CN1171456A - 抑制电镀锌板黑变的表面处理剂及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抑制电镀锌钢板黑变的表面处理剂及方法,该处理剂为浓度(以NO₃ ^－计)2.5～25克/升的钴、镍、铁、锌、钠、锰的硝酸盐和硝酸的混合水溶液,游离硝酸浓度为0～20克/升,处理方法为:在钢板镀锌、水洗后,经该表面处理剂于常温下喷淋或浸渍0.1～5秒后不经水洗直接进行钝化处理,或将处理剂按所需浓度加入钝化剂中,钝化处理0.1～5秒,该表面处理技术不会造成镀锌板表面发灰,处理剂成分简单,易于控制,处理方法工艺简单,易于操作,设备投入很少或无需新的设备投入。

Description

抑制电镀锌板黑变的表面处理剂及方法

本发明涉及一种表面处理剂及其处理方法，尤其适用于抑制电镀锌板发生黑变的表面处理。

目前，对钢板表面进行镀锌(电镀或热浸镀)处理是钢铁材料防腐蚀的最有效而又最经济的方法之一，在建筑、汽车、家电等行业中使用的钢板绝大多数是镀锌的。为进一步提高其耐蚀性，常对镀锌钢板进行钝化、磷化、涂有机涂层等表面处理，对家电用钢板进行钝化或涂耐***处理。在钢板的存放、运输或使用过程中，由于受外界气氛的腐蚀，镀锌钢板(尤其是钝化处理板及耐指纹板)常常会发生一种外观颜色变黑现象，称之为黑变现象。黑变现象会导致钢板的商品价值降低，因此引起了广大生产厂家的高度重视。现有技术的研究结果表明，镀锌钢板黑变是因为在镀锌钢板表面由于腐蚀形成了一种缺氧型氧化锌(ZnO_1-X)。对于电镀锌钢板，黑变发生与否与电镀工艺条件特别是镀液杂质Pb^2-浓度高低密切相关。为防止电镀锌钢板黑变，现有技术中主要采取控制并降低电镀液中Pb^2-浓度的方法，例如日本专利申请昭60-63385中提出，将电镀液中Pb²⁺浓度控制在0.2ppm以下时即可防止电镀锌板黑变的发生，而实际上电镀液中Pb²⁺除了来源于电镀原料外，更主要来源于电镀设备中的铅阳极板，铅阳极板由于腐蚀溶解及其它机械因素，给电镀液中带入大量的Pb²⁺，因此在使用铅阳极板的电镀工艺中，要将电镀液中Pb²⁺浓度控制在0.2ppm以下是相当困难的。近年来，又发明了采用表面预处理、后处理控制镀锌板黑变的技术。例如，日本专利申请平5-263264公开了一种防止热镀锌(含锌合金)及电镀锌钢板黑变的表面预处理方法，是在镀锌板钝化处理之前先经一种磷酸盐处理，在表面预形成磷酸锌膜层而实现抑制黑变的，该方法用的磷酸盐处理液由Zn²⁺、PO₄ ³⁺、F^-等组成，为加速PO₄ ³⁺与锌的反应，溶液中还加入NO₃ ^-，其成份复杂，难于控制，且预处理后还需水洗后才能钝化处理，且该磷化处理后的锌板为灰色。

本发明的目的之一是得到一种可防止电镀锌板表面发生黑变的表面处理剂，其成份简单，易于控制。

本发明的另一个目的是得到使用该表面处理剂对电镀锌板进行表面处理的方法，可克服控制电镀液中Pb²⁺浓度的困难，工艺简单，易于操作，且不会造成镀锌层颜色的改变。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是这样的：

一种防止电镀锌板黑变的表面处理剂，是由钴、镍、铁、锌、钠、锰的硝酸盐水溶液组成，其浓度为(以硝酸根离子计)为：2.5～25克/升。

硝酸根离子的浓度以7.1～20克/升为宜。

硝酸根离子浓度的最佳范围为10～16克/升。

表面处理剂中游离硝酸的浓度为0～20克/升。

防止电镀锌板黑变的表面处理方法为：将钢板经电镀锌、水洗后，在上述的表面处理剂中处理一定时间，然后进行钝化处理。

防止电镀锌板黑变的另一表面处理方法为：将钢板经电镀锌、水洗后，在含有上述表面处理剂的钝化液中进行钝化处理一定时间，然后干燥。

表面预处理或钝化处理时间为0.1～5秒。

处理液温度为常温。

处理方式或钝化方式为喷淋或浸渍。

经表面处理或钝化处理后经挤干辊挤干或气刀吹干。

下面对本发明做进一步详述。

由于镀锌板发生黑变是在表面形成了厚度约700-1000埃的缺氧型氧化锌(ZnO_1-X)，为抑制黑变的发生，就要抑制这种缺氧型氧化锌的形成。为此，本发明提出的技术方案是采用氧化性强的硝酸盐做为表面处理剂，使上述硝酸盐首先与锌反应形成氧化锌薄层、来抑制ZnO_1-X的形成。

本发明的表面处理剂为硝酸盐水溶液，硝酸盐的浓度(以NO₃ ^-浓度计)为2.5-25克/升，如小于2.5克/升，将难以控制黑变的发生，如浓度过高，大于25克/升，则造成浪费，增加成本。硝酸盐浓度(以NO₃ ^-计)以7.1-20克/升为宜，最好是10-16克/升。硝酸盐中的阳离子可以是钴、镍、铁、锌、钠、锰等离子。

