一种综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法。

背景技术：

镀锌自润滑产品是指在原有镀锌板的基础上，对其进行涂层后处理，得到带有润滑效果涂层的镀锌产品。镀锌板自润滑涂层具有良好的润滑性能，在变形处理过程不需在镀锌板表面涂润滑油，板材成形后不需用洗涤剂去除其表面的油渍。润滑涂层节省了除油剂的使用、除油的操作工序，又消除除油剂对环境的污染。节约成本的同时降低了对环境的破坏。

日本早在20世纪80年代就开始进行自润滑涂层钢板研究，并于20世纪90年代中期实现了商业化生产及应用，在自润滑钢板研发及应用方面走在世界前列。新日铁、nkk相继开发出多个系列的自润滑钢板，可满足不同行业不同服役条件下的使用。

国内对自润滑涂层钢板的研发及应用起步较晚，直到2006年宝钢才开发出无铬自润滑电镀锌产品，但初期成本较高；宝日汽车板公司经新日铁授权，可生产部分润滑处理ga钢板；广州jfe公司引进日本jfe技术，可生产jfe的jaz高润滑ga钢板。近年来，国内各大钢厂也开始了试制工作。

国标gb/t2518中有关于自润滑膜层的代号(sl)的标识，并规定“该表面处理可减少产品在运输和储存期间表面产生白锈，并可较好改善钢板的成型性能。无铬自润滑膜处理时，应限制自润滑膜中对人体健康有害的六价铬成分”。

专利(cn105921379a)公布了一种热镀锌自润滑钢板的生产方法，采用辊式涂布机将自润滑涂料涂覆在热镀锌板基材上，然后进行固化、冷却，所述辊式涂布机的涂覆工艺有一套独特的参数。

专利(cn103102790b)公开了一种镀锌钢板用润滑涂料、自润滑镀锌钢板及其生产方法，润滑涂料由基体树脂、润滑组分以及添加剂组成；生产方法步骤包括：润滑涂料称量混合、用一步法辊涂工艺涂覆润滑涂料、烘干、固化。自润滑热镀锌钢板，具有较低的摩擦系数，可以提高热镀锌钢板的成型性能，同时具有良好的耐腐蚀性能、涂装性能，并满足欧盟rohs环保指令要求。

专利cn104388827a公布了用于汽车的自润滑合金化热镀锌钢板及其制造方法，形成了独特的产品成分、生产工艺、涂料、粗糙度控制等一整套技术。

上述专利公布的自润滑钢板都具有较好的成型性能、耐腐蚀性能，专利cn103102790b还具有一定的涂装性能，但都不具备环保性、冲压性、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、导电性、阻燃性、焊接性与涂装性等更多种优良性能于一体的特点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法。该发明采用独特的自润滑涂料配方、特定的光整工艺、与之匹配的涂覆工艺等生产工艺，形成一整套生产技术，生产出环保性、冲压性、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、导电性、阻燃性、焊接性与涂装性等更多种功能于一体的热镀锌板自润滑涂层钢板。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法，所述生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、高性能蜡、硅烷、缓蚀剂、水组成，其中树脂、高性能蜡、硅烷、缓蚀剂的质量百分含量分别为：10～20％、1～5％、2～10％、0～1％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度2.0～3.5um，光整机的延伸率控制在0.5～1.0％，光整后钢带的粗糙度ra：0.8～1.5um，rpc≥70；光整后采用高压水冲洗，压力为8～14mpa；；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比80～115％，提液辊速比60～90％，提液辊粗糙度＞0.5um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.7～1.2kn，涂覆辊与钢带的压力为0.7～1.2kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度80～120℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度≤45℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本发明所述树脂为环氧树脂。

本发明所述高性能蜡为聚乙烯蜡乳液或聚氧乙烯蜡乳液。

本发明所述硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中一种或两种。

本发明所述缓蚀剂为钒类多聚酸盐.

