專利名稱：自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涂覆層鋼板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，并且還涉及其制備方法。
背景技術(shù)：
鍍覆層鋼板因其具有表面光滑、優(yōu)異的耐熱抗氧化性、可加工性和理想的觀瞻性而被廣泛用于建筑物外墻、標準廠房、車庫、太陽能熱水器、交通標志牌、車輛(如汽車消音器)和各種機械設(shè)備等。但是應(yīng)用于室外場合的鍍覆層鋼板因受大氣中的塵埃和油性煙霧等污染而使其美觀乃至防腐性受到影響，尤其當將這種鋼板被應(yīng)用于高層建筑時，往往難以憑借雨水沖刷清潔，而采用人工清潔不僅難度大，而且安全性難以保障 。因此，鍍覆層鋼板的養(yǎng)護長期以來始終困擾于業(yè)界，并且在迄今為止公開的專利和非專利文獻中均未見諸有可借鑒的技術(shù)啟示。本申請人認為，與其說鍍覆層鋼板難以甚至無法養(yǎng)護，倒不如說鍍覆層鋼板自身的表面結(jié)構(gòu)和/或表面處理有失合理，鑒此有必要加以探索并改進。納米二氧化鈦(TiO2)具有優(yōu)良的親水性及高效的光催化降解能力，并且具有高活性、安全、廉價、化學性質(zhì)穩(wěn)定和抗光腐蝕性強的優(yōu)點。TiO2有三種晶型銳鈦礦、金紅石和板鈦礦。板鈦礦在自然界比較少，而且晶型不穩(wěn)定，在650°C左右即轉(zhuǎn)化為金紅石型，因而沒有工業(yè)價值。銳鈦礦的禁帶寬度(Eg)為3. 2eV，金紅石的禁帶寬度為3. OeV，銳鈦礦較高的禁帶寬度使電子空穴對具有更正或更負的電位，因而具有較高的氧化能力。銳鈦礦表面吸附H20、02以及OH—的能力較強，導致其光催化活性較高，在結(jié)晶過程中銳鈦礦晶粒通常具有較小的尺寸及較大的比表面積，對光催化反應(yīng)有利。而且銳鈦礦型具有很多優(yōu)點，譬如不發(fā)生光腐蝕、耐酸堿性好和化學性質(zhì)穩(wěn)定等。銳鈦礦型納米TiO2在紫外光的照射下產(chǎn)生具有超強氧化能力，能將有機污染物完全催化氧化成二氧化碳、水以及其他小分子物質(zhì)。利用這樣一個效應(yīng)可以在玻璃、鋼板、陶瓷和瓷磚的表面制備一層納米TiO2涂層，把吸附在納米TiO2涂層表面的有機污染物降解并且連同剩余的無機物一起被雨水沖刷干凈，從而實現(xiàn)自清潔功能。本申請人正是基于這種微妙的啟示而形成了下面將要介紹的具有實質(zhì)性意義的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種有助于體現(xiàn)優(yōu)異的自清潔效果、有利于提高耐腐蝕性能而藉以滿足室外使用條件下免人工清潔養(yǎng)護要求的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板。本發(fā)明的另一任務(wù)還在于提供一種自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，由該方法得到的鍍覆層鋼板能保障所述的自清潔效果和耐腐蝕性能。本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，一種自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，包括基板、結(jié)合于基板在使用狀態(tài)下朝向外的一側(cè)表面的第一結(jié)構(gòu)層和結(jié)合于基板在使用狀態(tài)下朝向內(nèi)的一側(cè)表面的第二結(jié)構(gòu)層，特征在于在所述的第一結(jié)構(gòu)層的表面結(jié)合有鈍化層，而在鈍化層的表面結(jié)合有自清潔層。在本發(fā)明的一個具體的實施例中，所述的第一結(jié)構(gòu)層和第二結(jié)構(gòu)層的厚度均為4-55 μ m0在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，所述的第一結(jié)構(gòu)層和第二結(jié)構(gòu)層的材料為一元、二元或三元材料,所述的一元材料為招或鋅；所述的二元材料為招鋅；所述的三元材料為招鋅娃。在本發(fā)明的又一個具體的實施例中，所述的鈍化層的厚度為50nm-2 μ m，并且鈍化層為三價鉻鈍化層；所述的自清潔層的厚度為2-5μπι，接觸角為< 10°。本發(fā)明的另一任務(wù)是這樣來完成的，一種自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，包括以下步驟 Α)鋼板清洗，選擇冷軋鋼板，并且對冷軋鋼板的表面進行清洗，在清洗后烘干，得到基
