[发明专利]生产抗黑锈蚀和白锈的优质含锌电镀金属复合钢板的方法

说明书

本发明涉及生产抗黑锈蚀和白锈的优质含锌电镀金属复合钢板（例如，电解镀锌、电镀锌熔体、电镀锌-1%铝合金熔体或锌-55%铝合金熔体复合钢板）的方法，该方法采用单段铬酸盐处理，不需要预先用镍或钴进行闪蒸处理。

由于传统上采用的镀锌方法对钢材腐蚀的牺牲阳极防护非常有效和经济，因此，以镀锌钢板的形式所生产的钢材，其年生产率达1000吨，相当于日本生产的原钢总量（即每年100，000，000吨）的10%，镀锌钢板广泛用于各个领域，例如，建筑材料、汽车材料和家用电器。当钢材没有镀锌时，在钢材上会局部形成电池，使钢材阳极溶解。当该两种金属，即锌和钢彼此接触时，可形成伽伐尼电池，其中，锌可以起阳极的作用而钢可以起阴极的作用从而可以防止上述现象。因此，锌镀层可在钢材上显示出腐蚀的特征阳极防护效果。

因此，当接触钢的锌消失时，防腐蚀的效果也会消失。为了使锌镀层的效果长期保持，必须防止锌镀层的腐蚀，为此，可在镀锌钢板材料上施加铬酸盐处理。

采用铬酸盐处理防止锌镀层腐蚀的方法有以下缺点。即，虽然通过铬酸盐处理可以明显地防止镀锌钢板上产生白锈，但是，在贮存或运输的过程中，镀锌钢板上会产生黑锈蚀（有时称为黑锈现象）。

黑锈蚀造成镀锌钢板不良的外观。当钢板镀锌后进行平整处理或当钢板镀以含百分之几的铝的锌合金时，经常发生这种现象。

为了解决铬酸盐处理的镀锌钢板上的黑锈蚀问题，在例如未经审查的日本专利公报（公开）No.59-177，381中公开的一种被认为是化学处理的有效的闪蒸处理方法，采用含有Ni²⁺和Co²⁺离子的水溶液来沉淀极少量的金属。

即，在上述日本的公报中所公开的发明中，为防止黑锈蚀问题，在施加铬酸盐处理之前，用含有至少一种Ni²⁺和Co²⁺离子、pH为1-4或11-13.5的水溶液对镀锌或镀锌合金的带钢表面进行闪蒸处理。在这种处理中，上述金属离子以金属或氧化物的形式沉淀，用水冲洗产生的沉淀层，铬酸盐涂层即可在带钢表面上形成。

防止镀锌或镀锌合金的钢板（已进行铬酸盐处理，继而用镍或钴进行闪蒸处理）上黑锈蚀的机理尚不清楚。然而，根据Proceedings of 60th Congress of Surface Finishing Society of Japan，第150-151页中的叙述，闪蒸处理后的金属颗粒主要沉淀在锌晶体的晶界上，在闪蒸处理后，通过施加辊压型的铬酸盐处理而沉淀的铬化合物颗粒，分布在如同闪蒸金属颗粒的晶界上。根据上述事实，可以认为闪蒸金属和铬化合物彼此相互作用，从而使铬化合物被闪蒸金属颗粒吸附和固定。

可以假定锌的黑锈蚀包括下式表示的碱式碳酸锌：（ZnCO₃）_x·〔Zn（OH）₂〕_y，此式与白锈的类似，只是黑锈蚀不同之处在于，它的含氧量比白锈的低。即，黑锈蚀是源于供氧不足而产生的锌的特殊腐蚀产物。此外，可以假定黑锈蚀随着晶界腐蚀的发展而发展。还可以假定被闪蒸金属浓集在晶界的铬化合物可以抑制晶界的腐蚀，从而防止黑锈蚀的发生。如上所述，铬酸盐处理之前用Ni或Co进行闪蒸处理可以作为镀锌钢板上黑锈蚀的有效防范措施。

然而，在铬酸盐处理之前进行闪蒸处理的不利之处在于，尽管黑锈蚀得到抑制，但是，却加速白锈的产生。

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的发明人进行了许多尝试后发现，可以生产具有满意的抗腐蚀、抗黑锈蚀和白锈性能的含锌电镀金属复合钢板，例如，电解镀锌、电镀锌熔体、电镀锌-5%铝合金熔体或锌-55%铝合金熔体复合钢板，采用的方法不同于包括预处理和铬酸盐处理步骤的传统的两步法，而是一种只进行单段铬酸盐处理的新方法。该方法在未经审查的日本专利公报（公开）No.5-331，659中公开。

日本专利公报中的这种方法包括的步骤是，用水基铬酸盐涂料液涂布含锌电镀金属钢板，该水基铬酸盐涂料液含有六价铬离子、三价铬离子和至少一种选自硝酸、硼酸和硫酸的无机酸并具有三价铬离子与六价铬离子的重量比为1∶9至4∶1和无机酸与总铬离子（六价铬离子和三价铬离子的总量）的重量比为0.3∶1至2.0∶1，然后将涂在电镀钢板表面上的液层干燥，形成重量（折合为金属铬）为10-200mg/m²的涂层。