[发明专利]一种热镀锌钢板表面钝化液

说明书

本发明属于金属材料的表面处理液，特别适用于热镀锌钢板的表面钝化处理。

目前，镀锌钢板表面处理广泛采用铬酸盐钝化方法。该方法所采用的处理液（钝化液）是一种含有硅溶胶无机氟化物的铬酸溶液，溶液中含有部分还原Cr⁺³离子。它是利用辊涂的方法，将上述处理液涂覆在钢板表面，然后在不冲洗的情况下，直接用热风吹干，使镀锌钢板表面生成一层含Cr量可调的钝化膜，提高镀锌钢板的耐蚀性，如日本特公昭61-585所述的。

上述钝化方法的原理是基于在处理液中加入无机氟离子，利用氟离子的活化作用使镀锌钢板的表面锌层与Cr⁺⁶反应生成致密的铬酸盐产物。其缺点是由于处理液中加入无机氟离子时，引入了附加的可溶性阳离子（如Na⁺¹离子），造成钝化膜的耐蚀性下降;同时，氟离子对设备的腐蚀性很大，造成维修费用上升。

本发明的目的在于提供一种新的热镀锌钢板表面钝化液，用该钝化液钝化热镀锌钢板，不仅钝化膜与锌层的结合力强，而且钝化膜稳定，具有良好的耐蚀性能。

基于上述目的，本发明热镀锌钢板表面钝化液由CrO₃、SiO₂、还原剂、乳化稳定剂、分散剂组成。其中，还原剂可以把CrO₃还原出部分Cr⁺³;SiO₂与H₂O结合形成硅溶胶mSiO₂-nH₂O（m、n为系数）。

本发明在技术方案上的突出特点，首先是钝化膜的成膜原理与现有理论不同。本发明认为，并经实验验证，钝化膜的形成不单单是Cr⁺⁶离子的氧化作用，而是Cr⁺⁶离子与硅溶胶的联合作用。铬酸溶液中加入硅溶胶后，在不断搅拌下，硅溶胶作为胶体具有独特的性能，如有较大的比表面积和较好的亲水性，它使铬以离子形式分散在SiO₂的胶团之间，形成一种单体形式为lCr-mSiO₂-nH₂O的分子团（L.m.n）为系数。其中Cr包括Cr⁺⁶和Cr⁺³。当与镀锌钢板接触时，每个分子团上的Cr⁺⁶与锌发生反应生成难溶化合物，从而与镀锌板紧密结合，而连有SiO₂和Cr⁺³的另一端向外，以胶体形式联接其它分子团。在整个镀锌表面都重复着上述过程，于是就在整个板面上生成一层以SiO₂-Cr⁺³为骨架的内部界面以Cr⁺⁶和锌层反应生成难溶化合物形式与基体紧密相联的、外部是SiO₂胶团形式紧密排列的、厚度可调的钝化膜。这层钝化膜中分散着一定数量的Cr⁺³和Cr⁺⁶，经热风吹干后就形成一层致密的耐蚀性良好的钝化膜。

CrO₃的作用一是与mSiO₂nH₂O联合形成钝化膜，二是分解成还原的三价铬Cr⁺³，而不会引入其它附加阴、阳离子。因此，若CrO₃太少，低于8.0g/l，则不能形成具有一定厚度的完整的钝化膜;而CrO₃太多，大于60.0g/l，则使钝化液成本上升，且使mSiO₂·nH₂Of胶体溶液稳定性下降。还原出的Cr⁺³的好处在于提高钝化膜的铬含量，同时，由于加入Cr⁺³所形成的lCr·mSiO₂·nH₂O大分子团，其外表面产生憎水性，提高钝化膜在潮湿气氛下的使用寿命;但Cr⁺³过多时，会使lCr·mSiO₂·nH₂O结构不稳定，沉淀分层，使钝化液的钝化作用大大下降。