[发明专利]一种有机硅烷为主要成分的镀锌板无铬钝化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅烷为主要成分的镀锌板无铬钝化剂，具体的说是一种用于镀锌板涂装前处理的、以提高涂层结合力和耐蚀性为目的的无铬型钝化剂。

背景技术

钢板表面镀锌是提高钢板防腐能力的常用手段，由于镀锌层在空气中尤其是潮湿环境中容易被腐蚀形成白斑，所以必须在镀锌后进行钝化处理，以提高其耐蚀性能。经过表面钝化，可以有效防止白锈生成，同时起到增加镀层表面光泽的作用。传统上普遍采用的是铬酸盐钝化处理，该工艺简单、成本低、膜结合力好、耐蚀性高，同时具有自我修复能力和再加工性，成为世界各国的常规钝化手段。但是由于六价铬属致癌物质，其产品及其生产过程会对人和环境产生严重危害，所以，世界各国已开始立法，禁止使用或尽量避免铬酸盐钝化工艺。因此，开发出新的无铬工艺来取代传统的钝化工艺，是适应新时代环保大趋势，保持和提高镀锌产品竞争力的迫切需要。

从各国研发情况看，研发工作集中在钝化工艺的无铬替代物上。研究内容包括无机物钝化、有机物钝化以及无机-有机联合钝化。无机物钝化方法主要是用钼酸盐、磷酸盐、稀土金属盐、硅酸盐来代替铬酸盐进行钝化。有机物钝化技术主要是有机硅烷。有机硅烷是在同一个分子里含有无机和有机反应性基团的硅基杂化物，基本分子式为: R(CH₂)n Si(OR)₃，其中OR是可水解的基团，R是有机官能团。硅烷水解后转变成硅醇，硅醇可以与金属表面的氧化物或羟基反应形成Si-O-Me键 (Me为金属)，硅醇自身之间也会缩合交联在金属表面形成一层保护膜；硅烷偶联剂作为一种具有独特结构的硅化合物对无机物和有机物都有较好的结合强度，故硅烷可在无机材料和有机材料的界面之间架起“分子桥”，把两种性质不同的材料连接起来，这样就有效地改善了界面层的胶结强度，提高了漆膜对基体的结合力，同时也提高了材料的抗腐蚀能力。 

对单一的无机物钝化或有机物钝化的研究结果表明，其钝化产品的综合性能与含铬钝化产品相比仍有差距，而无机-有机复合钝化体系方面则取得较为显著的进展。与单一钝化体系相比，复合钝化体系的耐蚀性明显提高。近年发展较快的是硅烷协同稀土盐钝化技术。稀土钝化工艺可以有效提高锌的耐腐蚀性能，稀土转换膜对金属的腐蚀防护效果与铬酸盐相当，但是稀土在金属表面成膜不均匀，而且附着力不够高，导致钝化膜易脱落，采用硅烷偶联剂连接金属表面和稀土钝化膜，可以改善稀土钝化的不足，初步结果表明，有机分子与无机分子间的协同缓蚀作用可以提高镀层的耐蚀效率，效果明显优于铬酸盐钝化。

目前，无铬钝化配方及技术已经取得了积极进展。这项研究，除了要求安全环保、耐腐蚀性强之外，还应满足价格低廉、工艺简单、钝化时间短、易于在线钝化、钝化产品表面不影响镀锌钢板后续涂装处理等条件。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可用于镀锌板表面处理的无铬型钝化剂及其制备方法，以提高其与涂层的结合力及其耐蚀性，以扩大此类材料的有效应用范围；与其它处理工艺相比，本工艺具有无毒环保，使用方便，处理效果好等特点。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

有机硅烷为主要成分的镀锌板无铬钝化剂，其特征在于：以体积1升计，由下列重量配比的原料组成：

有机硅烷                 15-20g/L

磺基水杨酸               6-10g/L

辅助成膜剂               3-5g/L

氟化钠                   1-3g/L

钼酸钠                   1-5g/L

稀土盐                   0.3-0.6g/L

硅酸钠                   0.1-0.3g/L

水                       余量

有机硅烷为主要成分的镀锌板无铬钝化剂，其特征在于：所述的有机硅烷为1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷；所述的辅助成膜剂为偏硅酸钠和偏硼酸钠中的一种或混合物；所述的稀土盐为硝酸铈和氯化铈中的一种或混合物。

有机硅烷为主要成分的镀锌板无铬钝化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1) 按组成原料的配方中1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷加入三分之二的水中,充分搅拌待其完溶解后再在其中加入磺基水杨酸,充分搅拌后制得半成品A；