一种镀铝锌板用无铬钝化组合物及其制造和使用方法

技术领域

本发明涉及一种无铬钝化组合物及其制造和使用方法，特别涉及镀铝锌卷钢生产时用的一种无铬钝化组合物及其制造和使用方法。

背景技术

铝锌镀层(55％A1-45％Zn)通过热浸工艺涂覆于铁基合金表面上，通过牺牲阳极的防护原理来延缓铁基合金的腐蚀。铝锌镀层(GL)的厚度通常为25μm，与普通热浸镀锌层(GI)相似，但GL板户外耐蚀性远远高于GI板。另外，铝锌板的外观比镀锌板更为精美。基于这些优势，铝锌板被广泛使用在户外建筑应用中比如室外金属镶板，屋顶和轻钢结构房屋中的轻钢龙骨。

然而，铝锌板的高含铝量致使其耐碱性差，因而不宜使用在碱性环境中。实际使用过程中发现，当高碱性硅酸盐水泥浆包覆镀铝锌轻钢龙骨时，铝锌建材会遭受严重腐蚀，从而破坏了铝锌板的机械性能。这是因为在碱性环境中过量氢氧根离子(OH

发明内容

本发明的目的在于解决目前铝锌板的无铬钝化处理剂不宜使用在碱性环境中这一问题，提供一种新型无铬钝化组合物。该组合物不仅为铝锌板提供优异的耐盐雾腐蚀和耐湿热性能，还具有优异的耐碱性能。这使得铝锌板在高碱性环境中的应用得以实现。

本发明的另一个目的在于提供上述无铬钝化组合物的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其特征在于，以重量百分比的组份组成：

上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的有机树脂的水性分散体为丙烯酸水性分散体，聚氨酯水性分散体，环氧水性分散体的一种或几种。优选一种脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯水性分散体，例如帝斯曼公司的NeoRez R-961，艾迪科公司HUX-1029、HUX-522、HUX-541。

上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的水溶性稀土缓蚀剂所述的水溶性稀土缓蚀剂为含有四价钒或者五价钒的氧化物，例如偏钒酸钠，偏钒酸铵，五氧化二钒。

上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的有机官能三烷氧基硅烷的水解低聚物γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-巯丙基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯-28，正硅酸乙酯-40的一种或者几种硅烷单体的水解混合物。

上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的水溶性含磷有机聚合物为磷酸(二氢铵，一氢铵)酯化聚乙烯醇或者磷酸(二氢铵，一氢铵)聚乙烯低聚物，其结构式如下：

其中，(1)为磷酸(二氢铵，一氢铵)酯化聚乙烯醇，(2)为磷酸(二氢铵，一氢铵)聚乙烯低聚物。

上述的一种镀铝锌板用无铬钝化组合物，其中，所述的功能助剂为润湿剂，流平剂，消泡剂的至少一种。

润湿剂为本技术领域常用的润湿剂，其特征在于为非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，优选比克公司的BYK-3410

流平剂为本技术领域常用的流平剂，其特征在于，不含硅类的流平剂，优选比克公司的BYK-358N。

消泡剂为本技术领域常用的消泡剂，其特征在于，不含硅类高效消泡剂，优选空气化学公司的Surfynol DF-220。

本发明中有机树脂的水性分散体和水解硅烷为主要成膜物质，稀土类缓蚀剂可以有效的钝化铝锌板，阻止金属溶解，并在铝锌板使用过程中提供自修复功能。所形成的的钝化膜的耐碱性主要由含磷聚合物提供。该聚合物结构中的NH