板；
B)鍍覆，將結(jié)構(gòu)層材料涂覆到基板在使用狀態(tài)下朝向外的一側(cè)表面而藉以在該朝向外的一側(cè)表面形成第一結(jié)構(gòu)層，并且同時涂覆到基板在使用狀態(tài)下朝向內(nèi)的一側(cè)表面而藉以在該朝向內(nèi)的一側(cè)表面形成第二結(jié)構(gòu)層；
C)鈍化，用鈍化劑對所述第一結(jié)構(gòu)層的表面進行鈍化，并且在鈍化后進行干燥處理，藉以在第一結(jié)構(gòu)層的表面形成鈍化層；
D)涂覆自清潔溶膠，將自清潔溶膠涂覆到所述鈍化層的表面，并且煅燒固化，得到在鈍化層的表面形成有自清潔層的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板。在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，步驟B)中所述鍍覆方式為浸潰提拉法鍍覆，所述的結(jié)構(gòu)層材料為一元、二元或三元材料，所述的一元材料為招或鋅；所述的二元材料為鋁鋅；所述的三元材料為鋁鋅硅，其中當二元材料為鋁鋅時，鋁的質(zhì)量為55-57%，而鋅的質(zhì)量百分比為43-45%;當三元材料為鋁鋅硅時，鋁的質(zhì)量百分比為53-57%，鋅的質(zhì)量百分比為42-45%,而娃的質(zhì)量百分比為1-2%。在本發(fā)明的還有一個具體的實施例中，步驟C)中所述的鈍化劑為質(zhì)量濃度為15-30g/L的三價鉻溶液，所述的鈍化的溫度為常溫，并且采用輥涂方式涂覆于所述第一結(jié)構(gòu)層2的表面；所述的干燥處理的溫度為60-85°C，干燥時間為40s-70s。在本發(fā)明的更而一個具體的實施例中，步驟D)中所述的自清潔溶膠由以下重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成納米二氧化鈦溶膠39-94份、納米二氧化硅溶膠5-56份和過渡金屬硝酸鹽1-5份；所述的鍛燒固化的溫度為400-500°C，煅燒固化時間為60-120min ;所述的涂覆為輥涂法涂覆或浸潰提拉法涂覆。在本發(fā)明的進而一個具體的實施例中，所述的納米二氧化鈦溶膠是由溶膠凝膠法制備的納米二氧化鈦溶膠；所述的納米二氧化硅溶膠為溶劑分散型并且呈酸性的納米二氧化硅溶膠；所述的過渡金屬硝酸鹽為鋅、銅、銀、鐵、鎳或鉬的硝酸鹽。在本發(fā)明的又更而一個具體的實施例中，所述的納米二氧化鈦溶膠中的二氧化鈦的顆粒直徑為5-40nm ;所述納米二氧化硅溶膠中的二氧化硅的顆粒直徑為5_30nm。本發(fā)明提供的技術(shù)方案由于在基板的在使用狀態(tài)下朝向外和內(nèi)的表面分別結(jié)合有第一結(jié)構(gòu)層和第二結(jié)構(gòu)層，并且在第一結(jié)構(gòu)層外結(jié)合有鈍化層，因而具有良好的耐腐蝕效果；由于在鈍化層外結(jié)合有自清潔層，因而具有理想的自清潔效果，當使用于室外時，積集于自清潔層的表面的有機污染物連同表面塵雜之類的污染物可由雨水沖刷清潔而無需進行人工清潔養(yǎng)護；提供的制備方法工藝步驟簡練并且能夠保障自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的所述自清潔及耐腐蝕效果的全面體現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明的實施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式實施例I : 圖I所示結(jié)構(gòu)的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法包括以下步驟
A)鋼板清洗，選擇冷軋鋼板，冷軋鋼板的厚度在本實施例中不需要進行限定，因為通?？梢园凑沼脩粢蠛?或使用場所的不同而在厚度為O. 1-4. 5 mm的規(guī)格中進行選擇，冷軋鋼板選擇后對其兩側(cè)表面進行盤刷清洗，再進行堿洗和電解清洗，以去除表面氧化皮層和/或油污等，清洗后將冷軋鋼板引經(jīng)烘道烘干，得到基板I ;
