一種自潤滑無鉻鈍化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種鍍鋅鋼板用自潤滑無鉻鈍化劑及其制備方法，每升所述的自潤滑無鉻鈍化劑組成如下：20-100g硝酸鈰和磷鉬酸銨混和鹽、5-50g成膜助劑、6-20g潤滑劑、20-40g硅溶膠、5-10g氧化劑、適量pH調(diào)節(jié)劑及余量的水，所述適量pH調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)自潤滑無鉻鈍化劑的pH值為1。本發(fā)明提供了一種具有自潤滑性能的鈍化劑，它克服了六價鉻鈍化劑中含有的六價鉻對環(huán)境的污染，同時使鈍化后的鋼板在沖壓成型時無須潤滑處理，而且沖壓成型后的鋼板可直接進(jìn)行涂裝處理，減少了鍍鋅板加工及使用過程中的工序。
【專利說明】一種自潤滑無鉻鈍化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鍍鋅鋼板用自潤滑無鉻鈍化劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]用鈍化劑處理后的鍍鋅鋼板在進(jìn)行沖壓成型時，為防止沖壓過程邊角等處的拉損斷裂，通常要在鋼板上涂上潤滑油，降低沖壓過程中鋼板的摩擦阻力。沖壓成型后的鋼板再進(jìn)行涂裝處理時，必須將這層潤滑油進(jìn)行脫脂清洗。這樣在沖壓成型和涂裝處理間就增加了一道工序，另外這道清洗工序還可能降低鍍鋅板鈍化層的抗腐蝕能力。因此如果在鍍鋅鋼板進(jìn)行鈍化處理后，自身即具有自潤滑性能，那么在沖壓成型時就可不用外加潤滑油或潤滑脂，省去后面的清洗工序，為生產(chǎn)廠家節(jié)約成本。鍍鋅板用的鈍化劑通常是六價鉻鈍化劑，它具有工藝簡單、鈍化效果好的優(yōu)點，但六價鉻是強(qiáng)致癌物，目前在歐美發(fā)達(dá)國家已被嚴(yán)格限制使用，因此無鉻鈍化替代六價鉻鈍化已成一種必然。我國無鉻鈍化已取得了長足的進(jìn)步，無鉻鈍化劑已開始在市場上應(yīng)用，但具有自潤滑功能的無鉻鈍化劑還很少。CN103289569 A和CN 103290401 A分別報道了一種自潤滑無鉻鈍化液的制備方法，但這種制備方法是通過加入聚四氟乙烯乳液和硫化鑰來實現(xiàn)的，而聚四氟乙烯會影響鍍鋅板后續(xù)的涂裝性能，使涂層難于與金屬板牢固結(jié)合。
[0003]本發(fā)明的自潤滑無鉻鈍化劑以有機(jī)硅改性的水性聚氨酯作成膜助劑，以金屬鹽作無機(jī)組份，以硬脂酸鹽和乙烯/醋酸乙烯蠟作潤滑劑，輔以硅溶膠及其它助劑制備而成。用其鈍化處理后的鍍鋅鋼板的抗腐蝕性能達(dá)六價鉻鈍化劑的水平，并且鈍化后的鋼板具有良好的自潤滑性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有自潤滑性能的鈍化齊U，它克服了六價鉻鈍化劑中含有的六價鉻對環(huán)境的污染，同時使鈍化后的鋼板在沖壓成型時無須潤滑處理，而且沖壓成型后的鋼板可直接進(jìn)行涂裝處理，減少了鍍鋅板加工及使用過程中的工序。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0006]一種用于鍍鋅鋼板表面處理的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于每升所述的自潤滑無鉻鈍化劑組成如下:
[0007]20-100g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽、5_50g成膜助劑、6_20g潤滑劑、20_40g硅溶膠、5-10g氧化劑、適量pH調(diào)節(jié)劑及余量的水。
[0008]所述適量pH調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)自潤滑無鉻鈍化劑的pH值為I。
[0009]所述pH調(diào)節(jié)劑為無機(jī)強(qiáng)酸，優(yōu)選硝酸，更優(yōu)選6mol/L硝酸。
[0010]所述的硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽中，硝酸鈰:磷鑰酸銨質(zhì)量比為1:2-5。
[0011]所述的成膜助劑為有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液。
[0012]所述的潤滑劑為硬脂酸鹽乳液與改性聚乙烯蠟乳液的混合物。
[0013]所述的硬脂酸鹽為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的任意一種。
[0014]所述的硬脂酸鹽乳液與改性聚乙烯蠟乳液的質(zhì)量比為1:0.2-0.5。
[0015]所述的改性聚乙烯蠟乳液為翁開爾E624蠟乳液。
[0016]所述的氧化劑為過氧化氫。
[0017]所述的有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液按下述方法制備:
