彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑，解決了現有輥涂轉化處理劑存在的耐蝕性較差、生產成本高、轉化處理時間長的問題。技術方案包括以下述重量百分比的組分為溶質：鉻酸鹽30-60％，磷酸10-50％，醛類有機物10-25％，聚乙二醇聚合物3-10％，植酸0.5-1.5％，上述組分合計100％；所述溶質與溶劑的混合重量比為1：9～12，所述溶劑為去離子水。本發明穩定性好、生產成本低、耐蝕性好、性能優異、轉化時間短、適用于大型彩色涂層鋼板生產線快速轉化處理。
【專利說明】彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼板用轉化處理劑，具體的說是一種彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑。

【背景技術】
[0002]帶鋼清洗后要依鋼基類型的不同進行不同的轉化處理。轉化處理常采用三種方法:浸入法、噴淋法、輥涂法。輥涂法是利用輥涂裝置將轉化處理液涂敷于帶鋼表面，涂敷后直接烘干，勿需用水沖洗，故又叫“無漂洗法”或“就地干燥法”。此法成份穩定，涂敷質量好，污染小，能節約水和溶劑，現已逐步得到更多廠家的采用。轉化處理的目的是為了提高彩色涂層鋼板的附著力和耐腐蝕性能。除了節省處理污染和解決環保方面的費用外，卷涂帶鋼的成本低主要表現在設備要求和基建投資等方面。這意味著，為了提高競爭能力，卷涂線應在高速下運轉，這樣才能在盡可能短的時間內生產數量最多的卷涂帶鋼，即轉化處理時間應比工業中一般所用的轉化處理時間短得多，目前一般大型彩色涂層生產線(產量為15萬噸/年以上，機組速度90m/min~150 m/min)轉化處理時間不超過15秒，這樣對轉化處理工序提出了更高的要求。
[0003]現有的彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑通常分為兩種一種是含鉻鈍化劑，另一種是無鉻鈍化劑。含鉻鈍化劑通常含有六價鉻，雖然成膜性及耐腐性好，但6價鉻對環境污染性大，不利于環保。而無鉻鈍化劑如陳振常等發明的一種鍍鋅鋼板輥涂表面處理方法(申請號:CN200910131789.3)，公開了一種適用于烤漆生產線的鍍鋅鋼板輥涂表面處理方法，其中表面處理劑選擇無鉻鈍化藥劑；鋼板線速度為60~80m/min ;鈍化涂裝輥材質選用邵氏硬度為40~50的聚氨酯；涂裝輥采用立式逆向的方式鈍化涂裝，涂裝輥的輥速為所述鋼板線速度的60~75%。本發明由于使用無鉻鈍化藥劑作為表面處理劑，并優選相關工藝條件，因此既可保證環保性，又能保證物理性能達到要求。這類無鉻鈍化劑雖然滿足了環保要求，但耐蝕性比含鉻鈍化劑差，該鈍化劑只適應速度為60~80m/min烤漆生產線，難以適應機組速度大于90m/min高速生產線要求，且未涉及無鉻鈍化劑的組份。(申請號:CN201110030304.9)公開了一種鍍鋅板彩涂預處理用水性表面處理劑，組分及質量百分比如下:水性樹脂，20~60% ;有機硅烷，I~5% ;無機緩蝕劑，0.5~2.5%，封閉劑，0.5~3%;促進劑，I~3%，去離子水，余量。它將無機緩蝕劑、納米粒子、有機硅烷和水性樹脂有機地結合形成復合鈍化膜，不僅改善鈍化膜與鍍鋅層的結合力，且提高鍍鋅板表面處理后的涂裝性能。作為封閉劑的納米二氧化硅經改性后能均勻地分布在鈍化膜中，提高膜層的致密性，從而提高其耐腐蝕性能。該水性表面處理劑中不含任何價態的鉻，是一種環保型表面處理劑，但由于組份中加入了納米粒子、水性樹脂等，從而大幅提高了生產成本高，且耐蝕性也不如含鉻鈍化劑。
[0004]因此，國內外研究人員一直致力于開發出一種開發出一種耐蝕性好、生產成本低、快速高效的輥涂轉化處理劑，以滿足大型彩色涂層鋼板生產線快速轉化處理的需要。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種穩定性好、生產成本低、耐蝕性好、性能優異、轉化時間短、適用于大型彩色涂層鋼板生產線快速轉化處理的彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑。
[0006]本發明彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑，包括以下述重量百分比的組分為溶質:鉻酸鹽30-60%，磷酸10-50%，醛類有機物10-25%，聚乙二醇聚合物3-10%，植酸
