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热镀锌层无铬复合钝化处理研究的发展历程

作者
江社明
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2017-12-18
关键词
无铬钝化, 热镀锌层
领域
腐蚀领域
摘要
热镀锌层无铬复合钝化处理研究的发展历程
正文
无铬钝化是什么 无铬钝化作为一种典型的表面处理方法，对镀锌产品进行钝化处理，以获得无油的耐腐蚀涂层。 无铬化学钝化处理的分类 1有机物钝化处理 能够获得包含树脂的较厚涂层（厚度通常为0.8~2μm） 2无机物钝化 能够获得电焊性能较好的薄钝化膜（厚度不超过0.8μm） 比较这两种涂层，有机涂层有较高的耐蚀性，而锌基合金镀层表面的无机钝化膜也表现出同有机涂层相当的耐蚀性。 随着镀锌产品应用领域的不断扩展，为了提高钝化膜的防护能力，同事赋予其多种功能，人们将这两种类型的钝化处理充分结合起来，发展为目前热门的无铬复合钝化处理。 无铬复合钝化处理的发展历程 镀锌层的表面防护通常采用磷酸盐处理和铬酸盐处理，即在锌层表面形成一种无机化学转化膜。随着市场发展的需要，一方面为了满足镀层在耐指纹、自润滑等方面的需求，另一方面为了进一步提高钝化膜对锌层的保护能力，研究者开发了薄有机涂层（δ=1~2μm）。 由于该有机涂层很薄，对镀锌层的表面质量要求较高，因此起初该类涂层只能采用电镀锌层作为基体。随着热镀锌技术不断发展，热镀锌层的表面质量得到较大提高，家电行业中，热镀锌钢板已逐渐取代电镀锌钢板，在此背景下，薄有机涂层防护处理在热镀锌钢板的表面处理中逐渐被推广应用。 1传统树脂复合钝化处理 许多研究表明，与铬酸盐钝化膜相比，有机涂层具有优异的耐水、耐化学品腐蚀等性能，并且韧性优良，耐刮擦，于是对有机涂层与铬酸盐钝化膜进行复合的研究越来越多。 日本对复合钝化技术方面的研究处于世界领先地位，其中新日铁、NKK、川崎制铁和神户制钢等公司开发的产品在市场上的占有率较大。 传统的复合钝化处理工艺通常称为铬酸盐复合钝化工艺，其涂覆方式有一步法和两步法两类。两步法钝化工艺是在干燥的铬酸盐钝化膜表面，再次涂覆有机树脂，从而获得底层为铬酸盐钝化膜，表层为薄有机涂层的复合有机涂层。为了缩短工艺流程、提高生产效率，目前研究较多的是一步钝化法工艺，即在水溶性有机树脂或特定水分散体中添加铬酸盐等缓蚀剂，在一定条件下，通过一次涂覆的方式制备性能优异的薄有机涂层。 为了满足汽车和家电钢板在质量和力学性能等方面的需要，日本NKK公司于1982年成功研发含有铬酸盐和有机树脂的耐指纹和自润滑涂层。耐指纹涂层和自润滑涂层是在有机复合钝化膜的基础上发展而来的，只是由于母液成分不同，赋予了薄有机涂层某些特定的功能。这三种薄有机涂层的共同之处是都具有较好的耐蚀性，其原因是薄有机涂层具有优异的抵抗初期腐蚀的能力。 到20世纪90年代，随着热镀铝锌板在建筑业中的应用日趋广泛，为了提高镀层的耐蚀性、外观质量及加工性能，日本NKK公司开发出含有磷酸盐和铬酸盐的薄有机涂层Genius Coat。磷酸盐的存在一方面改善了膜层因厚度不均匀而造成的色差问题；另一方面形成不溶于水的膜层提高了六价铬的固定率，从而改善了因六价铬流失而造成的膜层耐蚀性下降和环境污染等问题；同时有机树脂优异的韧性也减轻了辊压成型过程中因无机钝化膜韧性不足而导致的划伤或剥落问题。 2无铬树脂复合钝化处理 一方面由于产品质量要求不断提升和客户需求多元化等方面的原因，另一方面出于环保方面的考虑，环境友好型的高性能有机复合钝化技术是有机复合钝化领域发展的必然趋势。 截至20世纪90年代末，随着全球对环境问题关注程度的愈发增强，在家电和电子行业内首先开始要求镀锌产品必须集耐蚀、环保、耐指纹、涂装和导电等性能于一身，以降低生产成本和便于回收利用。为此，日本NKK公司研发出了多款不同用途的产品。 在我国，宝钢对无铬有机复合涂层的研究工作起步较早，并且技术领先，目前已经开发出一系列成熟的有机复合涂层产品。为了提升产品的市场竞争力，鞍钢、武钢、攀钢及马钢等钢铁企业逐渐加大了对锌层表面防护方面研究的投入，目标是为了拥有知识产权的核心技术。

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