[发明专利]一种热镀铝锌无铬钝化处理钢板及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理，特别涉及热镀铝锌无铬钝化处理钢板及其处理方法。

背景技术

国内从70年代起开发了第一代点焊式、第二代打包式防爆带钢，目前已发展为第三代热套式防爆带钢。它是将防爆带钢预制成框形，再用加热膨胀方法套于显像管体上，冷却后使其紧箍玻缘上。第三代防爆带钢对金属板材提出了更高的要求：含碳量要低，强度，如屈服强度为260～320Mpa，甚至更高，和韧性要高，焊接性能要好。特别地，对耐高热性、可焊性以及耐蚀性有较高的要求。

目前世界上用于防爆带钢的金属基材大体有冷轧板、电镀锌镍合金板(以下简称Zn-Ni)、热镀锌合金化板(以下简称GA)、热镀铝板以及热镀铝锌合金板(以下简称GL)等几类。表面处理方式主要是强化耐蚀性能的钝化处理。

冷轧带钢能提供防爆带所要求的力学性能和良好的可焊性，但是因为耐蚀性差，已被弃用；GA因为有金属镀层的牺牲保护，改善了耐蚀性，同时焊接性能很好，被广泛使用，缺点是镀层较脆、在加工过程中易粉化；热镀铝板和电镀Zn-Ni板具有优良的焊接性和比GA板更高的耐蚀性，但是这两种产品因生产能耗高(前者的热能消耗和后者的电能消耗)而导致生产成本高、售价高，不代表产品的发展方向；GL具有比GA、电镀Zn-Ni板更好的耐蚀性，生产所需的能耗也小于热镀铝板和电镀Zn-Ni板，又避免了GA易粉化的缺点，是综合性能较佳的镀层结构。

现有的钝化技术有以下三大类：

铬酸盐钝化

最传统的钝化方式，广泛应用于防爆带钢行业近30年，它以铬酸盐复式盐加二氧化硅为成膜主剂，性能稳定，膜具有最佳的综合性能，包括优异的耐蚀性、焊接性和耐热性。缺点是膜中含大量对人体有害的Cr⁶⁺，毒性强且易致癌，正在被各国的环保法令法规(如RoHS、WEEE)所限制或禁止使用。

三价铬钝化

它是对铬酸盐钝化的一种改良，用化学法(如电解、氧化-还原反应等)除去有害的Cr⁶⁺，这种钝化膜也能提供较好的耐蚀性、焊接性和耐热性，主要用于韩国、欧洲等地区。缺点是膜中仍然会或多或少含有一定的Cr⁶⁺，含量大于某些国家环保法则规定的上限(比如中国国家信息产业部第39号令，2006年2月28日公布，2007年3月1日执行)。

无铬有机膜钝化

以彻底不含铬元素的高分子聚合物(如硅烷类)为成膜主剂，复合以磷酸盐以及二氧化硅等无机盐，形成1～2μm厚的连续膜。主要应用于日本等国。其优点是能提供媲美传统铬酸盐钝化的耐蚀性，但是焊接有较大的局限性，仅适用于GA基材，在GL上焊接易击穿。此外，由于成膜主剂属聚合物，耐热性差，不可避免地在加热时会发生热降解，降低耐蚀性和服役寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无铬钝化表面处理的热镀铝锌钢板及其钝化处理方法，以用于适应环保需求的显像管防爆带钢。

本发明的热镀铝锌无铬钝化处理钢板，其特征在于，具有以氟代酸盐和第三、第四副族元素的有氧酸盐为成膜主剂，并结合含磷化合物钝化处理的膜。其中，氟代酸盐可以选自氟钛酸钠、氟锆酸钾、氟钛酸铵中的至少一种，其中优选氟钛酸铵，第三、第四副族元素的有氧酸盐可以选自钼酸钠、钼酸铵、偏钒酸钾、偏钒酸铵中的至少一种，其中优选偏钒酸铵。

本发明中，钝化处理剂包括氟代酸盐20～40％、第三、第四副族元素的有氧酸盐15～30％、含磷化合物35～50％，还可以选择性地包含其他常规添加剂。

根据本发明，热镀铝锌无铬钝化处理钢板的钝化处理膜的平均膜厚优选为150～500mg/m²。更优选上、下表面钝化膜平均为250～400mg/m²。

根据本发明的热镀铝锌无铬钝化处理钢板的钝化处理膜中通过X荧光光谱仪测定的特征元素的含量为：4～15mg/m²，如特征元素可以是钛或锆等元素。

根据本发明的热镀铝锌无铬钝化处理钢板，耐蚀性：SST 72hr，即白锈率小于10％；焊接性：凸焊电极寿命大于350点；点焊可焊电流范围大于2KA，电极寿命大于160点；耐热性：500℃×30sec烘烤后表面不变色，即色差ΔE小于1.0。

本发明的热镀铝锌无铬钝化处理钢板的工艺，可以采用辊涂加固化工艺或喷淋挤干加固化工艺。

其中辊涂工艺包括如下步骤：