[发明专利]一种用于镀锌板彩涂预处理的有机无机复合水性表面处理液

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，尤其涉及一种能有效提高镀锌板耐腐蚀性和涂装性的水性无铬彩涂表面处理液。

技术背景

彩涂板是冶金和化工相结合的一种新型板材深加工材料，既有金属的机械强度和易成型，又有有机涂膜的装饰性和抗腐蚀性。镀锌彩涂板作为一种既耐腐蚀又美观的材料，广泛应用于建筑行业，家电行业，汽车行业和交通行业等。彩涂板表面的有机涂膜起到物理化学覆盖隔离作用，可以防止钢板的生锈，使用寿命比镀锌钢板更长，市场上已有的用于镀锌彩涂板表面涂装的水性预处理液主要含有六价铬，辅助成膜剂，可溶性的无机钝化剂和其它添加剂，能够有效地提高镀锌彩涂板的耐腐蚀性及涂装性，但是铬酸盐对人体和环境都有很大的危害性。根据欧盟于2003年正式公布的《关于电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(RoHS)，含有六价铬的产品受到了严格的限制，因此各国相关专家和学者将研究方向转向水性无铬预处理液的开发。

目前，对水性无铬预处理液的研究已经有十几年了，主要集中于钼酸盐，稀土金属表面处理液，硅烷和有机树脂表面处理液。最近几年有机无机复合钝化技术逐渐成为水性无铬预处理液研究的热点，中国专利公开号CN101250699A公开了一种镀锌板的有机树脂无铬钝化液及其制备方法，该专利以硅丙乳液为主成膜剂，辅以无机缓蚀剂和封闭剂，通过树脂阻隔层和有机硅化合物的引入，提高钝化层的耐蚀性并不会影响钝化后的涂覆处理。中国专利公开号CN101168840A公开了一种由丙烯酸树脂，钼酸盐和磷酸盐组成的复合表面处理液。中国专利公开号CN1301883A公开了一种由含有水性聚氨酯树脂，氟钛酸和钒盐的有机复合表面处理液。上述表面处理液虽能有效地提高镀锌板的耐蚀性能，但其钝化膜的整体性能与铬酸盐钝化膜相比仍存在较大差距。在传统彩涂钢板中，不仅钝化层，而且底漆层也含铬酸盐，针对目前现状要实现绿色环保、无铬化，迫切需要开发出效果更好的水性彩涂无铬预处理液。

发明内容

本发明的目的在于克服现有彩涂预处理技术中使用含铬处理液的问题，提供一种用于镀锌板彩涂预处理的有机无机复合水性表面处理液，该有机无机复合水性表面处理液采用无毒的水性聚氨酯、有机硅烷和无机盐成分复合，作用于镀锌板表面形成一层具有优异的耐蚀性能和附着力的保护膜。

本发明所提供的一种用于镀锌板彩涂预处理的有机无机复合水性表面处理液的组成及其质量百分比如下：

水性有机树脂             15~45，

有机硅烷                1.25~3.75，

无机钝化剂              0.075~0.2，

无机缓蚀剂               0.05~0.1，

pH值调节剂               适量，

溶剂为水                  余量，

所述的水性有机树脂为水性阳离子聚氨酯，该水性阳离子聚氨酯的固含量为25wt%；

所述的有机硅烷由γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，按γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为（3~7）：1配制而成；

所述的无机钝化剂为锆盐（硫酸锆或硝酸锆）和硫酸钴的组合物，其锆盐：硫酸钴的质量比为（3~1）：（1~2）；

所述的无机缓蚀剂为钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵中的一种或一种以上的混合物；

所述的pH值调节剂为无机酸，用来调节所述处理液的pH值至3~4，所述无机酸为硝酸、磷酸、硫酸中的一种或一种以上的混合物。

本发明所提供的水性表面处理液是通过以下方法制备的：

将盛有一定量水的反应釜中加入有机硅烷，边加入边搅拌，在20~30℃搅拌2h后，用无机酸将体系调至弱酸性，将无机钝化剂与无机缓蚀剂溶解在水中配制成无机溶液，将两种溶液复合后，边搅拌边加入水性树脂，搅拌0.5~1h后，用无机酸调节pH=3~4, 余量为水，即得到本发明所述的一种用于镀锌板彩涂预处理的有机无机复合水性表面处理液。