家电用无铬耐指纹热镀锌钢板的研制

２０ｌ１年第３期世界钢铁・１３・

家电用无铬耐指纹热镀锌钢板的研制杨芄，潘燕芳（武汉钢铁股份有限公司，湖北武汉４３００８３）

摘要：论述了研制与生产家电用无铬耐指纹热镀锌钢板的一系列关键问题．包括处理剂的开发和钢板生产技术。介绍了处理剂的组成和物理性质，无铬耐指纹膜的性能，带钢表面质量控制技术，耐指纹涂层质量控制技术。分析了无铬耐指纹皮膜膜重及其均匀性、带钢表面粗糙度和带钢表面质饿对钢板相关使用性能的影响。通过采用合适的无铬耐指纹药荆和合理的生产工艺参数，开发的钢板各项性能指标均达到交货技术标准，成为以电脑机箱为代表的家电用新型材料。关键词：无铬耐指纹；热镀锌钢板；家电用钢；性能；质量控制ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—９５８７．２０１１．０３．００４

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Ｏ前言家电用无铬耐指纹热镀锌钢板是在热镀锌钢板表面涂敷一层符合环保要求的耐指纹有机薄膜而形成的高技术含量、高附加值产品，广泛应用于电子电器制造行业，特别是电脑、影视及音响设备等…。传统的耐指纹钢板基本结构为基板＋镀锌层＋钝化层＋表面有机膜。随着金属表面处理无铬化技术的发展，无铬耐指纹钢板是在镀锌板上直接涂敷一层不含Ｃｒ的有机膜，这层有机膜不仅要满足耐腐蚀和耐指纹双重要求旧】，还要满足终端客户加工、使用所需的多项特性，如加工性、导电性、涂装性、耐酸碱性、耐溶剂性、耐高温黄变性等，并符合环保要求。作为电脑机箱用材，传统的首选材料是无铬耐指纹电镀锌钢板。近年来随着热镀锌生产技术的快速发展，无锌花热镀锌板的表面质量近似于电镀锌板．能够满足电脑机箱所需的外观和涂装要求。与电镀锌板相比，热镀锌板的制造成本和能耗更低，符合节能降耗的发展趋势。我国现已成为全球最大的家用电器制造基地。因此，开发出家电行业所需的低成本和环境友好型

万方数据・１４・２０１１年第３期材料是钢铁行业所面临的一个重要的新课题，家电用无铬耐指纹热镀锌钢板正是顺应我国家电行业无公害处理要求而开发的升级换代产品。１主要技术与性能耐指纹皮膜性能和耐指纹处理剂本身的性能与耐指纹钢板的生产技术密切相关¨１。由于耐指纹膜重仅有０．５～２．０ｇ／ｍ２（膜厚约为０．５—２．Ｏ仙ｍ），耐指纹膜厚既要控制在规定范围内，又要满足均匀性要求，因此，对耐指纹涂敷工艺提出了较高的要求。此外，耐指纹膜的烘干固化和冷却处理对耐指纹膜性能的有效发挥也起着至关重要的作用ＨＪ。１．１无铬耐指纹药剂的开发１．１．１主要组成和洼能指标含铬耐指纹处理剂的耐蚀作用主要基于Ｃｒ３＋的阻挡作用和Ｃｒ６＋的缓蚀作用∞Ｊ。因此，无铬耐指纹处理剂至少要具有形成致密的阻挡层和对损伤部位自我修复的两大功效。无铬耐指纹处理剂的主要组成是水溶性有彬无机复合树脂（丙烯酸树脂），加上水溶性防

锈剂（ＳｉＯ，）和成膜助剂组成。无铬耐指纹处理剂的成膜机理是高分子水性树脂经烘烤挥发，树脂乳胶在ＳｉＯ：微粒之间起到架桥作用，固定ＳｉＯ：，形成连续致密的薄膜，成为阻碍侵蚀性粒子穿透膜层腐蚀锌层的壁垒，当腐蚀发生后，可稳定腐蚀产物，阻止反应进一步发生。无铬耐指纹处理剂的主要物理性质见表ｌ，无铬耐指纹膜的性能指标及其测试方法见表２。

表ｌ耐指纹处理剂主要物理性质

表２无铬耐指纹膜的性能指标及其测试方法

１．１．２无铬耐指纹膜性能测试结果在耐指纹膜性能测试中，用无锌花热镀锌钢板作基板，分别采用含铬耐指纹处理剂（Ａ药剂）和通过试验筛选确定的无铬耐指纹处理剂（Ｂ药剂）。基板处理过程如下：脱脂＿水洗－＋干燥一涂敷耐指纹处理剂＿＋干燥。两种耐指纹药剂的膜重均为１．Ｏｇ／ｍ２，固化的ＰＭＴ（带钢峰值温度）为８０℃。两种耐指纹膜性能对比测试结果见表３和表４。

