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1、2 0 0 6 年第九届全国电工钢专业学术年会译文集 家电用无铬表面处理钢板 “板世界级环保涂层 ( 日N K K )吉见直人等 无铬化成处理钢板是与环境相协调的产品，也是薄规格钢板中的核心商品，我们为此开发了“世 界级环保涂层”和“世界级环保润滑性涂层”。采用了独有的特殊的有机复合皮膜，克服了原来无铬 涂层不能实现的难题，其皮膜的耐蚀性、导电性( 接地性) 、焊接性均与铬酸盐涂层相同。另外还开 发了“世界级环保润滑性涂层”，采用了独有底漆防锈皮膜设计技术，成功地获得耐蚀性优良的皮膜， 具有与铬酸盐系P C M 皮膜一样的效果。 1前言 镀锌钢板的钝化处理是抑制锌白锈最廉价的防锈处理方法，并广
2、泛使用在家电用表面处理钢板 领域中随着防锈技术和多功能化技术的进步，一些化成处理钢板和涂层钢板等功能性材料得到 广泛的应用。 钝化处理液含有六价铬【以下记为C r ( V I ) 】因此在各种环境保护法规中，对制造工艺和产品都 有规定，C r ( V I ) 含量在环保标准中规定为0 0 5 m g 1 以下。1 9 9 8 年日本国环境厅水质调查，按此标 准考核其超标点为0 。现在已确立使用C r ( V I ) 的环境对策。近年来环境保护活动受到人们的关注， 因此努力减少使用这种造成环境污染的物质，欧洲已经制定与废电子电器相关联的E U 指令法规， 对产品中所含有的材料给予限制，还规定了禁
3、止使用的物质( P b 、C r ( V I ) 、C d 、H g ) ，已引起了人 们的关注。 在这种背景下，本公司重视这种与环境相协调的产品需求状况，从事开发有利于地球环境保护 的表面处理钢板，已独自开发出了无铬功能化成处理钢板“世界级环保涂层”( 以下记为G F ) ，还开 发了具有润滑性无铬化成处理钢板“世界级环保润滑性涂层”( 以下记为G F L ) 并使之商品化。另 外对家电用彩涂钢板依据独有的底漆防锈皮膜设计技术开发了世界极环保润滑性涂层。 2无铬高功能化成处理钢板“世界级环保涂层“的开发 2 1从前无铬化成处理钢板的课题研究 迄今为止为替代铬酸盐涂层技术开展了各种各样的研究。
4、例如( 1 ) 采用与C r 同样具有钝化效 果钼酸处理，( 2 ) 由O H 根与锌形成具有螯合作用丹宁酸皮膜，( 3 ) 由无机高分子化合物形成具有 变形性的硅化物皮膜，( 4 ) 采用聚烯树脂，丙烯树脂，磷酸系防锈皮膜形成的有机树脂皮膜。以上 方法均有报告，但是这类技术在耐蚀性方面仍比不上铬酸盐涂层，此外为了确保耐蚀性要使涂层膜 1 2 7 2 0 0 6 年第九届全国电工钢专业学术年会译文集 厚度达到3 P m 以上，从而损害了导电性和焊接性，这类取代铬酸盐的技术尚没普及。 2 2 皮膜设计的思考方法 一般情况下，增加有机皮膜的厚度都能提高耐蚀性，但会使导电性和焊接性变差，为了确保良
5、好的导电性，膜厚在1 2 岫以下是必需的，但以前的无铬涂层，为了确保耐蚀性，要使膜厚度在3 P m 以上这样一来就使导电性变差。 在G F 的研制中独自开发了( 1 ) 具有较高变形性的有机皮膜，( 2 ) 在有机皮膜中具有自身修补 性的无机系防锈添加剂。由本公司独有技术开发的有机复合皮膜，在世界上首先完成了具有高度耐 蚀性薄皮膜，使耐蚀性和导电性均优良。( 图1 ) 鼍 o t ：毫 重 墨 ； o C o a t i n gt h i c k M s s T h i c k e r 图1 新的无铬有机复合添层基本概念图 芎 o C 暑皇 矗苣 专毛 三 耋晏 ( 1 ) 高变形性有机树脂的