B)鍍覆，采用浸潰提拉法將結(jié)構(gòu)層材料涂覆到由步驟A)得到的基板I在使用狀態(tài)下朝向外的一側(cè)表面而藉以在該朝向外的一側(cè)表面形成第一結(jié)構(gòu)層2,并且同時將結(jié)構(gòu)層材料涂覆到基板I在使用狀態(tài)下朝向內(nèi)的一側(cè)而藉以在該朝向內(nèi)的一側(cè)表面形成第二結(jié)構(gòu)層3，也就是說第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3同時由浸潰提拉法涂覆于基板I的外、內(nèi)側(cè)，在本實施例中，第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的厚度為30 μ m，并且第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的材料均為三元材料，三元材料為鋁鋅硅，其中鋁的質(zhì)量百分比為53%，鋅的質(zhì)量百分比為45%，而硅的質(zhì)量百分比為2%，該鋁鋅硅三元材料被熔化于鍍鍋內(nèi)，當基板I在浸潰提拉狀態(tài)下途經(jīng)鍍鍋時便粘附于基板I的內(nèi)、外側(cè)表面；
C)鈍化，用輥涂方式將質(zhì)量濃度為30g/L的三價鉻溶液作為鈍化劑在常溫下涂覆到第一結(jié)構(gòu)層2的表面，并且在鈍化后即在涂覆后入烘道進行干燥處理，干燥處理的溫度為60°C，干燥時間為70s，從而在第一結(jié)構(gòu)層2的表面形成有即結(jié)合有鈍化層4，在本實施例中，鈍化層4的厚度為80nm;
D)涂覆自清潔溶膠，將自清潔溶膠以輥涂方式即以輥涂法涂覆到鈍化層4的表面，而后進行煅燒固化，鍛燒溫度為450°C，鍛燒時間為90min，得到由圖I所示的在鈍化層4的表面形成有自清潔層5的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，在本實施例中，自清潔層5的厚度為2ym，接觸角為< 10°，并且自清潔溶膠是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成的納米二氧化鈦溶膠39份、納米二氧化硅溶膠56份和過渡金屬硝酸鹽3份,其中納米二氧化鈦溶膠是由溶膠法制備的納米二氧化鈦溶膠，納米二氧化鈦溶膠中的納米二氧化鈦的顆粒直徑為5-40nm ;納米二氧化硅溶膠為溶劑分散型并且呈酸性的納米二氧化硅溶膠，納米二氧化硅溶膠中的納米二氧化硅的顆粒直徑為5-30nm ;所述過渡金屬硝酸鹽為硝酸鋅即鋅的硝酸鹽。實施例2:
A)鋼板清洗，選擇冷軋鋼板，冷軋鋼板選擇后對其兩側(cè)表面進行盤刷清洗、酸洗和電解清洗，清洗后將冷軋鋼板引經(jīng)烘道烘干，得到基板I ;
B)鍍覆，第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的厚度為55μ m，并且第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的材料均為二元材料，二元材料為鋁鋅，其中鋁的質(zhì)量百分比為55%，鋅的質(zhì)量百分比為45%，該鋁鋅二元材料被熔化于鍍鍋內(nèi)，當基板I在浸潰提拉狀態(tài)下途經(jīng)鍍鍋時便粘附于基板I的內(nèi)、夕卜側(cè)表面；
C)鈍化，用輥涂方式將質(zhì)量濃度為15g/L的三價鉻溶液作為鈍化劑在常溫下涂覆到第一結(jié)構(gòu)層2的表面，并且在鈍化后即在涂覆后入烘道進行干燥處理，干燥處理的溫度為85°C，干燥時間為40s，從而在第一結(jié)構(gòu)層2的表面形成有即結(jié)合有鈍化層4，在本實施例中，鈍化層4的厚度為600nm;
D)涂覆自清潔溶膠，將自清潔溶膠以輥涂方式即以輥涂法涂覆到鈍化層4的表面而后進行煅燒固化，鍛燒溫度為500°C，鍛燒時間為60min，自清潔層5的厚度為5 μ m，并且自清潔溶膠是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成的納米二氧化鈦溶膠94份、納米二氧化硅溶膠5份和過渡金屬硝酸鹽I份，過渡金屬硝酸鹽為硝酸銅即銅的硝酸鹽。本實施例的步驟 A)至D)中未涉及的內(nèi)容均同對實施例I的描述。實施例3
A)鋼板清洗，選擇冷軋鋼板，冷軋鋼板選擇后對其兩側(cè)表面進行堿洗和電解清洗，清洗后將冷軋鋼板引經(jīng)烘道烘干，得到基板I ;