0.5-1.5%，上述組分合計100%;所述溶質與溶劑的混合重量比為1:9~12，所述溶劑為去離子水。
[0007]所述溶質的組分具體為:鉻酸鹽40-50%，磷酸20-40%，醛類有機物15_20%，聚乙二醇聚合物4-6 %，植酸0.5-1.0 %，上述組分合計100 %。
[0008]所述聚乙二醇聚合物的分子量為10000~60000。
[0009]所述轉化處理劑的制備方法為:首先將醛類有機物溶于部分去離子水中制成醛類有機物溶液備用；再將所述鉻酸鹽和磷酸溶解于部分去離子水中制成鉻酸鹽和磷酸溶液，然后將鉻酸鹽和磷酸溶液加熱至75~85°C，邊攪拌邊緩慢加入醛類有機物；然后再加熱至90±2°C保溫120~130min后停止加熱，自然冷卻至50±2°C，邊攪拌邊加入植酸以及分子量為10000~60000聚乙二醇聚合物，再按溶質與去離子水重量比1:9~12的比例加入余量去離子水混合，攪拌15~20min后，冷卻至室溫即獲得轉化處理劑。
[0010]本發明中，溶質與去離子水重量比1:9~12中的去離子被分成三部分，一部分用于溶解醛類有機物制成醛類有機物溶液；一部分用于溶解鉻酸鹽和磷酸制成鉻酸鹽和磷酸溶液，最后在添加完所有溶質后再加入余量去離子水。
[0011]組分的機理及作用:
[0012]鉻酸鹽:主要成膜物質，主要提高轉化處理膜的附著力和耐蝕性。鉻酸鹽含量低于30 %，轉化處理膜達不到耐蝕性要求，鉻酸鹽含量高于60 %，轉化處理膜的附著力下降。所述鉻酸鹽優選重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)或重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。
[0013]磷酸:主要成膜物質，主要提高轉化處理膜的附著力和沖壓加工性能。磷酸含量低于10%，難以形成連續的磷酸膜，沖壓加工性能效果差，磷酸含量高于50%，形成磷酸膜過厚(超過2 μ m)，導致彩色涂層鋼板的附著力下降。
[0014]醛類有機物:用作還原劑，將鉻酸鹽中Cr6+還原成Cr3+。醛類有機物含量低于10%，不能把鉻酸鹽中Cr6+全部還原成Cr3+，醛類有機物含量高于25%，將鉻酸鹽中Cr6+全部還原成Cr3+后，還有過剩，導致成本增加。所述醛類有機物優選甲醛(HCH0)。
[0015]分子量為10000~60000聚乙二醇聚合物:主要起潤濕、分散作用，能降低表面張力，提高轉化處理液在鋼板表面的潤濕、覆蓋能力，滿足高速彩色涂層鋼板生產線快速工藝要求。分子量為10000~600000聚乙二醇聚合物含量低于3%,降低表面張力不明顯,含量高于10%，導致轉化處理液中泡沫增加，影響轉化膜的均勻性，且成本增加。
[0016]植酸:主要起金屬螯合作用，可提高轉化膜的附著力和耐蝕性。植酸易溶于水，分子量660.4,分子式C5H18O24P6,植酸分子中含有能同金屬配位的24個氧原子，12個羥基和6個磷酸基。實驗證明植酸是一種極罕見的金屬螯合劑，當與金屬絡合時，易形成多個螯合環形成的絡合物在廣泛的PH值范圍內皆具有極強的穩定性，植酸在金屬表面同金屬絡合時，易形成一層致密的單分子有機保護膜，能有效地阻止02等進入金屬表面，從而抑制金屬的腐蝕，同時由于膜層與有機涂料具有相近的化學性質，并含有羥基和磷酸基等活性基團，能與有機涂料發生化學作用，提高轉化膜與涂料的附著力。植酸含量低于0.5%，達不到金屬螯合的效果，含量高于1.5%，不僅增加生產成本，并且金屬螯合效果增加也不明顯。
[0017]發明人對轉化處理的組分進行了深入研究，精選出五個組份，利用醛類有機物作為還原劑將鉻酸鹽中的六價鉻轉化為低毒的3價鉻，滿足環保要求的同時也制備出具有優異性能的轉化處理劑，滿足大型彩色涂層鋼板生產線快速轉化處理。
[0018]由所有組分均能溶于溶劑中，使轉化處理劑長期保持穩定狀態，無固體顆粒物沉淀，因而使用前也無需攪拌，減少了輥涂前處理前的操作。
[0019]對所述轉化處理劑的制備方法中各步驟控制的理由為:
