專利名稱：環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法。具體涉及一種在冷軋鋼板表面形成均勻細(xì)膩鋅層的電鍍鋅工藝方法，以及用于制造電鍍鋅耐指紋鋼板的環(huán)保型無鉻含鋯耐指紋涂料。
背景技術(shù)：
耐指紋鋼板是以冷軋板為基板經(jīng)電鍍鋅后，再在板面上涂覆1～3μm厚的有機復(fù)合樹脂膜的高附加值產(chǎn)品。耐指紋鋼板產(chǎn)品由于具有外觀漂亮，較高的耐腐蝕性、優(yōu)良的耐指紋性、良好的導(dǎo)電性、耐黑變性、抗劃傷性、較高的化學(xué)穩(wěn)定性；耐指紋膜與基體結(jié)合力強，對基體金屬具有較好的保護(hù)作用等特點，已被廣泛用于家電及汽車行業(yè)中高檔次產(chǎn)品上的面板、側(cè)板、內(nèi)板及零部件用板上。如冰箱、洗衣機、空調(diào)壓縮機、CD機、VCD、DVD、音響、收錄機等的外殼、內(nèi)部件、底板、后板等。
電鍍鋅生產(chǎn)根據(jù)使用的電解液不同可分為堿性和酸性兩種，堿性法是采用Na2ZnO3為電解質(zhì)；堿性法由于電解液不穩(wěn)定，電流密度低，鍍層不均勻，表面光澤度差，所以不適合用于高速連續(xù)電鍍鋅生產(chǎn)線。目前不常用，只用于固定的零件電鍍鋅。酸性法是采用ZnSO4、ZnCl2。酸性法采用的電鍍液有硫酸鋅、氯化鋅、氰化鋅等。但由于氯化鋅易揮發(fā)，成本高而氰化鋅毒性很大，所以硫酸鋅使用較為廣泛。
而根據(jù)電鍍槽陽極的性質(zhì)又可分為可溶性及不溶性兩種，電鍍是將所鍍的零件作為陰極；若以被沉積金屬相同的金屬作為陽極則為可溶性陽極；若以其它不溶性材料作為陽極則為不溶性陽極。但都是放在含有所鍍金屬的鹽溶液中，在直流電作用下獲取具有一定性能的金屬鍍層的過程。
根據(jù)電鍍槽結(jié)構(gòu)的不同可分為水平式和徑向式二種。其中徑向式鍍槽用只在單面鍍上使用。水平式鍍槽中的陽極呈水平布置，電鍍時帶鋼運行于上下兩個陽極之間，鍍液的噴射方向與帶鋼運行方向相反(單面噴射)，生產(chǎn)中產(chǎn)生的氣泡不易排出；同時運行中的帶鋼易下垂擦傷陽極造成短路，擦傷陽極的事也經(jīng)常發(fā)生。陽極使用的材質(zhì)為Pb-5Sn，溶液受此污染也較嚴(yán)重，不得不在溶液中添加添加劑來驅(qū)除鉛離子，由此溶液變的渾濁，懸浮物在管道和鍍槽中沉積，阻礙液體的正常運動，對電鍍不利。在運行中，電鍍液與帶鋼接觸，使得鍍液中的金屬離子在導(dǎo)電輥表面沉積，導(dǎo)電輥表面質(zhì)量變差，直接影響帶鋼表面的質(zhì)量，引起導(dǎo)電輥壓印和輥斑。更為嚴(yán)重的是，Pb-5Sn合金陽極的損傷和腐蝕，使電鍍液中的Pb離子上升較快，會造成鍍鋅層的結(jié)合力不好，對于耐指紋產(chǎn)品來講更是致命的弱點，因為Pb離子是導(dǎo)致在耐指紋板表面出現(xiàn)黑變現(xiàn)象的主要原因之一。
電鍍鋅層能改善材料表面的性能包括外觀(平整、光澤、色彩)、耐磨性、耐蝕性、硬度、光、電、磁和熱等表面性能，但用手指或手掌接觸到鋼板表面時或鋼板在腐蝕性介質(zhì)中工作時，鋼板表面容易引發(fā)產(chǎn)生銹蝕且有損美觀。CD機、VCD、DVD、音響、收錄機等電子產(chǎn)品的機殼材料通常使用鍍鋅鋼板，在裝配機殼上的電子元件時，操作者的手接觸到機殼的表面容易產(chǎn)生指紋附著問題。為了防止指紋附著，提高耐蝕性、耐指紋性和改善機殼的接地性，發(fā)明了一種耐指紋鋼板的生產(chǎn)方法。