B)鍍覆，第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的厚度為4μ m，并且第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的材料均為一元材料，一元材料為鋅，當基板I在浸潰提拉狀態(tài)下途經(jīng)鍍鍋時便粘附于基板I的內(nèi)、夕卜側(cè)表面；
C)鈍化，用輥涂方式將質(zhì)量濃度為22g/L的三價鉻溶液作為鈍化劑在常溫下涂覆到第一結(jié)構(gòu)層2的表面，并且在鈍化后即在涂覆后入烘道進行干燥處理，干燥處理的溫度為72°C，干燥時間為55s，從而在第一結(jié)構(gòu)層2的表面形成有即結(jié)合有鈍化層4，在本實施例中，鈍化層4的厚度為Ιμ ;
D)涂覆自清潔溶膠，將自清潔溶膠以輥涂方式即以浸潰提拉法涂覆到鈍化層4的表面而后進行煅燒固化，鍛燒溫度為400°C,鍛燒時間為120min,自清潔層5的厚度為3. 5 μ m,并且自清潔溶膠是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成的納米二氧化鈦溶膠65份、納米二氧化硅溶膠25份和過渡金屬硝酸鹽5份，過渡金屬硝酸鹽為硝酸鎳即鎳的硝酸鹽。本實施例的步驟A)至D)中未涉及的內(nèi)容均同對實施例I的描述。實施例4
A)鋼板清洗，選擇冷軋鋼板，冷軋鋼板選擇后對其兩側(cè)表面進行盤刷清洗和電解清洗，清洗后將冷軋鋼板引經(jīng)烘道烘干，得到基板I ;
B)鍍覆，第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的厚度為40μ m，并且第一、第二結(jié)構(gòu)層2、3的材料均為二元材料，二元材料為鋁鋅，其中鋁的質(zhì)量百分比為57%，鋅的質(zhì)量百分比為43%，該鋁鋅二元材料被熔化于鍍鍋內(nèi)，當基板I在浸潰提拉狀態(tài)下途經(jīng)鍍鍋時便粘附于基板I的內(nèi)、夕卜側(cè)表面；
C)鈍化，用輥涂方式將質(zhì)量濃度為25g/L的三價鉻溶液作為鈍化劑在常溫下涂覆到第一結(jié)構(gòu)層2的表面，并且在鈍化后即在涂覆后入烘道進行干燥處理，干燥處理的溫度為65°C，干燥時間為60s，從而在第一結(jié)構(gòu)層2的表面形成有即結(jié)合有鈍化層4，在本實施例中，鈍化層4的厚度為1.5μπι;
D)涂覆自清潔溶膠，將自清潔溶膠以輥涂方式即以輥涂法涂覆到鈍化層4的表面而后進行煅燒固化，鍛燒溫度為420°C，鍛燒時間為lOOmin，自清潔層5的厚度為4 μ m，并且自清潔溶膠是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成的納米二氧化鈦溶膠75份、納米二氧化硅溶 膠40份和過渡金屬硝酸鹽I. 5份，過渡金屬硝酸鹽為硝酸銀即銀硝酸鹽。本實施例的步驟A)至D)中未涉及的內(nèi)容均同對實施例I的描述。
權(quán)利要求
1.一種自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，包括基板(I)、結(jié)合于基板(I)在使用狀態(tài)下朝向外的一側(cè)表面的第一結(jié)構(gòu)層(2)和結(jié)合于基板(I)在使用狀態(tài)下朝向內(nèi)的一側(cè)表面的第二結(jié)構(gòu)層(3)，其特征在于在所述的第一結(jié)構(gòu)層(2)的表面結(jié)合有鈍化層(4)，而在鈍化層(4)的表面結(jié)合有自清潔層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，其特征在于所述的第一結(jié)構(gòu)層(2)和第二結(jié)構(gòu)層(3)的厚度均為4-55 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，其特征在于所述的第一結(jié)構(gòu)層(2)和第二結(jié)構(gòu)層(3)的材料為一元、二元或三元材料,所述的一元材料為招或鋅；所述的二元材料為招鋅；所述的三元材料為招鋅娃。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板，其特征在于所述的鈍化層(4)的厚度為50ηπι-2μπι，并且鈍化層(4)為三價鉻鈍化層；所述的自清潔層(5)的厚度為2-5 μ m，接觸角為< 10°。
