[发明专利]金属表面处理液

说明书

本发明属于金属材料的表面处理液，特别适用于热镀锌钢板的表面钝化处理。

目前，镀锌钢板表面处理广泛采用铬酸盐钝化方法。该方法所采用的处理液（钝化液）是一种含有硅溶胶无机氟化物的铬酸溶液，溶液中含有部分还原Cr⁺³离子。它是利用辊涂的方法，将上述处理液涂覆在钢板表面，然后在不冲洗的情况下，直接用热风吹干，使镀锌钢板表面生成一层含Cr量可调的钝化膜，提高镀锌钢板的耐蚀性，如日本特公昭61-585所述的。

上述钝化方法的原理是基于在处理液中加入无机氟离子，利用氟离子的活化作用使镀锌钢板的表面锌层与Cr⁺⁶反应生成致密的铬酸盐产物。其缺点是由于处理液中加入无机氟离子时，引入了附加的可溶性阳离子（如Na⁺¹离子），造成钝化膜的耐蚀性下降;同时，氟离子对设备的腐蚀性很大，造成维修费用上升。

本申请人先前提出的发明专利申请-金属的表面处理液（申请号CN92101318.3）也是一种适用于热镀锌钢板表面的钝化处理。该处理液在金属表面所生成的钝化膜致密、稳定，与基体的结合力强，具有一定的耐蚀性。但其耐蚀性还不是太理想;另外，该处理液对金属原始表面状态要求严格，使成本提高。

本发明的目的在于提供一种新的金属表面处理液，用该处理液钝化镀锌钢板，不仅钝化膜与锌层的结合力强，钝化膜致密、稳定，而且具有更为优异的耐蚀性能。

基于上述目的，本发明金属表面处理液的化学成分在CrO₃、SiO₂、还原剂，乳化稳定剂和分散剂的基础上，又添加了一种活化剂，以便进一步提高耐蚀性能。即本发明金属表面处理液由CrO₃、SiO₂、还原剂、乳化稳定剂、分散剂和活化剂组成。金属表面处理液的具体成分配比（g/l）如下：

CrO₃8～60g/l，SiO₂8～180g/l，活化剂10～30g/l，乳化稳定剂0.01～0.1g/l，分散剂0.01～0.1g/l，还原剂0.5～30g/l。

其中，活化剂为次亚磷酸或亚磷酸中任一种;乳化稳定剂为精制脱臭无水羊毛脂、乙酰化羊毛脂、乙氧基化（25分子）羊毛脂醇或乙氧基化羊毛脂醇烃基酸中任一种;分散剂为脂肪醇聚氧乙烯基硅烷或脂肪酸聚氧乙烯基醚中任一种;还原剂为甲醇、乙醇、甲醛、H₂O₂中任一种。

上述中的还原剂可以把CrO₃氧化剂还原出部分Cr⁺³;SiO₂与H₂O结合形成硅溶胶mSiO₂-nH₂O（m、n为系数）。

本发明在技术方案上的突出特点，首先是钝化膜的成膜原理与现有理论不同。本发明认为，并经实验验证，钝化膜的形成不单单是Cr⁺⁶离子的氧化作用，而是Cr⁺⁶离子与硅溶胶的联合作用。铬酸溶液中加入硅溶胶后，在不断搅拌下，硅溶胶作为胶体具有独特的性能，如有较大的比表面积和较好的亲水性，它使铬以离子形式分散在SiO₂的胶团之间，形成一种单体形式为lCr-mSio₂-nH₂O的分子团（L.m.n为系数）。其中Cr包括Cr⁺⁶和Cr⁺³。当与镀锌钢板接触时，每个分子团上的Cr⁺⁶与锌发生反应生成难溶化合物，从而与镀锌板紧密结合，而连有SiO₂和Cr⁺³的另一端向外，以胶体形式联接其它分子团。在整个镀锌表面都重复着上述过程，于是就在整个板面上生成一层以SiO₂-Cr⁺³为骨架的、内部界面以Cr⁺⁶与锌层反应生成难溶化合物并与基体紧密相联的、外部是SiO₂胶团形式紧密排列的、厚度可调的钝化膜。这层钝化膜中分散着一定数量的Cr⁺³和Cr⁺⁶，经热风吹干后就形成一层致密的耐蚀性良好的钝化膜。