CN116732507A - 一种镀锌钢材钝化液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镀锌钢材钝化液及其制备方法，属于金属表面腐蚀与防护领域，钝化液主要原料按质量分数组成有：水性丙烯酸树脂3‑20％、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5‑15％、钛酸铵0.01‑5％、乙二酸氧钒0‑5％、纳米二氧化硅0.01‑2％、聚乙烯蜡0.01‑2％、乙醇0‑10％、调节剂甲0‑5％、助剂乙0‑5％、余量为去离子水；本发明制备的一种镀锌钢材钝化液，能够在镀锌层表面形成膜层，附着力高，致密度高，同时具有一定的耐蚀性、耐指纹性和润滑性能。
Description
技术领域
本发明属于金属表面腐蚀与防护领域，特别涉及一种镀锌钢材钝化液及其制备方法。
背景技术
钢板板防腐目前主要采用钢材表面镀锌的方式，采用牺牲阳极镀层来保护钢铁基体，从而延长钢铁材料的使用寿命。但是锌很活泼，在大气中易受酸、碱、氧气、二氧化碳和水蒸气等物质或介质的腐蚀，因此对锌层也需要进行一定程度的保护，即进行钝化处理。传统的镀锌层钝化方式是采用六价铬盐钝化，此方法工艺简单、性能优良，且成本低，但是由于六价铬具有致癌性，同时对环境也有极大危害，六价铬钝化基本上被禁止使用。
国内专家对钝化替代品进行了大量研究且取得了很多成果，目前无铬钝化主要包括无机盐钝化、有机物钝化、有机无机复合钝化，综合来说，有机无机复合钝化膜的性能兼具有机膜的韧性和无机物的硬度和耐磨性，同时有机无机相互填补提高涂层致密性，起到了很好的镀锌层保护作用同时赋予涂层一定的功能，比如耐蚀性、润滑性、耐磨性、耐指纹性、耐黄变性、耐黑变性等。但是，目前无铬钝化性能仍然无法完美赶超六价铬钝化性能。
本发明科学原理如下：
异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯能够使钝化膜中无机添加纳米颗粒等牢固地吸附在镀锌层表面，同时又保证涂层的韧性，避免涂层因变形或其他应力下发生破裂或脱落。吸附的无机颗粒同时对树脂膜层直到钉扎作用，提高了有机涂层的附着力。乙二酸氧钒提供四价钒，四价钒的水溶液具有较高的稳定性，四价钒在液相中具有相比于五价钒更简单的水解平衡，能够获得四价钒的稳定溶液。且四价钒在涂层使用过程中能够实现自修复能力。聚乙烯蜡的加入，钝化膜层固化过程中表面形成一层聚乙烯蜡，由于聚乙烯蜡的高硬度和高润滑性，使得镀锌层表面具有耐划伤性和低的摩擦系数，能够减少镀锌钢件碰撞和摩擦过程中产生摩擦发黑的现象。
发明内容
鉴于以上分析，本发明旨在提供一种镀锌钢材钝化液及其制备方法，解决了以下问题：提高钝化膜的耐黑变性能，增加钝化膜润滑性，减少因镀锌件摩擦使表面出现发黑的现象。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
水性丙烯酸树脂3-20％、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5-15％、钛酸铵0.01-5％、乙二酸氧钒0-5％、纳米二氧化硅0.01-2％、聚乙烯蜡0.01-2％、乙醇0-10％、调节剂甲0-5％、助剂乙0-5％、余量为去离子水。
优选，该钝化液组成为：水性丙烯酸树脂3-15％、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5-10％、钛酸铵0.01-3％、乙二酸氧钒0.01-3％、纳米二氧化硅0.01-1％、聚乙烯蜡0.01-1％、乙醇0-10％、调节剂甲0-3％、助剂乙0-3％、余量为去离子水。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
1)钝化液中无铬元素，因此避免了六价铬对人和环境的危害；
2)能够提高钝化膜层耐黑变性能，减少梅雨季节环境产生的镀层发黑现象；
3)能够提高钝化膜层润滑性，在镀锌工件摩擦发黑现象的发生；
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
实施例1
一种镀锌钢材钝化液及其制备方法，由下列重量份的原料制备而成：水性丙烯酸树脂10、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯5、钛酸铵2、乙二酸氧钒1、纳米二氧化硅0.2、聚乙烯蜡0.5、乙醇10％、调节剂甲0.3％、助剂乙1.0％、余量为去离子水。
一种镀锌钢材钝化液，由下列具体步骤制备而成：
(1)水性丙烯酸树脂配制成水性丙烯酸乳液A，聚乙烯蜡配制成聚乙烯蜡乳液B，所述水性丙烯酸乳液A和所述聚乙烯蜡乳液B静置备用；
(2)异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯缓慢加入搅拌的80％的乙醇溶液中，搅拌10分钟后加入所述调节剂甲0.3％，搅拌1小时，得到溶液C；
(3)往所述溶液C中依次加入钛酸铵、纳米二氧化硅，搅拌10分钟后加入所述助剂乙1.0％，搅拌1小时；
(4)在(3)得到的溶液搅拌过程中依次加入适量去离子水、乙二酸氧钒、聚乙烯蜡乳液，搅拌0.5小时；
(5)在(4)得到的溶液搅拌过程中加入水性丙烯酸乳液，搅拌0.5小时，得到钝化液。