目前，電鍍鋅耐指紋鋼板的生產(chǎn)方法是對電鍍鋅基板先進(jìn)行鈍化處理然后涂覆一層1～3μm的有機薄膜，所用的化學(xué)處理劑分別是鉻酸鹽系的鈍化劑和水溶性有機涂料。據(jù)專利文獻(xiàn)(JP平1-176090)所載，其表面鈍化膜中含有六價鉻，它起到填補作用，但膜受到輕微損傷時，裸露的六價鉻使該處再鈍化從而失去了進(jìn)一步保護(hù)的作用，而且其耐指紋性及耐黑變性較差。特公平1-53353號中提出了一種用于防止鍍敷鋅一鋁合金的鋼板變黑的表面處理方法，該方法采用含鉻酸和/或鉻酸鹽以及水溶性樹脂和/或乳液樹脂的處理液。但效果并不十分滿意。在特公平3-49982號公開了一種用于防止熔融鍍敷含鋅金屬鋼板的表面變黑的方法，該方法是用含有Co離子和/或Ni離子的處理液來處理以使這些金屬附著在該鋼板的表面上，然后再用鉻酸鹽來處理該鋼板表面，從而防止其黑變。然而該方法至少要包含使用Ni和/或Co的鍍敷處理以及用鉻酸鹽處理2個工序，甚至要包含有用Ni和/或Co的鍍敷處理后再加以水洗的工序，這時一共包括3個工序。因此，如采用該方法，要使用原有的表面處理設(shè)備來進(jìn)行使困難的。另外，最重要的一點是有充分的資料證明六價鉻為有害元素，已被歐盟等國家在出口產(chǎn)品中明令禁止，必須被其它元素取代。
歐洲專利申請EP156437A1公開的一種“水基涂料、涂覆金屬基板的方法和得到的金屬基板”，是使用一種粘結(jié)劑+至少2中潤滑劑，其中至少一種為含有鋅粉的無機物，該方法得到的鋼板可提高導(dǎo)電性，但在焊接時產(chǎn)生鋅霧氣，對人體有害，并影響焊接部位的壽命。另外，歐洲專利申請EP780452A2公開了一種“水基涂料”，它直接采用環(huán)氧改性丙烯酸樹脂為成膜劑，但該涂料為容器使用，是采用后涂層，對于需要預(yù)涂層處理的電鍍鋅鋼卷并不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種電鍍鋅層質(zhì)量穩(wěn)定可靠、板面有機復(fù)合樹脂膜不會對環(huán)境造成污染的環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，是以冷軋板為基板經(jīng)電鍍鋅后，板面上涂覆耐指紋涂料，其特征在于首先采用垂直式不溶性陽極電鍍鋅工藝方法生產(chǎn)電鍍鋅板，然后采用一種用鋯替代鉻的耐指紋水基涂料對電鍍鋅板表面進(jìn)行涂覆，125℃以下低溫烘烤固化處理，在鍍鋅板表面形成有機復(fù)合樹脂膜。
本發(fā)明環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，所述的垂直式不溶性陽極電鍍鋅工藝方法是鍍槽中的陽極是垂直布置的，帶鋼亦是垂直的，通過沉沒輥帶鋼在槽中180度轉(zhuǎn)向，槽中設(shè)有兩對陽極，導(dǎo)電輥在槽外不浸于鍍液中。垂直槽電鍍時產(chǎn)生的氣體容易排出，且?guī)т撨\行比較平穩(wěn)。
