一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法。

背景技术

为了进一步提高钢铁材料的耐蚀性能，锌铝镁(Zn-Al-Mg)镀层钢板已经广泛开发并投入使用，锌铝镁镀层是在纯锌镀层的成分基础上，在镀层中添加镁、铝等元素，工业上常采用热浸镀方式获得。主要应用领域包括5G基站建设、光伏产业、家电产业、畜牧产业以及汽车产业等。目前市场上已经出现采用全锌铝镁(Zn-Al-Mg)镀层钢板生产的空调等家电产品，其具有优异的耐腐蚀性能及切口保护作用。

锌铝镁镀层中含有较多的活泼的镁、锌、铝元素，与空气中氧和水分接触后发生一系列氧化反应形成不同状态氧化物，其可以在长期的腐蚀环境中保持稳定，提高耐腐蚀性能。当晶态氧化物的粒径很小时主要产生光的漫反射，随着时间增长，氧化膜厚度增加也会导致光的反射减少，超过40nm厚度时，视觉上就表现出发暗的黑变缺陷。

专利(CN 110004389 A)公布了一种抗黑变锌铝镁镀层钢及其制备方法，其通过镀层中控制镁铝元素含量、表面粗糙度、氧化膜层厚度及特定钢基温度等一系列工艺参数，得到含锌镁的氢氧化物薄膜和/或含锌镁的碱式碳酸盐薄膜，达到使锌铝镁镀层钢在复杂大气环境中钢表面极难发暗黑变的技术效果。与本发明相比，其工艺控制点较多，并且不能得到兼具优良抗黑变性能、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、阻燃性与涂装性等性能于一体的锌铝镁镀层钝化钢板。

专利(CN 105671469)提供了一种热浸镀钢及其制造方法，通过在镀层中添加Ca、Ba、Li等元素，达到避免镀层出现黑变缺陷的目的。然而该方法要求在热浸镀锌合金中添加上述合金元素，在高温下容易燃烧，生产安全风险较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法。该发明采用独特的钝化剂配方、特定的光整工艺、与之匹配的涂覆工艺等技术方案，生产出兼具优良抗黑变性能、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、阻燃性与涂装性等性能于一体的锌铝镁镀层钝化钢板。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由高交联树脂、硅烷、纳米氧化硅、缓蚀剂、抗氧剂、水组成，其中高交联树脂、硅烷、纳米氧化硅、缓蚀剂、抗氧剂的质量百分含量分别为：15～45％、2～10％、0～1％、0～5％、0～1％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度2.0～4.0um，光整机的延伸率控制在0.5～1.5％，光整后钢带的粗糙度Ra：0.7～1.6um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为70～120％，提液辊速比为55～100％，提液辊粗糙度＞0.4um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.6～1.5KN，涂覆辊与钢带的压力为0.6～1.5KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度30～40℃，加热有效区域为2m×2m，加热功率为2000～2400kW，烘干温度75～125℃，固化时间0.5～2.5s。

本发明所述步骤(1)高交联树脂为水性丙烯酸树脂或水性聚氨酯。

本发明所述步骤(1)硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

本发明所述步骤(1)纳米氧化硅粒径＜10nm。

本发明所述步骤(1)缓蚀剂为焦钒酸盐或偏钒酸盐。。

本发明所述步骤(1)抗氧剂为亚磷酸酯。

本发明所述钝化剂涂覆钢板的膜层厚度为1.0～1.5g/m

本发明所述锌铝镁镀层产品表面钝化钢板的应用性能：抗黑变性(50℃95％RH500hr)：⊿E＜3，平面部耐蚀性SST(500hr)：白锈面积≤5％，耐热黄变性(200℃×20min)：⊿E≤3，阻燃性：≥B1级，耐溶剂性(MEK擦拭10次/80％EtOH擦拭20次)：≥3级，耐指纹性：⊿E≤3，涂装性(百格)：≥95/100。