本发明还提供了一种铝锌板用无铬钝化组合物的制备方法，包括以下步骤：

1)称取一定量的有机官能三烷氧基硅烷的单体混合物，搅拌加入去离子水中进行水解，直至溶液澄清。如必要，可调节溶液的pH值，以达到稳定水解溶液的目的；

2)在搅拌条件下，将水溶性稀土缓蚀剂和水溶性含磷高分子化合物加入上述混合物，搅拌至溶解；

3)在搅拌条件下，将有机树脂的水性分散体加入上述混合物，搅拌至树脂均匀分散在体系中。

上述步骤均在常温，常压下进行。

相关组分重量比例如下：

本发明制备的铝锌板用无铬钝化组合物，与现有的无铬产品相比，能够满足钝化膜层优异的盐雾性能和耐湿热性能，同时又赋予钝化膜优异的耐碱性能。

本发明还提供一种使用无铬钝化组合物处理的镀铝锌板的方法，其特征在于所述镀铝锌板使用在高碱性环境中。

本发明具有如下的有益效果：

1)不含六价铬化合物，是一种环保的钝化技术。

2)耐碱性能优异，使得铝锌板在高碱性环境中的应用成为可能。

3)具有优异的盐雾性能和耐湿热性能。

具体实施方式

本发明无铬钝化液的使用方法包括喷淋和辊涂，将钝化液均匀涂覆在镀锌材料表面即可。

其使用条件为：

1)脱脂去除镀铝锌板表面的有机污染物

2)自来水冲洗

3)去离子水清洗，吹干备用

4)常温，用不锈钢涂覆棍将一定量的钝化液均匀地涂覆在镀铝锌板面上

5)将其放入自动排出型烘箱，烘干得到上述钝化液所处理的镀铝锌板

本发明所述的镀铝锌板无铬钝化液性能检测项目如下：

盐雾性能：根据国标(GB/T 10125-2012

耐黑变测试：根据湿热测试(GB/T 1740-2007漆膜耐湿热测定法)，并利用表面色差计来测试表面色差ΔE。

板面质量：无铬钝化液在板面烘干温度(PMT)大于80℃以后，观察钝化板表面状态，无过度腐蚀导致黑点或者板面不均一的现象，为通过。

耐碱性：将涂覆好本发明实施例中所述钝化液的镀铝锌钝化板，浸渍于25℃新鲜配置的20％wt氢氧化钠水溶液中5分钟，取出后洗净吹干，并利用表面色差计来测试表面前后色差ΔE。

实施例与比较例组分列表：

实施例1-6中硅烷水解聚合物制备方法：利用溶胶-凝胶方法制备，取3ml氨水，乙醇50ml，充分搅匀后分别加入TEOS 6g以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷2g，充分搅拌均匀后成为均一透明溶液，备用。

实施例1，3，5中的磷酸酯化聚乙烯醇(二氢铵，一氢铵)制备方法：取一定量聚乙烯醇，去离子水，溶解后加入适量磷酸和脲素搅拌均匀后，升温至110～120℃之间反应3h，再升温至150℃继续反应30min，得到白色固体聚乙烯醇磷酸酯-铵盐。粗产品先经乙醇浸泡干燥后碾碎，再经索氏提取器提取8h，以除去残存的磷酸、脲素及缩二脲等，50～60℃真空干燥后备用。

实施例2，4，6中的聚乙烯磷酸(二氢铵，一氢铵)制备方法：取一定量聚乙烯磷酸，去离子水，溶解后，滴入一定量氨水，搅拌充分均匀后，得到聚乙烯磷酸(二氢铵，一氢铵)盐。粗产品先经乙醇沉降后，得到固体，50～60℃真空干燥后备用。

实施例1-6及比较例1组合物的测试结果如下，并对比了传统无铬钝化产品：

以上数据可以看出，实施例1-6均有的盐雾性能，极为优异的耐湿热性能，较好的板面质量，耐碱性能优异，在比较例1对比上，主要是耐碱性不通过，耐湿热性能差，其余性能均合格，市面上的无铬产品耐碱性不通过，72h中性盐雾性能差，不能满足市面上对于镀铝锌卷钢高耐蚀的市场需求，耐碱性也差，耐湿热性能差，其余性能合格。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何说明视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。