[0020]首先將所述鉻酸鹽和磷酸溶解于部分去離子水中制成含有鉻酸鹽和磷酸的溶液，先使鉻酸鹽和磷酸進行溶解，這里去離子水的使用量可以根據鉻酸鹽和磷酸的使用量合理調配，最大量以不超過總去離子水使用量為準；然后將含有鉻酸鹽和磷酸的溶液加熱至75~85°C，邊攪拌邊緩慢加入醛類有機物溶液，在75~85°C下加入醛類有機物是由于在此溫度范圍內醛類有機物與鉻酸鹽反應充分，溫度過高會導致醛類有機物揮發，增加生產成本。溫度過低會導致化學反應慢且不充分；然后再加熱至90±2°C保溫120~130min后停止加熱，在此溫度下進行保溫是為了保證化學反應后的物質充分溶解且混合均勻；自然冷卻至50±2°C，邊攪拌邊加入植酸以及分子量為10000~60000聚乙二醇聚合物，冷卻至上述溫度再加入植酸以及分子量為10000~60000聚乙二醇聚合物是為了使其充分溶解而保證聚合物不分解；最后再按溶質與去離子水重量比1:9~12的比例加入余量去離子水混合，攪拌15~20min后,冷卻至室溫即獲得穩定性好的轉化處理劑。
[0021]有益效果:
[0022]I)本轉化處理劑適合于輥涂工藝，在鍍鋅板表面形成連續均勻的轉化層，使用時，機組速度可達90m/min~150m/min，轉化處理時間不超過15秒，滿足大型彩涂生產線快速轉化處理工藝的要求。
[0023](2)本轉化處理劑的組分溶于去離子水，能形成穩定的溶液狀態，在使用前以及使用過程中勿須攪拌，使用方便，提高工作效率。
[0024](3)本轉化處理劑能在鍍鋅板表面形成轉化膜，具有優良的耐蝕性和附著力，中性鹽霧試驗168小時，轉化層表面無銹蝕，各項性能優異。
[0025](4)本轉化處理劑中不含Cr6+，屬于綠色環保產品，在保持優異性能的前提各組分廉價易得，生產成本得到有效控制。

【具體實施方式】
[0026]轉化處理劑的制備:
[0027]首先將醛類有機物溶于部分去離子水中制成醛類有機物溶液備用；再將所述鉻酸鹽和磷酸溶解于部分去離子水中制成含有鉻酸鹽和磷酸的溶液，然后將含有鉻酸鹽和磷酸的溶液加熱至75~85°C，邊攪拌邊緩慢加入醛類有機物溶液；然后再加熱至90±2°C保溫120~130min后停止加熱，自然冷卻至50±2°C，邊攪拌邊加入植酸以及分子量為10000~60000聚乙二醇聚合物，再按溶質與去離子水重量比1:9~12的比例加入余量去離子水混合，攪拌15~20min后，冷卻至室溫即獲得轉化處理劑1_5。1-5轉化處理劑中不含Cr6+。所述轉化處理劑1-5中溶質的組分及配比參見表1:(五個組分合計100%重量百分數計)
[0028]表1
[0029]

【權利要求】
1.一種彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑，其特征在于，包括以下述重量百分比的組分為溶質:鉻酸鹽30-60 %，磷酸10-50 %，醛類有機物10-25 %，聚乙二醇聚合物3_10 %，植酸0.5-1.5%，上述組分合計100%;所述溶質與溶劑的混合重量比為1:9~12，所述溶劑為去離子水。
2.如權利要求1所述的彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑，其特征在于，所述溶質的組分具體為:鉻酸鹽40-50%，磷酸20-40%，醛類有機物15-20%，聚乙二醇聚合物4-6%，植酸0.5-1.0%，上述組分合計100%。
3.如權利要求1所述的彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑，其特征在于，所述聚乙二醇聚合物的分子量為10000~60000。
4.如權利要求1-3任一項所述的彩色涂層鋼板用輥涂轉化處理劑，其特征在于，所述轉化處理劑的制備方法為:首先將醛類有機物溶于部分去離子水中制成醛類有機物溶液備用；再所述鉻酸鹽和磷酸溶解于部分去離子水中制成含有鉻酸鹽和磷酸的溶液，然后將含有鉻酸鹽和磷酸的溶液加熱至75~85°C，邊攪拌邊緩慢加入醛類有機物溶液；然后再加熱至90±2°C保溫120 ~130min后停止加熱，自然冷卻至50±2°C，邊攪拌邊加入植酸以及分子量為10000~60000聚乙二醇聚合物，再按溶質與去離子水重量比1:9~12的比例加入余量去離子水混合，攪拌15~20min后，冷卻至室溫即獲得轉化處理劑。
【文檔編號】C23C22/33GK104164662SQ201410368317
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】涂元強, 白會平, 蔡捷, 宋乙峰, 黃道兵, 杜蓉, 楊宏武, 雷澤紅 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司