该处理剂中还可加入0-20克/升的硝酸，加入硝酸可促进表面处理时硝酸盐与锌层发生反应，并可降低硝酸盐的浓度，即在处理剂中添加一定量的硝酸，可使硝酸盐浓度降低的情况下同样达到抑制黑变发生的目的。但如硝酸浓度过高，则会由于与锌层反应剧烈，溶解过快而产生其它不利的影响，因此硝酸的浓度应控制在20克/升以下为宜，最好是1-6克/升。

本发明采用该表面处理剂，在电镀锌钢板钝化处理前进行一次表面预处理，或者直接添加到钝化处理液中，即可达到抑制ZnO1-X形成的目的。

本发明得到方法之一为：将钢板经电镀锌、水洗后，按所需要的浓度进行表面预处理，然后不必进行水洗即可直接钝化处理。

方法之二为：将钢板经电镀锌、水洗后，将所需浓度的表面处理剂加入到钝化液中，对镀锌板进行钝化处理，然后干燥。

在上述表面处理方法中，钝化处理前的表面预处理及钝化处理时间一般为0.1-5秒钟，处理时间过长会导致氧化膜太厚，处理液均为常温。表面预处理和钝化处理方式为喷淋或浸渍。为除掉钢板表面上多余的处理液，控制处理后钢板表面处理膜厚度，处理后最好经挤干辊挤干或经气刀吹干。

本发明的电镀锌板为常规电镀锌板，如硫酸盐体系电镀锌。钝化处理是涂覆型钝化处理工艺。

下面介绍本发明的实施例。

实施例1

试样为电镀锌钢板，锌层厚度为20克/平方米。

具体步骤为：

1.脱脂处理：此处理仅用于电镀锌钢板表面被油污染了的情况，对钢板经电镀、水洗后立即进入下道工序的场合，此处理可略去。

2.表面预处理：用Co(NO₃)₂·6H₂O 20克/升(即含NO₃ ^-约8克/升)，HNO₃ 3克/升的硝酸钴与硝酸混合水溶液对上述电镀锌钢板进行表面喷淋处理，处理液温度为常温，处理时间为1秒钟，处理后经挤干辊挤干。

3.钝化处理：经表面预处理后的电镀锌钢板在含CrO₃ 4克/升的涂覆型钝化液中进行钝化处理，处理液温度为常温，时间为1秒钟，钝化处理后再经干燥处理(板温达到50～70℃)。

实施例2

试样与实施例1相同。

步骤1与实施例脱脂处理相同。

2.钝化处理：在与实施例1相同的钝化液中添加硝酸钴试剂，使其NO₃ ^-浓度为12克/升，用此钝化液直接对电镀锌板进行钝化处理，其它条件与实施例1相同。

上述实施例与对比例的对比结果如表1示。对比例为与实施例相同的试样，仅进行实施例1的步骤1、3，即钝化处理前不经硝酸盐试剂处理，钝化液中也不含硝酸盐试剂。表1的结果说明，电镀锌钢板采用本发明的表面处理技术处理后，可以有效地抑制其黑变的发生，同时也可以使其耐蚀性能提高，并可以消除表面预处理后钢板颜色变灰。本发明的表面处理剂成份简单，易于控制，处理工艺便于实施，设备投资费用小或无需另增设备投资。

表1

试验项目例别	黑变试验结果		耐蚀性试验结果
				加速试验	室内存放试验
	实施例1实施例2对比例	不黑变不黑变全面黑变				不黑变不黑变全面黑变	表面有少量黑点，无白锈同上表面有黑点，白锈覆盖面30％以上

注：

(1)黑变加速试验条件：在潮湿箱中进行，温度50℃，相对湿度98％以上，时间72小时。

(2)黑变室内存放试验：在室内存放1年。

(3)耐蚀性试验：在盐雾箱中进行，条件为35℃，5％NaCl中性溶液，试验时间为48小时。

Claims (10)

1.一种防止电镀锌板黑变的表面处理剂，其特征是：是由钴、镍、铁、锌、钠、锰的硝酸盐水溶液组成，其浓度为：硝酸根离子浓度为：2.5～25克/升。

2.根据权利要求1所述的表面处理剂，其特征是：所述的硝酸根离子浓度为7.1～20克/升。

3.根据权利要求1或2所述的表面处理剂，其特征是：所述的硝酸根离子浓度的最佳范围为10～16克/升。

4.根据权利要求1所述的表面处理剂，其特征是：所述的游离硝酸的浓度为0～20克/升。

5.一种防止电镀锌板黑变的表面处理方法，其特征是：将钢板经电镀锌、水洗后，在权利要求1～4之一的表面处理剂中处理一定时间，然后进行钝化处理。

6.一种防止电镀锌板黑变的表面处理方法，其特征是：将钢板经电镀锌、水洗后，在含有权利要求1～4之一的表面处理剂的钝化液中进行钝化处理一定时间，然后干燥。

7.根据权利要求5或6所述的表面处理方法，其特征是：所述的处理时间或钝化时间为0.1～5秒。

8.根据权利要求5或6所述的表面处理方法，其特征是：所述的处理液温度为常温。

9.根据权利要求5或6所述的表面处理方法，其特征是：所述的处理方式或钝化方式为喷淋或浸渍。

10.根据权利要求5或6所述的表面处理方法，其特征是：经表面处理或钝化处理后经挤干辊挤干或气刀吹干。