本发明一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法生产的产品表面钝化钢板的应用性能：平面部耐蚀性SST(500hr)参考GB/T 10125，耐热黄变性(200℃×20min)参考GB/T 1766，阻燃性参考GB 8624-2012，耐溶剂性(MEK擦拭10次/80％EtOH擦拭20次)参考GB/T 1766，耐指纹性参考GB/T 1766，抗黑变性(50℃95％RH 500hr)参考GB/T2423.3，涂装性(百格)参考GB/T 9286-1998。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明无需对设备升级改造，通过特定配方的钝化剂与之匹配的涂覆生产工艺，包括控制光整辊的粗糙度、光整工艺、涂覆工艺、烘干温度等，得到兼具优良抗黑变性能、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、阻燃性与涂装性等性能于一体的锌铝镁镀层钝化钢板。2、本发明生产的综合性能优良的锌铝镁镀层钝化钢板，满足欧盟Rohs环保指令要求。3、本发明所得锌铝镁镀层钝化钢板的膜层厚度为1.0～1.5g/m

附图说明

图1为实施例1的锌铝镁镀层钝化钢板平面耐蚀性的SST试验500hr盐雾腐蚀后形貌图；

图2为对比例1的一般锌铝镁镀层钝化钢板平面耐蚀性的SST试验500hr盐雾腐蚀后形貌图；

图3为实施例1的锌铝镁镀层钝化钢板抗黑变性试验形貌图；

图4为对比例1的一般锌铝镁镀层钝化钢板抗黑变性试验形貌图；

图5为实施例1的锌铝镁镀层钝化钢板涂装百格试验形貌图；

图6为对比例1的一般锌铝镁镀层钝化钢板涂装百格试验形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性丙烯酸树脂、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径9nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性丙烯酸树脂、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径9nm纳米氧化硅、焦钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：15％、5％、0.5％、5％、1％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度4.0um，光整机的延伸率控制在0.5％，光整后钢带的粗糙度Ra：1.2um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为70％，提液辊速比为100％，提液辊粗糙度0.5um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.6KN，涂覆辊与钢带的压力为1.0KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度30℃，加热功率为2000kW，烘干温度75℃，固化时间2.5s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为1.0mm，膜层厚度为1.0g/m

本实施例锌铝镁镀层钝化钢板平面耐蚀性的SST试验500hr盐雾腐蚀后形貌见图1；抗黑变性试验形貌见图3；涂装百格试验形貌见图5。

(实施例2-8锌铝镁镀层钝化钢板平面耐蚀性的SST试验500hr盐雾腐蚀后形貌、抗黑变性试验形貌、涂装百格试验形貌与图1、图3、图5类似，故省略)

表1实施例1锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例2

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性聚氨酯、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径6nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性聚氨酯、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径6nm纳米氧化硅、偏钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：45％、2％、0.1％、2.5％、0.5％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度2.0um，光整机的延伸率控制在1.5％，光整后钢带的粗糙度Ra：1.4um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为100％，提液辊速比为55％，提液辊粗糙度0.55um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.0KN，涂覆辊与钢带的压力为1.5KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度40℃，加热功率为2400kW，烘干温度100℃，固化时间1s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为1.2mm，膜层厚度为1.5g/m

表2实施例2锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例3

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性丙烯酸树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径5nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性丙烯酸树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径5nm纳米氧化硅、焦钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：40％、10％、1％、0、0.1％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度3.0um，光整机的延伸率控制在1.2％，光整后钢带的粗糙度Ra：0.7um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为120％，提液辊速比为80％，提液辊粗糙度0.45um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.5KN，涂覆辊与钢带的压力为0.6KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度35℃，加热功率为2200kW，烘干温度125℃，固化时间0.5s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为1.4mm，膜层厚度为1.2g/m

表3实施例3锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例4

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性聚氨酯、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径8nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性聚氨酯、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径8nm纳米氧化硅、偏钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：30％、7％、0.5％、3.5％、0.2％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度3.0um，光整机的延伸率控制在0.6％，光整后钢带的粗糙度Ra：1.6um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为80％，提液辊速比为80％，提液辊粗糙度0.6um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.5KN，涂覆辊与钢带的压力为0.6；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度32℃，加热功率为2100kW，烘干温度120℃，固化时间1.5s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为0.8mm，膜层厚度为1.0g/m

