[发明专利]一种用于镀锌板的自修复无磷陶化处理液及其陶化工艺

说明书

技术领域

本发明属于镀锌板无磷陶化技术领域，尤其涉及一种用于镀锌板的自修复无磷陶化处理液。

背景技术

磷化是镀锌板的常用预处理技术，磷化后的板材经过涂装被广泛地应用于家电及其它通用领域。但磷化工艺排放的工业废水中含有大量的磷元素，会引起水体富营养化，磷化液中含有重金属离子和亚硝酸盐，有强烈的致癌作用，因此含磷废液的排放受到越来越严格的控制，使其应用受到极大的限制。为解决此类问题，开发并采用环境友好型无磷陶化技术已经引起越来越多的关注。然而，目前此项技术仍然存在耐腐蚀性差、工艺方法复杂、附着力低、原料成本高、自修复能力差等缺陷。

中国专利(CN201210021650.5)公开了一种无磷金属表面处理剂及其使用方法，其主要成分为：纳米二氧化锆分散液、氢氟酸、丙二醇、八乙烯基笼形倍半硅氧烷、醋酸、稀土铈盐、氢氧化钠等，所述的处理剂对金属进行处理后能够在金属表面形成纳米硅烷无磷转化复合膜。该处理剂无磷、无重金属，可以在室温下工作，可用于多种金属表面预处理，但是室温放置48h后样板产生锈蚀，耐腐蚀性能与传统磷化相比仍然有一定的差距。刘勇平等(材料保护，2011，46(5)：62-63)报道了硅烷KB-175对热镀锌钢板预处理，提高了其与环氧树脂涂层的结合力，且环境友好，操作简单，但是500h中性盐雾试验结果显示，硅烷膜与磷化膜耐蚀性相差较大，仍然不能满足国内大多数厂家对镀锌板耐蚀性的要求。王双红等(材料保护，2011，44(5)：59-61)报道了一种无磷处理剂，其主要成分为：氟锆酸、硝酸铜、氟化氢铵、OP-10等。该处理剂在冷轧板上通过浸渍的方式镀上一层纳米陶瓷ZrO₂转化膜，增强了基板与环氧树脂漆层和聚氨酯漆层的附着力，满足涂装要求，然而盐雾试验仅通过120h。

美国专利(US6638369)公开了一种无磷处理液，所公开的无磷转化液主要成分为偏钛酸钠、钛酸钾、六氰合铁化钾、氟化钠等。该处理液不含磷元素，且提高了金属的耐蚀性，但是处理时间约10min，延长了工时，限制了工业化生产。Vincent Meiffren等(Progress inOrganic Coatings，2011，71(4)：329-335)报道了一种含有仲丁醇铝、界面改性剂KH560及Ce(NO₃)₃.6H₂O的适用于镀锌板表面的无磷处理液。文献使用溶胶凝胶法工艺对热镀锌钢板进行陶化处理，处理方法为先制备溶胶前驱体，再将其涂覆在镀锌板表面，50℃下干燥20h，然后110℃下烘干16h后得到一层致密的保护膜。湿热试验240h后，板材表面无白锈出现。但是，这种处理工艺过于繁琐，影响其大规模生产。

美国专利(US6027578)公开了一种含有V₂O₅、Al₂(OH)₅Cl·5H₂O、单宁酸、H₃BO₃等的无磷处理液。该发明的处理工艺为常温浸渍15～60s，热水洗后烘干，处理后的产品成膜光亮均匀，耐腐蚀性能超过传统磷化水平，但是对板材附着力的提升效果较差。

Hui Yang等(Progress in Organic Coatings，2010，67(4)：375-380)报道了一种含有TiOSO₄、(NH₂)₂CS、NH₄F及水性聚氨酯体系的适用于镀锌板表面的无磷陶化液。该陶化液处理后形成的陶化膜层，以聚氨酯为骨架，无机钛盐及缓蚀剂为填充物，使得膜层具有自修复能力，耐腐蚀性能优异。然而，配方中水性聚氨酯含量大于15％，生产成本过高，限制了工业化生产。

中国专利(CN200710175306.0)公开了一种用于镀锌板纳米改性丙烯酸树脂乳液及其制备方法。该处理液以以水性丙烯酸树脂为成膜剂，形成一种网状结构大分子聚合物，同时利用纳米颗粒比表面积大、键合稳定性好的特点，使其填充到高分子网络中，从而构成了一种致密的有机/无机杂化薄膜，膜层表面平整、光亮，满足涂膜的外观要求。但是，由于膜层不具有自修复能力，耐腐蚀性能相对较低，盐雾试验仅通过72h。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种用于镀锌板的自修复无磷陶化处理液，具有适用温度低、使用简单、原料成本低和处理后不产生磷污染的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：