6、开发 通过对各种有机树脂皮膜氧的透过系数与耐蚀性之间关系的调查得出有机树脂氧透过系数越 低，变形性越高，其耐蚀性就越好。特别是变性环氧树脂的氧透过系数最小，其耐蚀性最优良( 见 图2 ) 。以该树脂为基础独自开发了特殊螯合变性环氧树脂。 摹 一 詈 - = l t 弓 。 伽灌牲托e 艄b i 醢臼 o 尊1 2 Iq 终1 2 s 嘲_ 呦 图2 各种有机涂层q 的透过系数与耐蚀性之间的关系 ( 2 ) 具有自身修补性独有的无机系防锈添加剂的开发 以具有自身修补性为目标，向上述有机树脂中添加各种防锈添加剂，对其结果进行调查发现了 一种独有的特殊的氧化硅系防锈添加剂。 2 2 2 “世界级环保
7、涂层”质量性能 ( 1 ) 耐蚀性、碱脱脂后的耐蚀性 图3 为裸露耐蚀性及碱脱脂后裸露耐蚀性的试验结果( 盐水喷雾试验7 2 小时后产生白锈的面积 2 0 0 6 年第九届全国电工钢专业学术年会译文集 率) 。 G F 涂层与铬酸系化成处理钢板一样没有生成白锈，都具有良好的耐蚀性。另外用户经轧制生产 钢板，需采用碱脱脂方法除掉钢板表面的油污。后来的无铬涂层技术由于采用碱脱使皮膜劣化，耐 蚀性显著降低。对于G F 涂层尽管采用碱脱脂，其耐蚀性几乎没有变化，保持着优良的特性。 ( 2 ) 点焊性 皮膜厚度薄其导电性和焊接性优良。大型复印机制造厂采用本公司钢铁4 社的无铬涂层钢板， 其钢板点焊性评价
8、结果刊登在日经机械学报上，图4 为所引用的结果，在各公司材料中G F 涂层产 品质量性能为第一名。 X l _ _ P r - 。r t n 帅t 1 _ X b 图3 各种涂屡钢板的耐蚀性 ( 3 ) 耐指纹性 G F 涂层，由于是有机复合皮膜，很难留下指纹印，因此具有优良的耐指纹性。 ( 4 ) 涂料的附着性 照片l ( 略) 为G F 涂层钢板及各种铬酸盐化成处理钢板再涂布密胺醇酸系涂料( 大日本涂料( 株) 制多uj = 7 0 0 号) 浸入沸腾水中后所测试的二次附着性。 2 3 润滑型“L 一型世界级环保涂层”的开发 由于考虑环境保护和省略脱脂工序，用户需要一种不使用润滑油就能加工
9、成型的润滑钢板，对 应用户这种需求开发了G F L 涂层。 照片2 ( 略) 为G F L 涂层钢板不涂油加工成园筒的试验实例。G F L 涂层的摩擦系数在0 1 以下，具有优良的润滑性，除此之外还具有良好的耐蚀性，耐指纹性，并兼有导电性和焊接性。 1 2 9 2 0 0 6 年第九届全国电工钢专业学术年会译文集 r _ - 逞 l 二 营 兰 ： 量 暑 L 一 一 憎XC 臼睁稍鬯I l T I 一 J ，0 “一一J 一 蛄 。、r 一1Y 一：、一t 一，冬 。 ， l 。 【 气 P “xU C to f 伽t o n y ， f t P 嘣I u c l，f 晴m ，_ _c 。q
10、鼬r N u 晴b B ro fl ，e I d s 圈4 各大钢铁公司开发的无铬涂层钢板的焊接性 2 4 “世界级环保涂层”“世界级环保润滑性涂层”两种涂层特性的归纳 G F 涂层具有优良的耐蚀性、导电性、耐脂纹性，最适宜制作O A 、A V 机器的机壳等部件。而 对于要求无油成型，或难于成型的部件，G F L 涂层钢板因具有优良的润滑性和耐蚀性，导电性最 适合加工这种部件。 G F 、G F L 涂层分别于1 9 9 8 年，1 9 9 9 年开始工业化应用，广泛用于加工O A 、A V 机器的外壳， 并受到用户的好评。 G F 技术的表面处理技术全过程( 镀层、化成、涂漆、干燥工序) 获