本發(fā)明環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，所述的陽極采用陽極箱，陽極箱內(nèi)側(cè)壁安裝陽極板，陽極板采用Ti基板上鍍不溶性IrO2陽極，鍍槽中不充滿鍍液，在陽極箱上部內(nèi)側(cè)壁上開有鍍液溢流出口，鍍液由陽極箱上部出口流出，在陽極箱的下部開有鍍液入口，電鍍液由變頻泵經(jīng)陽極箱下部鍍液入口打入陽極箱。陽極采用Ti基板上鍍不溶性IrO2陽極，鍍液中的Pb離子含量較低，不會造成產(chǎn)品的黑變和其它不利影響，由于堵絕了Pb的來源，SrCO3也不用添加了，鍍液較為清潔，為高電流密度鍍鋅工藝的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另外帶鋼在鍍槽中是垂直的，帶鋼擦傷陽極的機會也大為減輕，陽極的間距可縮小到18mm，大大地降低了槽電壓(8-12伏)，電耗也隨之減少。
為使鍍液在溢流能平穩(wěn)均勻地流出，陽極箱中橫設(shè)有兩層網(wǎng)狀隔板，下層網(wǎng)板的孔徑小，上層的孔徑大。經(jīng)兩層隔板的作用，陽極箱中的鍍液液面變的比較平穩(wěn)，這便于鍍液寬度的控制。
為了控制鍍液流下的寬度，鍍液的出口設(shè)成V字型。當(dāng)帶鋼有寬變窄時，變頻泵的轉(zhuǎn)速加快，陽極箱中的液面就抬高，使得從V字型溢流口流出的寬度增大。反之是同樣原理，變頻泵減速。變頻泵的速度是計算機根據(jù)帶鋼的寬度自動設(shè)定的。使鍍液的寬度始終與帶鋼的邊部保持一致。
為消除由于液體在陽極和帶鋼之間流動時，靠近出口的液體會產(chǎn)生收縮，從而使得帶鋼在通過陽極下半部時邊部會產(chǎn)生漏涂現(xiàn)象或帶鋼邊部鋅層減薄的現(xiàn)象，陽極板上開設(shè)補液孔，加強下部鍍液的流量，保證了鍍液的充滿度，也消除了鍍液收縮現(xiàn)象。
導(dǎo)電輥底部都浸沒于清洗托盤內(nèi)，清洗液是含有硫酸的溶液，用于溶解導(dǎo)電輥表面所粘的鍍層金屬。為了清除導(dǎo)電輥表面所粘的金屬臟物，每個導(dǎo)電輥配備了一套刮擦器，并用噴流裝置加以清洗，把刮下的顆粒從導(dǎo)電輥表面洗下，防止顆粒壓入鍍層表面產(chǎn)生輥印等缺陷。由此，導(dǎo)電輥的壽命也得以延長。
所述的用鋯替代鉻的耐指紋水基涂料是由以下重量份的原料組成丙烯酸樹脂50～75％二氧化硅4～15％硅烷膠聯(lián)劑9～25％聚四氟乙烯8～22％鋯離子0.5～1.5％
聚乙烯蠟3～12％各組份的重量之和為100％。
主要組分的作用丙烯酸樹脂50～75(重量百分比)，為主樹脂，成膜主劑，＜50％，膜薄，耐蝕性下降；＞75％，膜厚，電器導(dǎo)電性下降。
二氧化硅4～15，平均粒度≤20nm，耐蝕劑。＜4％，產(chǎn)品的耐蝕性大幅度下降，鹽霧試驗＜28小時；＞15％，產(chǎn)品的成形性下降。
硅烷膠連劑(固化劑)9～25保證涂料短時間內(nèi)固化。＜9％，產(chǎn)品固化慢，鋼板粘手。＞25％，涂料固化太快，膜厚不易控制，消耗大。此固化劑在膜中起到膠接作用，即將無機與有機材料在短時間內(nèi)結(jié)合在一起。
聚四氟乙烯(PTFE)8～22，潤滑劑，可有效的提高鋼板的自潤滑性，使產(chǎn)品在加工過程中沖壓性能好，避免膜的損傷。＜8％，產(chǎn)品的潤滑效果不理想；＞22％，產(chǎn)品易破乳。
聚乙烯蠟抗擦傷劑，2～10，＜2％，產(chǎn)品的抗擦傷性能一般；＞10％產(chǎn)品易破乳。
多價金屬離子鋯提高耐蝕性及框架密度。
用鋯替代鉻，在配制、倉儲、運輸及使用時不會對環(huán)境造成污染，并具有優(yōu)異的自潤滑性。


圖1為本發(fā)明的垂直式電鍍槽示意圖。