本发明所述自润滑涂料涂抹钢板的膜层厚度为0.6～1.2g/m²。

本发明所述生产方法所得热镀锌自润滑钢板的性能参见表1。

本发明综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的性能指标检测参考方法如下表2。

本发明采用自润滑涂料配方、光整工艺、与之匹配的涂覆等生产工艺，形成一整套综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法，生产出膜厚适宜并集多种功能于一体的热镀锌板自润滑涂层钢板，用于适应家电厂家应用自润滑钢板代替普通镀锌钢板越来越严苛的要求，诸如在满足高速化冲压生产、高耐蚀要求的前提下，兼具可焊性、可涂装性、耐热性、阻燃性等综合的要求。

本发明确定的树脂、高性能蜡、硅烷、缓蚀剂等皮膜组分，其中硅烷为骨架，提供皮膜基础的耐化学性、结合力、耐蚀性等；树脂层为阻隔层，阻隔水份与氧气；缓蚀剂可以消耗掉进入皮膜中的氧气并富集在基材表面形成稳态反应层皮膜；高性能蜡则提供了皮膜良好的润滑性和疏水效果。同时，控制膜层厚度在0.6～1.2g/m²，并控制基材的粗糙度，使其在具有较好的环保性、成型性能、耐指纹性、耐腐蚀性能、耐热黄变性、耐溶剂性的基础上，兼具导电性、阻燃性、焊接性与涂装性等性能，满足家电厂家多元化的要求。

采用本发明技术方案所产生的有益效果在于：1、无需对设备升级改造，通过确定配方的涂料及与之匹配的生产工艺，包括控制光整辊的粗糙度、光整工艺、涂覆工艺、烘干温度、卷曲温度等，得到环保性、冲压性、耐指纹性、耐蚀性、耐热黄变性、耐溶剂性、导电性、阻燃性、焊接性与涂装性等多种功能于一体的热镀锌自润滑钢板。2、本发明生产的综合性能优良的热镀锌自润滑钢板，满足欧盟rohs环保指令要求。3、本发明所得热镀锌自润滑钢板的膜层厚度为0.6～1.2g/m²；热镀锌自润滑钢板的综合应用性能良好。

附图说明

图1为实施例1热镀锌自润滑钢板杯凸部72h盐雾腐蚀形貌；

图2为实施例1热镀锌自润滑钢板x划叉后72h盐雾腐蚀形貌；

图3为实施例1热镀锌自润滑钢板耐蚀性的平面72h盐雾腐蚀后形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由环氧树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中环氧树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：15％、4％、5％、0.3％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度2.0um，光整机的延伸率控制在1.0％，光整后钢带的粗糙度ra：0.8um，rpc：75；光整后采用高压水冲洗，水压为14mpa；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比80％，提液辊速比90％，提液辊粗糙度0.6um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.7kn，涂覆辊与钢带的压力为0.7kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度80℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度45℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.5mm，膜层厚度为0.6g/m²，各项性能检测结果见表3所示；热镀锌自润滑钢板耐蚀性的平面、杯凸、x划叉72h盐雾腐蚀后形貌见图1、图2。(实施例2-8热镀锌自润滑钢板的耐蚀性的平面、杯凸、x划叉72h盐雾腐蚀后形貌图与图1、图2类似，故省略)

表3实施例1热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例2

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚氧乙烯蜡乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚氧乙烯蜡乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：12％、3％、9％、0.7％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度3.5um，光整机的延伸率控制在0.5％，光整后钢带的粗糙度ra：1.5um，rpc：70；光整后采用高压水冲洗；压力为10mpa

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比115％，提液辊速比60％，提液辊粗糙度0.7um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.2kn，涂覆辊与钢带的压力为0.9kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度120℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度40℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.7mm，膜层厚度为1.2g/m²，各项性能检测结果见表4所示。

