一种镀锌层表面的无铬复合保护层结构的制作方法

本实用新型涉及金属表面加工技术领域，尤其涉及一种镀锌层表面的无铬复合保护层结构。

背景技术：

金属材料在使用过程中，在不同条件下会产生腐蚀，金属腐蚀之后会显著降低其塑性和韧性，大大缩短了金属的使用寿命。为改善其耐腐蚀性，常常对钢铁金属表面镀锌并进行钝化处理，以提高其耐腐蚀性能，并可提高外观的装饰性。因此，越来越多的镀锌层采用钝化工艺。

对于镀锌层，传统的后处理采用的是铬酸盐钝化处理。铬酸盐钝化液中既含有三价铬又含有六价铬，三价铬不溶于水、强度高、稳定性好，它是构成钝化膜的骨架；而六价铬易溶于水，其可溶性部分填充在骨架内部，形成均质结构，而且具有自我修复能力。但镀锌层经三价铬或六价铬钝化处理后形成铬/基体金属混合氧化物膜层，钝化膜中含有三价铬及六价铬，而具有较强的毒性和导致癌症产生的六价铬，严重污染人类生存环境和影响人类的身体健康，欧盟已于2006年7月1日正式实施了RoHS指令，以限制六价铬的使用。随着人类环保意识的加强及科技的进步，研发无毒的环保钝化工艺来代替传统的铬酸盐钝化工艺具有重要的意义且势在必行。

多年来，人们对无毒或低毒得的无机物缓蚀剂作为钝化剂进行了大量的研究，但现有的无铬钝化膜结构不够稳定，抗腐蚀性和耐磨性较差。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种用于镀锌或镀锌合金层表面的无铬复合保护层结构，具有良好的抗腐蚀性和耐磨性。

本实用新型是通过以下的技术方案实现的：一种镀锌层表面的无铬复合保护层结构，包括基层、无铬钝化膜、高分子封闭膜、耐高温层和耐磨层，基层为镀锌或镀锌合金层，无铬钝化膜设置在基层的上表面，其厚度为1-2微米，高分子封闭膜设置在无铬钝化膜的上表面，其厚度为60-200纳米，且无铬钝化膜的上表面设置有若干与高分子封闭膜结合的孔隙，耐高温层设置在高分子封闭膜的上表面，其厚度为20-60纳米，耐磨层设置在耐高温层的上表面，其厚度为0.3-1微米。

优选地，所述无铬钝化膜为有机硅酸盐和稀土无机盐构造成的无机-有机复合钝化膜。

优选地，所述稀土无机盐为无机镧盐或无机铈盐。

优选地，所述高分子封闭膜为高分子聚碳酸酯型聚氨酯封闭膜。

优选地，所述耐高温层为环氧丙烷改性有机硅树脂层。

优选地，所述耐磨层为含聚硅氧烷类耐磨层。

有益效果是：与现有技术相比，本实用新型实施例中的无铬复合保护层结构通过设置有高分子封闭膜与无铬钝化层表面的孔隙紧密结合，从而形成一层致密的保护膜，具有优良的隔氧隔水性，提高了镀层表面的耐腐蚀性，通过设置有耐磨层，使得镀层的表面具有良好的耐磨性，同时通过设置有耐高温层，可以使得镀层结构在高温条件下不会开裂变形。

附图说明

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为本实用新型的复合保护层结构其中一实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种镀锌层表面的无铬复合保护层结构，包括基层1、无铬钝化膜2、高分子封闭膜3、耐高温层4和耐磨层5，基层1为镀锌或镀锌合金层，无铬钝化膜2设置在基层1的上表面，其厚度为1-2微米，高分子封闭膜3设置在无铬钝化膜2的上表面，其厚度为60-200纳米，且无铬钝化膜2的上表面设置有若干与高分子封闭膜3结合的孔隙，耐高温层4设置在高分子封闭膜3的上表面，其厚度为20-60纳米，耐磨层5设置在耐高温层4的上表面，其厚度为0.3-1微米。通过设置有高分子封闭膜3与无铬钝化层表面的孔隙紧密结合，从而形成一层致密的保护膜，具有优良的隔氧隔水性，提高了镀层表面的耐腐蚀性，通过设置有耐磨层5，使得镀层的表面具有良好的耐磨性，同时通过设置有耐高温层4，可以使得镀层结构在高温条件下不会开裂变形。

本实用新型其中一实施例中，基层1的厚度为8微米，无铬钝化膜2的厚度为1.5微米，高分子封闭膜3的厚度为85纳米，耐高温层4的厚度为40纳米，耐磨层5的厚度为0.5微米。保护层结构整体涂镀均匀，外观为靓丽彩色，经测试白锈中性实验测试NSS≥264h，镀层硬度为400HV，在300℃的高温下烘烤，复合保护层结构不开裂变形。

本实用新型的另一实施例中，基层1的厚度为7微米，无铬钝化膜2的厚度为1微米，高分子封闭膜3的厚度为100纳米，耐高温层4的厚度为60纳米，耐磨层5的厚度为0.7微米。保护层结构整体涂镀均匀，外观为靓丽彩色，经测试白锈中性实验测试NSS≥240h，镀层硬度为320HV，在350℃的高温下烘烤，复合保护层结构不开裂变形。

进一步的，无铬钝化膜2为有机硅酸盐和稀土无机盐构造成的无机-有机复合钝化膜，具体的，有机硅酸盐与镀锌层体发生交互作用，Si元素在膜层表面分布较均匀，稀土无机盐的加入有效降低了有机硅酸盐转化膜的孔隙率。

进一步的，稀土无机盐包括但不限于无机镧盐、铈盐等金属盐，例如CeCl3、Ce(NO3)3、Ce(SO4)2等。

进一步的，高分子封闭膜3可以为高分子聚碳酸酯型聚氨酯封闭膜，具体的，高分子聚碳酸酯聚氨酯封闭膜为有机聚碳酸酯多元醇共聚物聚氨酯乳液会在无铬钝化膜2的上表面形成的一层致密的高分子封闭涂膜，该涂膜具有优良的隔氧、隔水性，能够进一步提高的耐腐型。聚碳酸酯多元醇共聚物乳液微粒在钝化时被填充在钝化膜的骨架中，由于乳液粒径小，直径为40-80nm，可实现充分填充，提高镀层的耐蚀性。通过将聚碳酸酯多元醇共聚物乳液微粒填充至无铬钝化膜2表面的空隙中，提高了无铬钝化膜2的致密度，克服了无铬钝化无自愈能力的缺点，另一方面可提高了镀层的耐蚀性，推迟镀层出现白锈的时间。

进一步的，耐高温层4可以为环氧丙烷改性有机硅树脂层。具体的，通过在高分子封闭膜3的表面涂覆一层环氧丙烷改性有机硅树脂耐高温涂料，从而形成环氧丙烷改性有机硅树脂层。

进一步的，耐磨层5可以为含聚硅氧烷类耐磨层5。具体的，在耐高温层4上再涂覆一层耐磨层5，该涂层为含聚硅氧烷类耐磨涂层。该涂层采用烷氧基硅烷改性。并在体系中引入具有增硬功能的纳米碳化硅粒子，从而保证涂层具有良好的耐磨性。聚硅氧烷类由有机硅氧烷水解缩合成，有机硅烷包括但不限于乙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。