表３耐腐蚀试验测试对比结果

表４耐黑变性、耐指纹性、耐高温黄变性、耐溶剂性、烤漆附着性对比

万方数据世界钢铁・１５・

上述结果表明：无铬耐指纹膜（Ｂ药剂）的各项性能接近含铬耐指纹膜（Ａ药剂）的各项性能，能够满足用户要求。１．２生产技术无铬耐指纹热镀锌钢板的产品特性不仅取决于无铬耐指纹处理剂本身，还与钢板表面质量、镀层均匀性、钢板表面粗糙度、耐指纹膜厚度、膜的均匀性及烘烤固化温度密切相关【４ｊ。１．２．１表面质量控制无锌花热镀锌板表面质量控制技术主要包括：通过控制镀液成分，消除镀锌板表面的明显锌花；采用合适的光整工艺，使其获得所需的镀层表面形貌、均匀色泽和表面粗糙度，使钢板原有的金属光泽呈亚光状，外观质量等同或接近于电镀锌钢板。光整工艺对耐指纹板的综合性能有很大影响，主要体现在３个方面：改善钢基的力学性能；改善镀锌钢板板形质量，保证涂层涂敷的均匀性；赋予钢板表面合适的均匀的粗糙度，确保获得合适的均匀涂层。无锌花热镀锌板表面涂敷的无色透明的有机耐指纹膜，就如同一面镜子将钢板表面上细小的凸凹缺陷显现出来。用户对耐指纹板表面质量的要求接近“零缺陷”，因此，在生产过程中要采用措施避免锌渣、辊痕、压印、划伤等缺陷的产生。尤其是带钢表面附着的锌渣会成为腐蚀行为发生的起源。１．２．２耐指纹膜质量控制耐指纹膜的性能与耐指纹板生产厂家所掌握的耐指纹处理剂涂敷技术密切相关。耐指纹涂敷设备包括辊涂机、烘干炉和冷却风箱等主体设备，而辊涂机工艺参数和烘干炉工艺参数对耐指纹膜厚度及性能影响极为重要。带料辊与涂敷辊速度的比值决定了耐指纹药剂被带到涂敷辊上的量，涂敷辊与带钢运行速度的比值决定了涂敷在带钢表面的耐指纹药剂的量。因此，要合理控制带料辊、涂敷辊速度及其与带钢运行速度的比值。一般来说，带料辊的速度要低于带钢运行的速度，涂敷辊的速度要高于带钢的运行速度。此外，带料辊与涂敷辊之间的接触压力影响耐指纹膜重及均匀性。通过生产试验得出耐指纹膜重与辊间压力成反比关系。热镀锌板经耐指纹辊涂处理后，通常采用加热干燥的方法成膜。耐指纹膜的成膜过程分为４个阶段：①湿膜涂敷，使有效成分均匀地分散在水介质中；②湿膜中非结合水挥发；③树脂乳胶微粒表面分散剂脱离，各微粒间融合；④理想的成膜状态，结合杉分散剂完全脱离、微粒完全融合。

根据试验验证，为了确保成膜过程达到第４阶段的理想状态，烘干的ＰＭＴ≥８０℃。由于烘干温度较高，膜经烘干炉干燥后仍处于软态，还具有一定的黏性，极易发生膜与钢辊黏结，破坏膜，使耐指纹膜性能变差。因此，烘干后带钢与钢辊接触之前必须冷却到一定温度以下。１．３耐指纹涂层性能的影响因素１．３．１耐指纹膜重对耐蚀性和导电性的影响

取不同膜重的耐指纹板，测试耐腐蚀性能和表面电阻（表５）。

表５耐蚀性和导电性能与膜厚的对应关系

测试结果表明：耐指纹皮膜过薄，导电性能良好，耐腐蚀性能较差；耐指纹皮膜过厚，导电性能较差，耐腐蚀性能较好。因此，耐指纹板的膜重最佳控制范围应兼顾耐蚀性和导电性。因为，耐指纹膜为非导体，其导电性靠镀锌层未被完全覆盖的裸露部分来实现，当膜增厚到一定程度，部分区域的表面电阻呈无穷大；膜继续增加，镀锌层完全被覆盖，整个表面电阻呈无穷大。１．３．２耐指纹膜重对耐高温黄变性的影响耐指纹板制作成电脑机箱要经过喷漆烘烤，烘烤温度范围１６０～２２０℃，要求耐指纹膜在此温度范围内不发生目视可见的色变。耐指纹钢板在烤漆烘干时，由于耐指纹膜中树脂的热分解产物／锌层表面氧化，会出现黄变现象，因此，除对耐指纹处理剂中的树脂成分和防腐剂等添加剂成分进行严格筛选之外，还必须对膜重进行控制。取不同膜重的耐指纹板，采用箱式烘干炉，按

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