[0018]在反應(yīng)釜中投入80.0kg聚乙二醇(分子量400)，6.2kg 2，2_ 二羥甲基丙酸，升溫至80°C，真空脫水2小時；降溫至室溫，加入80L丙酮，通氮氣，攪拌至2，2- 二羥甲基丙酸完全溶解，升溫至60°C，緩慢滴加43.8kg甲苯二異氰酸酯，維持60°C?65°C反應(yīng)4小時，然后升溫至80°C反應(yīng)0.5小時；然后加入7.2kg 3-氨丙基三甲氧基硅烷，反應(yīng)2小時，降溫到35°C，加入800L水及24.0kg N-甲基二乙醇胺，以1200r/min的速度攪拌0.5小時，加入2M的氨水調(diào)節(jié)至pH = 9?10，得半透明的有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液。
[0019]所述的硅溶膠按下述方法制備:
[0020]在反應(yīng)釜中加入100L去離子水、2M的醋酸溶液1L，然后緩慢加入5kg正硅酸乙酯、200g 3-氨丙基二乙氧基娃燒及10g Y -(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒，攬拌下室溫水解I小時，用2M氨水調(diào)節(jié)pH = 8?9，升溫至100°C，蒸出乙醇得無色透明的硅溶膠。
[0021]所述的自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法為簡單的混合:
[0022]將硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽、成膜助劑、潤滑劑、硅溶膠、氧化劑直接混合，然后加水定容，定容時用適量PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)所述的自潤滑無鉻鈍化劑pH = I。使用時稀釋至合適濃度。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果如下:
[0024]1、完全不含鉻,其鈍化效果達(dá)六價鉻鈍化劑水平,可替代六價鉻鈍化劑,避免了六價鉻對環(huán)境的危害。而且用本鈍化劑鈍化后的鋼板具有六價鉻鈍化劑不具有的耐指紋特性。
[0025]2、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，用本發(fā)明的鈍化劑鈍化后的鋼板在沖壓成型時，無需再涂潤滑油或潤滑脂，可直接沖壓成型，簡化了工藝過程，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0026]3、與用聚四氟乙烯作潤滑劑的自潤滑鈍化劑相比，經(jīng)本發(fā)明的自潤滑鈍化劑鈍化后的鋼板在沖壓成型后進(jìn)行涂裝時，可直接用涂料噴涂，無需對鋼板清洗處理，而用聚四氟乙烯作潤滑劑的自潤滑鈍化劑鈍化后的鋼板再涂裝時必須對鋼板表面的鈍化層進(jìn)行清洗處理，否則聚四氟乙烯影響涂層與鋼板的結(jié)合強(qiáng)度。

【具體實施方式】
[0027]下面 申請人:將結(jié)合若干具體實施例對本發(fā)明方法加以詳細(xì)說明，目的在于使本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明方法有更進(jìn)一步的理解。以下實施例不應(yīng)在任何程度上被理解為對本發(fā)明權(quán)利要求書所請求保護(hù)范圍的限制。
[0028]以下各實施例中，部分原料來源如下。
[0029]有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液均按下述方法制備:
[0030]在反應(yīng)釜中投入80.0kg聚乙二醇(分子量400)，6.2kg 2，2_ 二羥甲基丙酸，升溫至80°C，真空脫水2小時；降溫至室溫，加入80L丙酮，通氮氣，攪拌至2，2- 二羥甲基丙酸完全溶解，升溫至60°C，緩慢滴加43.8kg甲苯二異氰酸酯，維持60°C?65°C反應(yīng)4小時，然后升溫至80°C反應(yīng)0.5小時；然后加入7.2kg 3-氨丙基三甲氧基硅烷，反應(yīng)2小時，降溫到35°C，加入800L水及24.0kg N-甲基二乙醇胺，以1200r/min的速度攪拌0.5小時，加入2M的氨水調(diào)節(jié)至pH = 9?10，得半透明的有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液。
[0031]硅溶膠均按下述方法制備:
[0032]在反應(yīng)釜中加入100L去離子水、2M的醋酸溶液1L，然后緩慢加入5kg正硅酸乙酯、200g 3-氨丙基二乙氧基娃燒及10g Y -(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒，攬拌下室溫水解I小時，用2M氨水調(diào)節(jié)pH = 8?9，升溫至100°C，蒸出乙醇得無色透明的硅溶膠。