圖2為本發(fā)明的陽極箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的陽極板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，是以冷軋板為基板經(jīng)電鍍鋅后，再在板面上涂覆有機復(fù)合樹脂膜。其具體步驟二、采用酸性垂直式不溶性陽極電鍍鋅工藝方法生產(chǎn)電鍍鋅板，在冷軋板表面形成均勻細(xì)膩鋅層。
鍍槽結(jié)構(gòu)見圖1，本發(fā)明共采用4個相同鍍槽，每個鍍槽5共包含有二對陽極箱4，共40小塊涂鍍IrO2陽極板。
鍍槽5中的陽極箱4是垂直布置的，帶鋼1亦是垂直的，帶鋼1由導(dǎo)電輥2導(dǎo)出，穿過一對陽極箱4通過沉沒輥6帶鋼在電鍍槽5中180度轉(zhuǎn)向，再經(jīng)過另一對陽極箱4經(jīng)擠干輥10擠干后再由導(dǎo)電輥導(dǎo)出。導(dǎo)電輥2在槽5外不浸于鍍液8中，鍍槽中不充滿鍍液。
陽極箱4結(jié)構(gòu)見圖2，陽極板11安裝于陽極箱內(nèi)側(cè)壁上，陽極板采用Ti基板上鍍不溶性IrO2陽極。在陽極箱上部內(nèi)側(cè)壁上開有V字型鍍液溢流出口12，鍍液由陽極箱上部出口流出，在重力作用下加速流動，在陽極的出口段鍍液的速度可達(dá)到4m/秒，在陽極箱的下部開有鍍液入口9，電鍍液由變頻泵經(jīng)陽極箱下端鍍液入口打入陽極箱。
陽極箱中橫設(shè)有兩層網(wǎng)狀隔板，下層網(wǎng)板的孔徑小，上層網(wǎng)板的孔徑大。在陽極板上開設(shè)有補液孔13，如圖3。導(dǎo)電輥2底部都浸沒于清洗托盤3內(nèi)，清洗液是含有硫酸的溶液，每個導(dǎo)電輥2配備了一套刮擦器，并用噴流裝置加以清洗，把刮下的顆粒從導(dǎo)電輥表面洗下。
其中鍍槽電鍍電流15～20KA，電壓14～18V，充滿度80％，鋅層厚度20g/20g/m2。
步驟三、在鍍鋅板面上輥涂無鉻含鋯耐指紋涂料，120℃烘烤固化，制成有機復(fù)合樹脂膜。
其中涂膜涂覆量控制在1.0～1.5g/m2，涂料固含量20％，涂料PH值控制在7.0～9.0之間。
步驟四、性能測試1、黑變試驗將試片放在一臺濕度為70℃，濕度為90％的試驗機內(nèi)放置24小時，然后在色差儀上測定試驗前后的ΔE，要求ΔE＜62、耐指紋性用干凈的手指摸帶鋼表面時，不留下指紋，ΔE＜33、耐腐蝕性鹽霧試驗72小時后，表面評判≥7級。
實施例2實施例2與實施例1的不同之處在于涂料組成取丙烯酸樹脂500kg、二氧化硅100kg、硅烷膠連劑200kg、聚四氟乙烯100kg、金屬鋯離子15kg、聚乙烯蠟85kg置于一攪拌器內(nèi)，攪拌混合均勻制成無鉻含鋯耐指紋涂料。其余同例1。
實施例3實施例3與實施例1的不同之處在于涂料組成取丙烯酸樹脂600kg、二氧化硅100kg、硅烷膠連劑90kg、聚四氟乙烯100kg、金屬鋯離子10kg、聚乙烯蠟100kg置于一攪拌器內(nèi)，攪拌混合均勻制成無鉻含鋯耐指紋涂料。其余同例1。