表4实施例2热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例3

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：18％、2％、3％、0.2％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度2.5um，光整机的延伸率控制在0.8％，光整后钢带的粗糙度ra：1.0um，rpc：80；光整后采用高压水冲洗，压力为8mpa；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比100％，提液辊速比80％，提液辊粗糙度0.65um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.0kn，涂覆辊与钢带的压力为1.2kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度100℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度35℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为1.0mm，膜层厚度为1.0g/m²，各项性能检测结果见表5所示。

表5实施例3热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例4

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚氧乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚氧乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：11％、4.5％、8％、0.8％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度3.0um，光整机的延伸率控制在0.7％，光整后钢带的粗糙度ra：1.2um，rpc：72；光整后采用高压水冲洗；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比90％，提液辊速比70％，提液辊粗糙度0.63um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.8kn，涂覆辊与钢带的压力为1.0kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度110℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度42℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.6mm，膜层厚度为0.8g/m²，各项性能检测结果见表6所示。

表6实施例4热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例5

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：17％、3.8％、6.7％、0.5％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度2.2um，光整机的延伸率控制在0.9％，光整后钢带的粗糙度ra：1.4um，rpc：77；光整后采用高压水冲洗，水压为12mpa；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比110％，提液辊速比75％，提液辊粗糙度0.68um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.1kn，涂覆辊与钢带的压力为0.8kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度90℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度38℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.9mm，膜层厚度为0.7g/m²，各项性能检测结果见表7所示。

表7实施例5热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例6

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：13％、3.5％、9.2％、0.9％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度3.3um，光整机的延伸率控制在0.6％，光整后钢带的粗糙度ra：1.1um，rpc：73；光整后采用高压水冲洗，水压为9mpa；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比95％，提液辊速比85％，提液辊粗糙度0.55um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.9kn，涂覆辊与钢带的压力为1.1kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度105℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度39℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.8mm，膜层厚度为1.1g/m²，各项性能检测结果见表8所示。

表8实施例6热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例7

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚氧乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚氧乙烯蜡乳液、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：10％、5％、2％、1％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度2.8um，光整机的延伸率控制在0.65％，光整后钢带的粗糙度ra：1.3um，rpc：79；光整后采用高压水冲洗，水压为11.5mpa；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比105％，提液辊速比65％，提液辊粗糙度0.58um，涂覆辊与提液辊辊间压力为1.05kn，涂覆辊与钢带的压力为0.85kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度85℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度36℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.7mm，膜层厚度为0.9g/m²，各项性能检测结果见表9所示。

表9实施例7热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

实施例8

本实施例综合性能优良的热镀锌自润滑钢板的生产方法包括自润滑涂料制备、光整、涂覆、烘干、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

(1)自润滑涂料制备工序：自润滑涂料由树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐、水组成，其中树脂、聚乙烯蜡乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、钒类多聚酸盐的质量百分含量分别为：20％、1％、10％、0％，其余为水；

(2)光整工序：采用光整辊的粗糙度与光整工艺调整涂覆自润滑涂料之前的镀锌钢带的粗糙度，光整辊的粗糙度2.6um，光整机的延伸率控制在0.85％，光整后钢带的粗糙度ra：1.9um，rpc：76；光整后采用高压水冲洗，水压为8～13mpa；

(3)涂覆工序：采用一步辊涂法进行涂料连续涂覆，涂覆方式为立式逆涂，涂覆辊表层材质为聚亚胺酯，提液辊即汲液辊材质为带硬铬涂层的不锈钢，涂覆辊速比85％，提液辊速比68％，提液辊粗糙度0.64um，涂覆辊与提液辊辊间压力为0.85kn，涂覆辊与钢带的压力为0.95kn；

(4)烘干工序：采用电磁感应加热方式进行涂后烘干与固化，烘干温度95℃；

(5)卷取工序：卷取机收卷温度41℃，采用卷芯加套筒方式防止钢卷塌卷。

本实施例所得热镀锌自润滑钢板的基板厚度为0.6mm，膜层厚度为1.0g/m²，各项性能检测结果见表10所示。

表10实施例8热镀锌自润滑钢板的性能检测结果

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。