[0033]硬脂酸鋅、脂酸鈣乳液直接從市場購買獲得，為河南惠爾納米科技有限公司產(chǎn)品，硬脂酸鋅乳液為NMFH-S40水性硬脂酸鋅乳液，硬脂酸鈣乳液為NMFH-F40CA水性硬脂酸鈣乳液，其作用原理是它們具有很好有成膜潤滑作用，并具有一定的耐熱性。
[0034]實施例1
[0035]一種自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法，步驟如下:
[0036]將20g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽(4g硝酸鈰+16g磷鑰酸銨)、50g有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液、6g潤滑劑(5g硬脂酸韓乳液+Ig翁開爾E624臘乳液)、40g娃溶膠、7g30wt%過氧化氫混合，然后用去離子水補(bǔ)至1L，最后用6M的硝酸調(diào)節(jié)pH = I (6M的硝酸用量不至IJ 10ml)，即得。
[0037]使用時用去離子水按1:5的比例稀釋得鈍化工作液。
[0038]將鍍鋅件從電鍍槽中取出，水洗后在3wt%的稀硝酸中漂洗出光，再在去離子水中漂洗兩次，然后放入配制好的鈍化液工作液中，鈍化時間30s，出槽后在100°C的條件下干燥1min即得。鈍化后的鍍鋅層耐中性鹽霧實驗(白銹面積):96小時約12%，耐指紋實驗:優(yōu)良(」E = 3)，表面涂層附著力:1級，摩擦系數(shù):0.09。
[0039]實施例2
[0040]一種自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法，步驟如下:
[0041]將40g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽(1g硝酸鈰和+30磷鑰酸銨)、30g有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液、1g潤滑劑(7.5g硬脂酸鈣乳液+2.5g翁開爾E624蠟乳液)、20g硅溶膠、5g 30wt%過氧化氫混合,然后用去離子水補(bǔ)至1L,最后用6M的硝酸調(diào)節(jié)pH = I (6M的硝酸用量不到1ml)即得。
[0042]鈍化劑使用方法同實施例1。
[0043]鈍化后鍍鋅層的性能:耐中性鹽霧實驗(白銹面積):96小時約8%，耐指紋實驗:優(yōu)良(」E = 3)，表面涂層附著力:0級，摩擦系數(shù):0.07。
[0044]實施例3
[0045]一種自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法，步驟如下:
[0046]將50g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽(1g硝酸鈰和+40磷鑰酸銨)、20g有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液、12g潤滑劑(8g硬脂酸鋅乳液+4g翁開爾E624蠟乳液)、25g硅溶膠、8g30wt%過氧化氫混合，然后用去離子水補(bǔ)至1L，最后用6M的硝酸調(diào)節(jié)pH = I (6M的硝酸用量不到1ml)即得。
[0047]鈍化劑使用方法同實施例1。
[0048]鈍化后鍍鋅層的性能:耐中性鹽霧實驗(白銹面積):96小時約9%，耐指紋實驗:優(yōu)良(」E = 3)，表面涂層附著力:0級，摩擦系數(shù):0.07。
[0049]實施例4
[0050]一種自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法，步驟如下:
[0051]將60g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽(1g硝酸鈰和+50磷鑰酸銨)、40g有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液、18g潤滑劑(12g硬脂酸鋅乳液+6g翁開爾E624蠟乳液)、30g硅溶膠、1g 30wt%過氧化氫混合,然后用去離子水補(bǔ)至1L,最后用6M的硝酸調(diào)節(jié)pH = I (6M的硝酸用量不到1ml)即得。
[0052]鈍化劑使用方法同實施例1。
[0053]鈍化后鍍鋅層的性能:耐中性鹽霧實驗(白銹面積):96小時約VA，耐指紋實驗:優(yōu)良(」E = 3)，表面涂層附著力:0級，摩擦系數(shù):0.05。
[0054]實施例5
[0055]一種自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法，步驟如下:
[0056]將80g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽(20g硝酸鈰和+60磷鑰酸銨)、20g有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液、20g潤滑劑(15g硬脂酸鈣乳液+5g翁開爾E624蠟乳液)、35g硅溶膠、8g 30wt%過氧化氫混合,然后用去離子水補(bǔ)至1L,最后用6M的硝酸調(diào)節(jié)pH = 1(6M的硝酸用量不到1ml)即得。
