；