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，是以冷軋板為基板經(jīng)電鍍鋅后，板面上涂覆耐指紋涂料，其特征在于首先采用垂直式不溶性陽極電鍍鋅工藝方法生產(chǎn)電鍍鋅板，然后采用一種用鋯替代鉻的耐指紋水基涂料對電鍍鋅板表面進(jìn)行涂覆，125℃以下低溫烘烤固化處理，在鍍鋅板表面形成有機復(fù)合樹脂膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于所述的垂直式不溶性陽極電鍍鋅工藝方法是鍍槽中的陽極是垂直布置的，帶鋼亦是垂直的，通過沉沒輥帶鋼在槽中180度轉(zhuǎn)向，槽中設(shè)有兩對陽極，導(dǎo)電輥在槽外不浸于鍍液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于所述的陽極采用陽極箱，陽極箱內(nèi)側(cè)壁安裝陽極板，陽極板采用Ti基板上鍍不溶性IrO2陽極，鍍槽中不充滿鍍液，在陽極箱上部內(nèi)側(cè)壁上開有鍍液溢流出口，鍍液由陽極箱上部出口流出，在陽極箱的下部開有鍍液入口，電鍍液由變頻泵經(jīng)陽極箱下端鍍液入口打入陽極箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于所述的陽極箱中橫設(shè)有兩層網(wǎng)狀隔板，下層網(wǎng)板的孔徑小，上層的孔徑大。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于所述的鍍液的鍍液出口設(shè)置成V字型。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于陽極板開設(shè)補液孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4、5、6所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于所述的導(dǎo)電輥底部都浸沒于清洗托盤內(nèi)，清洗液是含有硫酸的溶液，用于溶解導(dǎo)電輥表面所粘的鍍層金屬，每個導(dǎo)電輥配備了一套刮擦器，并用噴流裝置加以清洗，把刮下的顆粒從導(dǎo)電輥表面洗下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，其特征在于所述的用鋯替代鉻的耐指紋水基涂料是由以下重量份的原料組成丙烯酸樹脂50～75％二氧化硅4～15％硅烷膠聯(lián)劑9～25％聚四氟乙烯8～22％鋯離子0.5～1.5％聚乙烯蠟3～12％各組份的重量之和為100％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型無鉻含鋯電鍍鋅耐指紋鋼板的表面處理方法，具體涉及一種在冷軋鋼板表面形成均勻細(xì)膩鋅層的電鍍鋅工藝方法，以及用于制造電鍍鋅耐指紋鋼板的環(huán)保型無鉻含鋯耐指紋涂料。是以冷軋板為基板經(jīng)電鍍鋅后，板面上涂覆耐指紋涂料，其特征在于首先采用垂直式不溶性陽極電鍍鋅工藝方法生產(chǎn)電鍍鋅板，然后采用一種用鋯替代鉻的耐指紋水基涂料對電鍍鋅板表面進(jìn)行涂覆，125℃以下低溫烘烤固化處理，在鍍鋅板表面形成有機復(fù)合樹脂膜。本發(fā)明電鍍鋅層質(zhì)量穩(wěn)定可靠、板面有機復(fù)合樹脂膜不會對環(huán)境造成污染。
文檔編號C09D5/00GK1763257SQ200510094150
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者郭鐵波, 盧熙連, 南紅梅, 王榮海, 王勁木, 朱洪成, 霍東英 申請人:江陰長發(fā)耐指紋鋼板有限公司