[0057]鈍化劑使用方法同實施例1。
[0058]鈍化后鍍鋅層的性能:耐中性鹽霧實驗(白銹面積):96小時約8%，耐指紋實驗:優(yōu)良(= 3)，表面涂層附著力:0級，摩擦系數(shù):0.06。
[0059]實施例6
[0060]一種自潤滑無鉻鈍化劑的制備方法，步驟如下:
[0061]將10g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽(33g硝酸鈰和+67磷鑰酸銨)、20g有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液、20g潤滑劑(14g硬脂酸鈣乳液+6g翁開爾E624蠟乳液)、30g硅溶膠、1g 30wt%過氧化氫混合,然后用去離子水補(bǔ)至1L,最后用6M的硝酸調(diào)節(jié)pH = I (6M的硝酸用量不到1ml)即得。
[0062]鈍化劑使用方法同實施例1。
[0063]鈍化后鍍鋅層的性能:耐中性鹽霧實驗(白銹面積):96小時約VA，耐指紋實驗:優(yōu)良(= 3)，表面涂層附著力:0級，摩擦系數(shù):0.06。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鍍鋅鋼板表面處理的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于每升所述的自潤滑無鉻鈍化劑組成如下: 20-100g硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽、5-50g成膜助劑、6-20g潤滑劑、20_40g硅溶膠、5-10g氧化劑、適量pH調(diào)節(jié)劑及余量的水； 所述適量PH調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)自潤滑無鉻鈍化劑的PH值為I ; 所述PH調(diào)節(jié)劑為無機(jī)強(qiáng)酸； 所述的成膜助劑為有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液，其按下述方法制備: 在反應(yīng)釜中投入80.0kg聚乙二醇400、6.2kg 2,2-二羥甲基丙酸，升溫至80°C，真空脫水2小時；降溫至室溫，加入80L丙酮，通氮氣，攪拌至2，2- 二羥甲基丙酸完全溶解，升溫至60°C，緩慢滴加43.8kg甲苯二異氰酸酯，維持60V?65°C反應(yīng)4小時，然后升溫至80°C反應(yīng)0.5小時；然后加入7.2kg 3-氨丙基三甲氧基硅烷，反應(yīng)2小時，降溫到35°C，加入800L水及24.0kg N-甲基二乙醇胺，以1200r/min的速度攪拌0.5小時，加入2mol/L的氨水調(diào)節(jié)至pH=9?10,得半透明的有機(jī)娃改性的水性聚氨酯乳液； 所述的潤滑劑為硬脂酸鹽乳液與改性聚乙烯蠟乳液的混合物； 所述的硬脂酸鹽為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的任意一種； 所述的氧化劑為30wt%S氧化氫； 所述的硅溶膠按下述方法制備: 在反應(yīng)釜中加入100L去離子水、2mol/L的醋酸溶液1L，然后緩慢加入5kg正硅酸乙酯、200g 3-氨丙基二乙氧基娃燒及10g Y - (2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒,攬拌下室溫水解I小時，用2mol/L氨水調(diào)節(jié)pH=8?9，升溫至100°C，蒸出乙醇得無色透明的硅溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于:所述的改性聚乙烯蠟乳液為翁開爾E624臘乳液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于:所述的硬脂酸鹽乳液與改性聚乙烯蠟乳液的質(zhì)量比為1:0.2-0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于:所述pH調(diào)節(jié)劑為硝酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于:所述pH調(diào)節(jié) 劑為6mol/L硝酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑無鉻鈍化劑，其特征在于:所述的硝酸鈰和磷鑰酸銨混和鹽中，硝酸鈰:磷鑰酸銨質(zhì)量比為1:2-5。
【文檔編號】C23C22/42GK104451638SQ201410778648
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】陸飚 申請人:武漢迪賽新材料有限公司