表4实施例4锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例5

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性丙烯酸树脂、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径7nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性丙烯酸树脂、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径7nm纳米氧化硅、焦钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：20％、3.5％、0、4.5％、0.3％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度2.5um，光整机的延伸率控制在0.7％，光整后钢带的粗糙度Ra：0.8um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为75％，提液辊速比为90％，提液辊粗糙度0.5um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.7KN，涂覆辊与钢带的压力为0.9KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度30℃，加热功率为2400kW，烘干温度90℃，固化时间1.8s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为0.9mm，膜层厚度为1.1g/m

表5实施例5锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例6

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性丙烯酸树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径4nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性丙烯酸树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径4nm纳米氧化硅、焦钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：42％、8％、0.4％、2.8％、0.6％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度2.8um，光整机的延伸率控制在0.75％，光整后钢带的粗糙度Ra：1.45um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为95％，提液辊速比为100％，提液辊粗糙度0.45um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.85KN，涂覆辊与钢带的压力为0.9KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度38℃，加热功率为2300kW，烘干温度110℃，固化时间0.8s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为0.7mm，膜层厚度为1.0g/m

表6实施例6锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例7

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性丙烯酸树脂、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径6nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性丙烯酸树脂、乙烯基三乙氧基硅烷、粒径6nm纳米氧化硅、焦钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：25％、3％、0.5％、3.5％、0，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度3.0um，光整机的延伸率控制在1.0％，光整后钢带的粗糙度Ra：1.1um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为100％，提液辊速比为100％，提液辊粗糙度0.65um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.7KN，涂覆辊与钢带的压力为0.8KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度31℃，加热功率为2000kW，烘干温度80℃，固化时间2.2s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为0.6mm，膜层厚度为1.0g/m

表7实施例7锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

实施例8

本实施例一种用于锌铝镁镀层产品的表面钝化剂及涂覆的生产方法，所述生产方法包括钝化剂制备、光整、涂覆、烘干工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)钝化剂制备工序：钝化剂由水性丙烯酸树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径7nm纳米氧化硅、钒类多聚酸盐、亚磷酸酯、水组成，其中水性丙烯酸树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、粒径7nm纳米氧化硅、焦钒酸盐、亚磷酸酯的质量百分含量分别为：40％、8％、0.4％、4.5％、0.3％，余量为水；

(2)光整工序：控制光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆钝化剂之前的镀锌铝镁钢带的粗糙度，控制光整辊的粗糙度2.5um，光整机的延伸率控制在1.5％，光整后钢带的粗糙度Ra：1.1um；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为70％，提液辊速比为70％，提液辊粗糙度0.55um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.8KN，涂覆辊与钢带的压力为1.0KN；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，电磁感应加热入口温度39℃，加热功率为2150kW，烘干温度115℃，固化时间0.9s。

本实施例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为2.0mm，膜层厚度为1.5g/m

表8实施例8锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

对比例1

本对比例采用市场上常见的纯无铬钝化剂生产钝化的锌铝镁钢板，钢带的粗糙度Ra：1.2um；采用一步辊涂法进行钝化剂连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比为100％，提液辊速比为30％，涂覆辊与提液辊辊间压力为2.0KN，涂覆辊与钢带的压力为2.5KN；基板厚度为1.0mm，最终得到的膜层厚度为1.0g/m

本对比例所得锌铝镁镀层钝化钢板的基板厚度为1.0mm，膜层厚度为1.0g/m

本对比例锌铝镁镀层钝化钢板平面耐蚀性的SST试验500hr盐雾腐蚀后形貌见图2；抗黑变性试验形貌见图4；涂装百格试验形貌见图6。

由上述实施例和对比例可知，本发明采用独特的钝化剂配方、特定的光整工艺、与之匹配的涂覆工艺等技术方案，可生产出兼具优良抗黑变性能、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、阻燃性与涂装性等性能于一体的锌铝镁镀层钝化钢板。

表9对比例1锌铝镁镀层钝化钢板的性能检测结果

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。