专利名称：：金属的表面处理液的制作方法
技术领域：
：本发明属于金属材料的表面处理液，特别适用于热镀锌钢板的表面钝化处理。目前，镀锌钢板表面处理广泛采用铬酸盐钝化的方法。该方法所采用的处理液(钝化液)是一种含有硅溶胶无机氟化物的铬酸溶液，溶液中含有部分还原Cr+3离子。它是利用辊涂的方法，将上述处理液涂覆在钢板表面，然后在不冲洗的情况下，直接用热风吹干，使镀锌钢板表面生成一层含Cr量可调的钝化膜，提高镀锌钢板的耐蚀性，如日本特公昭61-585所述的。上述钝化方法的原理是基于在处理液中加入无机氟离子，利用氟离子的活化作用使镀锌钢板的表面锌层与Cr+6反应生成致密的铬酸盐产物。其缺点是由于处理液中加入无机氟离子时，引入了附加的可溶性阳离子(如Na+1离子)，造成钝化膜的耐蚀性下降;同时，氟离子对设备的腐蚀性很大，造成维修费用上升。本发明的目的在于提供一种新的金属材料的表面处理液，用该处理液钝化镀锌钢板，不仅钝化膜与锌层的结合力强，而且钝化膜稳定，具有良好的耐蚀性能。基于上述目的，本发明金属表面处理液由CrO3、SiO2、还原剂、乳化稳定剂、分散剂组成。其中，还原剂可以把CrO3还原剂还原出部分Cr+3;SiO2与H2O结合形成硅溶胶mSiO2-nH2O(m、n为系数)。本发明在技术方案上的突出特点，首先是钝化膜的成膜原理与现有理论不同。本发明认为，并经实验验证，钝化膜的形成不单单是Cr+6离子的氧化作用，而是Cr+6离子与硅溶胶的联合作用。铬酸溶液中加入硅溶胶后，在不断搅拌下，硅溶胶作为胶体具有独特的性能，如有较大的比表面积和较好的亲水性，它使铬以离子形式分散在SiO2的胶团之间，形成一种单体形式为lCr-mSiO2-nH2O的分子团(L.m.n为系数)。其中Cr包括Cr+6和Cr+3。当与镀锌钢板接触时，每个分子团上的Cr+6与锌发生反应生成难溶化合物，从而与镀锌极紧密结合，而连有SiO2和Cr+3的另一端向外，以胶体形式联接其它分子团。在整个镀锌表面都重复着上述过程，于是就在整个板面上生成一层以SiO2-Cr+3为骨架的内部界面以Cr+6和锌层反应生成难溶化合物形式与基体紧密相联的、外部是SiO2胶团形式紧密排列的、厚度可调的钝化膜。这层钝化膜中分散着一定数量的Cr+3和Cr+6，经热风吹干后就形成一层致密的耐蚀性良好的钝化膜。CrO3的作用一是与mSiO2nH2O联合形成钝化膜，二是分解成还原的三价铬Cr+3，而不会引入其它附加阴、阳离子。因此，若CrO3太少，低于8.0g/l，则不能形成具有一定厚度的完整的钝化膜;而CrO3太多，大于60.0g/l，则使钝化液成本上升，且使mSiO2.nH2O胶体溶液稳定性下降。还原出的Cr+3的好处在于提高钝化膜的铬含量，同时，由于加入Cr+3所形成的lCr.mSiO2.nH2O大分子团，其外表面产生憎水性，提高钝化膜在潮湿气氛下的使用寿命;但Cr+3过多时，会使lCr.mSiO2.nH2O结构不稳定，沉淀分层，使钝化液的钝化作用大大下降。SiO2的作用是形成硅溶胶mSiO2.nH2O。mSiO2.nH2O的特性是它能吸附Cr离子的数量范围大，SiO2的含量以8.0～180g/l为宜。若含量过少，不能形成优良的lCr.mSiO2.nH2O分子团，耐蚀性下降;若SiO2过多，会使膜的表面质量变坏，表面变疏松粗糙，耐蚀性下降。分散剂和乳化稳定剂的作用如下一是润湿金属表面，使锌与Cr+6直接反应;二是提高lCr.mSiO2.nH2O分子团的稳定性，即提高钝化膜致密性和钝化液的稳定性，但当两者的含量都＜0.01g/l时，效果不显著，若它们的含量都大于0.1g/l时，则泡沫现象严重，钝化膜表面不完整。还原剂的作用是从CrO3中还原出Cr+3。综上所述，本发明金属表面处理液的成份配比(g/l)为CrO38～60g/l，SiO28～180g/l，乳化稳定剂0.01～0.1g/l，分散剂0.01～0.1g/l，还原剂0.5～30g/l。乳化稳定剂可以是脱臭无水羊毛脂、乙酰化羊毛脂、乙氧基化(25分子)羊毛脂醇、和乙氧基化羊毛脂醇烃基酸中任一种。分散剂可为脂肪醇聚氧乙烯基硅烷和脂肪酸聚氧乙烯基醚中任一种。还原剂可为甲醇、乙醇、甲醛、H2O2任一种。采用本发明所述的处理液对金属板(如镀锌钢板)进行钝化处理，只需将处理液直接辊涂或浸渍在金属表面，然后热风吹干即可，可获得表面不同含铬量的铬酸盐钝化膜。与现有技术相比，采用本发明处理液所得的钝化膜不仅致密稳定，与锌层的结合力强，而且膜的耐蚀性好。实施例根据本发明所述的成分配比，配制了5批金属表面处理液，其具体的成份配比如表1所述。将制备的处理液分别辊涂在镀锌钢板上，并用热风吹干，然后测量钝化膜的含Cr量和耐蚀性(hrs)其结果列入表2。表1实施例金属表面处理液的成分分配比(g/l)</tables>表2实施例所得钝化膜的含Cr量和耐蚀性权利要求1.一种金属表面处理液，其特征在于它的成分配比(g/l)为CrO38～60g/l，SiO28～180g/l，乳化稳定剂0.01～0.1g/l，分散剂0.01～0.1g/l，还原剂0.5～30g/l。2.根据权利要求1所述的处理液，其特征在于乳化稳定剂为脱臭无羊毛脂、乙酰羊毛脂、乙氧基化羊毛脂醇、或乙氧基化羊毛脂醇烃基酸中任一种。3.根据权利要求1所述的处理液，其特征在于分散剂为脂肪醇聚氧乙烯基硅烷或脂肪酸聚氧乙烯基醚中任一种。4.根据权利要求1所述的处理液，其特征在于还原剂为甲醇、乙醇、甲醛、H2O2中任一种。全文摘要本发明陈述了一种金属表面处理液，特别适用于镀锌钢板的表面钝化。该处理液由CrO文档编号C23C22/28GK1063129SQ92101318公开日1992年7月29日申请日期1992年3月7日优先权日1992年3月7日发明者李向阳,李德林,王向东申请人:冶金工业部钢铁研究总院