一种镀锌钢材钝化液，其使用过程为钢材浸涂20s，烘干温度60℃，烘干时间60s，得到钝化膜。
上述制备钝化膜，室内放置24小时后进行性能检测，表面肉眼可见为无色，耐中性盐雾性能96小时白锈面积小于5％，5N压力下，循环30次摩擦试验测得表面摩擦系数初始值为0.142，最终值为0.138。
实施例2
一种镀锌钢材钝化液及其制备方法，由下列重量份的原料制备而成：水性丙烯酸树脂8、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯5、钛酸铵1、乙二酸氧钒2、纳米二氧化硅1、聚乙烯蜡0.5、乙醇5％、调节剂甲1.0％、助剂乙0.5％、余量为去离子水。
一种镀锌钢材钝化液，由下列具体步骤制备而成：
(1)水性丙烯酸树脂配制成水性丙烯酸乳液A，聚乙烯蜡配制成聚乙烯蜡乳液B，所述水性丙烯酸乳液A和所述聚乙烯蜡乳液B静置备用；
(2)异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯缓慢加入搅拌的80％的乙醇溶液中，搅拌10分钟后加入所述调节剂甲1.0％，搅拌2小时，得到溶液C；
(3)往溶液C中依次加入钛酸铵、纳米二氧化硅，搅拌10分钟后加入所述助剂乙0.5％，搅拌2小时；
(4)在(3)得到的溶液搅拌过程中依次加入适量去离子水、乙二酸氧钒、聚乙烯蜡乳液，搅拌0.5小时；
(5)在(4)得到的溶液搅拌过程中加入水性丙烯酸乳液，搅拌0.5小时，得到钝化液。
一种镀锌钢材钝化液，其使用过程为钢材浸涂40s，烘干温度50℃，烘干时间60s，得到钝化膜。
实施例3
一种镀锌钢材钝化液及其制备方法，由下列重量份的原料制备而成：水性丙烯酸树脂15、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯8、钛酸铵3、乙二酸氧钒1、纳米二氧化硅1、聚乙烯蜡1、乙醇10％、调节剂甲1.5％、助剂乙0.5％、余量为去离子水。
一种镀锌钢材钝化液，由下列具体步骤制备而成：
(1)水性丙烯酸树脂配制成水性丙烯酸乳液A，聚乙烯蜡配制成聚乙烯蜡乳液B，所述水性丙烯酸乳液A和所述聚乙烯蜡乳液B静置备用；
(2)异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯酯缓慢加入搅拌的80％的乙醇溶液中，搅拌10分钟后加入所述调节剂甲1.5％，搅拌2小时，得到溶液C；
(3)往溶液C中依次加入钛酸铵、纳米二氧化硅，搅拌10分钟后加入所述助剂乙0.5％，搅拌1小时；
(4)在(3)得到的溶液搅拌过程中依次加入适量去离子水、乙二酸氧钒、聚乙烯蜡乳液，搅拌1小时；
(5)在(4)得到的溶液搅拌过程中加入水性丙烯酸乳液，搅拌0.5小时，得到钝化液。
一种镀锌钢材钝化液，其使用过程为钢材浸涂30s，烘干温度60℃，烘干时间60s，得到钝化膜。
上述制备钝化膜，室内放置24小时后进行性能检测，表面肉眼可见为无色，耐中性盐雾性能96小时白锈面积小于5％，5N压力下，循环30次摩擦试验测得表面摩擦系数初始值为0.133，最终值为0.125。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解相同的含义。应进一步理解，诸如通用辞典中定义的那些术语应解释为具有与相关技术领域上下文中含义一致的含义，而不应解释为理想化或过度正式的意义，除非本文明确地如此定义。
Claims (3)
1.一种镀锌钢材钝化液，其特征在于，由下列重量份数的原料组成：水性丙烯酸树脂3-20％、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5-15％、钛酸铵0.01-5％、乙二酸氧钒0-5％、纳米二氧化硅0.01-2％、聚乙烯蜡0.01-2％、乙醇0-10％、调节剂甲0-5％、助剂乙0-5％、余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种镀锌钢材钝化液的制备方法，其特征在于，由下列具体步骤制备而成：
(1)所述水性丙烯酸树脂3-20％配制成水性丙烯酸乳液A，所述聚乙烯蜡0.01-2％配制成聚乙烯蜡乳液B，所述水性丙烯酸乳液A和所述聚乙烯蜡乳液B静置备用；
(2)所述异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5-15％缓慢加入搅拌的80％的乙醇溶液中，搅拌10分钟后加入所述调节剂甲0-5％，搅拌1-3小时，得到溶液C；
(3)往溶液C中依次加入所述钛酸铵0.01-5％、所述纳米二氧化硅0.01-2％，搅拌10分钟后加入所述助剂乙0-5％，搅拌1-3小时；
(4)在(3)得到的溶液搅拌过程中依次加入去所述离子水20-70％、所述乙二酸氧钒0-5％、所述聚乙烯蜡乳液B，搅拌0.5-1小时；
(5)在(4)得到的溶液搅拌过程中加入所述水性丙烯酸乳液A，搅拌0.5小时，得到钝化液。
3.根据权利要求1所述的一种镀锌钢材钝化液的应用，其特征在于所述镀锌钢材钝化液使用过程为钢材浸涂10-60s，烘干温度50-120℃，烘干时间10-180s，得到钝化膜。
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