11、得日本表面技术协会2 0 0 2 年度奖尝。受到了很高的评价称为“开发了高变形性有机复合皮膜，使皮膜有较高的耐蚀性，同时 还有良好的导电性和焊接性”，并且由于该技术的独特性，进步性而“成功地推向了工业化市场( O A 机器制造厂等) ”，因为具有工业化的实绩受到了非常高的评价。最近本产品在日经商会上发布，也 受到很高的评价。 3 无铬涂层钢板“世界极环保涂层”的开发 3 1 以前的无铬涂层 涂层钢板一般由化成处理皮膜( 铬酸盐处理或磷酸盐处理) ，底漆、面漆所组成。底漆皮膜通常 由铬酸系防锈颜料配制的。铬酸系涂层钢板基体的化成处理及铬酸系防锈颜料的防锈机理是C r ( V I ) 成份起到自身
12、修补的作用。 对于涂层钢板，用户希望能省略涂漆工序，降低V O C ，省能，对环保贡献大，提高环境的协调 性，从这一观点出发提出了无铬化涂层课题，上世界九十年代后期、开发无铬涂层钢板研究工作活 跃起来。无铬涂层钢板由钢板基体无铬化成处理层，含有无铬防锈颜料底漆涂层膜，表层涂层膜所 构成。t 现今开发的无铬系钢板基体化成处理，希望能对缺损部位像铬酸盐皮膜一样具有强力的防腐作 用，因此在化成处理前，为了提高附着性予先用碱或酸进行表面调整处理才可能提高附着性和耐蚀 性，这是很重要的措施。 关于底漆皮膜为了防锈开发了无铬系颜料代替铬酸盐颜料，使用了磷酸盐和钡化合物的复合物 或者钙替代氧化硅颜料等，已有
13、这一类报告，但具体内容还不多。 3 2家电用无铬涂层钢板“世界极环保润滑生涂层” 本公司无铬涂层钢板基体是热镀锌钢板，上面是含无铬酸盐的化成处理层，底漆及面漆涂膜( 原 2 0 0 6 年第九届全国电工钢专业学术年会译文集 来产品也不含量C r ( V I ) 由这三种涂膜所形成的( 图5 ) 。 P r i m 群( c h 巾m i u m 触c ) C h e m i Il 嘲l 疗l f c h r o m i u m - 自l 圈5 。世界极环保润滑性涂层”无铬涂层铜板囊的组成 钢板基体的化成处理形成附着性优良的化成皮膜。底漆从耐蚀性和加工性上看采用了独有的树 脂和防锈颜料。关于颜料
14、成分采用防蚀作用不同的颜料配合而成，从而具有极高的耐蚀性，至于树 脂是以延展性优良的树脂为基础再配以前记防锈颜料组合一起，使其耐蚀性和加工性均优良，还可 调整树脂的硬化性。照片3 ( 略) 为室内家用电器部件，采用盐水喷雾试验后耐蚀性的评价结果。“世 界级环保润滑性涂层”与通常采用铬酸盐室内家电材料一样，具有同等的优良耐蚀性，另外加工性 和其它性能也都相同( 表1 ) 。 4 结语 表1世界极环保润滑性涂层的主要性能 + 5 醋酸2 4 小时* * 5 N a O H 2 小时+ + + 4 T 弯曲部分 由于环保材料需求的扩大，本公司开发了无铬高功能化成处理钢板“世界极环保涂层”对应于 该材
15、料又开发了具有较高变形性独有的螯合变性环氧树脂，还发现了具有自身修补性特殊的氧化硅 系防锈添加剂，配制一起形成具有高变形性有机复合皮膜，该皮膜上具有较强的耐蚀性，还具有与 耐蚀性相对应的良好的导电性和焊接性。另外其实绩受到好评，( 社) 表面处理协会对该涂层的技术 独特性，进步性及工业化实绩均给予高度评价，获2 0 0 2 年度技术奖。 另外，即使是家电用涂层钢板，采用独特的底漆防锈皮膜设计技术也必将大大推进无铬涂层钢 板“G 卜L ”技术开发和实用化。 这些本公司独特的技术推动了无铬表面处理钢板的技术发展，迄今为止该产品减少了从前难于 替代有害物质，成为涂层钢板的先驱，在世界上引人注目。 王杰译自( 日) “N K K 技报”N O 1 7 8 ( 2 0 0 2 8 )