5.一種如權(quán)利要求I所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，其特征在于包括以下步驟 A)鋼板清洗，選擇冷軋鋼板，并且對冷軋鋼板的表面進行清洗，在清洗后烘干，得到基板⑴； B)鍍覆，將結(jié)構(gòu)層材料涂覆到基板(I)在使用狀態(tài)下朝向外的一側(cè)表面而藉以在該朝向外的一側(cè)表面形成第一結(jié)構(gòu)層(2)，并且同時涂覆到基板(I)在使用狀態(tài)下朝向內(nèi)的一側(cè)表面而藉以在該朝向內(nèi)的一側(cè)表面形成第二結(jié)構(gòu)層(3)； C)鈍化，用鈍化劑對所述第一結(jié)構(gòu)層(2)的表面進行鈍化，并且在鈍化后進行干燥處理，藉以在第一結(jié)構(gòu)層(2)的表面形成鈍化層(4)； D)涂覆自清潔溶膠，將自清潔溶膠涂覆到所述鈍化層(4)的表面，并且煅燒固化，得到在鈍化層(4)的表面形成有自清潔層(5)的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，其特征在于步驟B)中所述鍍覆方式為浸潰提拉法鍍覆，所述的結(jié)構(gòu)層材料為一元、二元或三元材料，所述的一元材料為鋁或鋅；所述的二元材料為鋁鋅；所述的三元材料為鋁鋅硅，其中當二元材料為鋁鋅時，鋁的質(zhì)量為55-57%，而鋅的質(zhì)量百分比為43-45% ;當三元材料為鋁鋅硅時，鋁的質(zhì)量百分比為53-57%，鋅的質(zhì)量百分比為42-45%，而硅的質(zhì)量百分比為1_2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的鈍化劑為質(zhì)量濃度為15-30g/L的三價鉻溶液，所述的鈍化的溫度為常溫，并且采用輥涂方式涂覆于所述第一結(jié)構(gòu)層2的表面；所述的干燥處理的溫度為60-85°C，干燥時間為40s-70so
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，其特征在于步驟D)中所述的自清潔溶膠由以下重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成納米二氧化鈦溶膠39-94份、納米二氧化硅溶膠5-56份和過渡金屬硝酸鹽1-5份；所述的鍛燒固化的溫度為400-500°C，煅燒固化時間為60-120min ;所述的涂覆為棍涂法涂覆或浸潰提拉法涂覆。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，其特征在于所述的納米二氧化鈦溶膠是由溶膠凝膠法制備的納米二氧化鈦溶膠；所述的納米二氧化硅溶膠為溶劑分散型并且呈酸性的納米二氧化硅溶膠；所述的過渡金屬硝酸鹽為鋅、銅、銀、鐵、鎳或鉬的硝酸鹽。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板的制備方法，其特征在于所述的納米二氧化鈦溶膠中的二氧化鈦的顆粒直徑為5-40nm ;所述納米二氧化硅溶膠中的二氧化硅的顆粒直徑為5-30nm。
全文摘要
一種自清潔高耐蝕鍍覆層鋼板及其制備方法，屬于涂覆層鋼板技術(shù)領(lǐng)域。包括基板、結(jié)合于基板在使用狀態(tài)下朝向外的一側(cè)表面的第一結(jié)構(gòu)層和結(jié)合于基板在使用狀態(tài)下朝向內(nèi)的一側(cè)表面的第二結(jié)構(gòu)層，特點在第一結(jié)構(gòu)層的表面結(jié)合有鈍化層，在鈍化層的表面結(jié)合有自清潔層。步驟選擇冷軋鋼板并且清洗，在清洗后烘干，得到基板；將結(jié)構(gòu)層材料涂覆到基板的一側(cè)表面而形成第一結(jié)構(gòu)層，同時涂覆到基板的另一側(cè)表面而形成第二結(jié)構(gòu)層；用鈍化劑對第一結(jié)構(gòu)層的表面進行鈍化，在鈍化后進行干燥處理；將自清潔溶膠涂覆到鈍化層的表面，并且煅燒固化。優(yōu)點具有良好的耐腐蝕效果；具有理想的自清潔效果；工藝步驟簡練并且能夠保障自清潔及耐腐蝕效果。
文檔編號C23C22/73GK102862341SQ20121032046
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者李麗, 陸衛(wèi)明, 王海英, 姚天宇, 沈方林 申請人:常熟華冶薄板有限公司