用于轴承密封的表面处理薄钢板以及使用所述薄钢板的轴承密封
阅读：193发布：2020-05-14
专利汇可以提供用于轴承密封的表面处理薄钢板以及使用所述薄钢板的轴承密封专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种存在涂覆膜的用于 轴承 密封的 表面处理 钢 板，所述 薄膜 通过涂覆含有5－600g/L 水 溶性或水分散性 硅 酸锂的水溶液形成，制备所述 硅酸 锂时硅酸或硅酸盐与氢 氧 化锂的摩尔比范围为20∶1至1∶1，而且，在干燥处理之后，薄膜厚度中Si的比例占10－800mg/m2；以及一种使用所述表面处理钢板制造的轴承密封。所述表面处理钢板具有优异的耐 腐蚀 性和 耐磨性 。，下面是用于轴承密封的表面处理薄钢板以及使用所述薄钢板的轴承密封专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种耐腐蚀性和耐磨性优异、用于轴承密封的表面处理薄 钢板，所述薄钢板通过采用含有水溶性或者水分散性硅酸锂的水溶液处理 表面处理的薄钢板制备而成，所述硅酸锂由硅酸或硅酸盐和氢氧化锂形 成；而且，本发明还涉及通过使用所述薄钢板制备的轴承密封。
背景技术
一般而言，长期以来，为了改善耐腐蚀性，已经对镀锡板或者镀锌板 采用磷酸盐处理，但是，它们的耐磨性不足。
使用含硅酸盐溶液处理薄钢板的方法包括如JP-B-38-20952所述采 用含有硅酸钠的溶液处理镀锌板的方法，但是，其耐腐蚀性不足。另外， JP-B-42-1164中介绍的采用包含氧化铬和硅酸盐作为主要组分的溶液的 处理方法，目的是防止发生高温腐蚀，结果，其中的氧化铬含量很高，而 且，采用该溶液处理时所制备涂覆膜的结合性能极差。此外，由于该溶液 不含硅酸锂，故其常温下的耐腐蚀性很差。
另外，在JP-B-42-14050中介绍的涂覆通过在硅酸溶胶中添加铬酸形 成的处理溶液的方法，在例如温度40℃、相对湿度90％的高温高湿气氛 中，不能获得足够的耐腐蚀性，趋于发生锈蚀，所制备部分暴露在户外时 的耐腐蚀性明显很差。
再有，如JP-B-44-19686所述，当将聚合物添加至硅酸盐中时，有时 会降低耐腐蚀性。如JP-B-45-5130所述，当硅酸盐中加入磷酸盐或者铬 酸时，尽管会改善耐腐蚀性，但是，却会产生处理溶液稳定性例如处理溶 液发生分离的问题。
如上所述，迄今尚未发现一种耐腐蚀性和耐磨性优异、用于轴承密封 的表面处理薄钢板，以及使用所述薄钢板的轴承密封。
本发明的目的是提供一种耐腐蚀性和耐磨性优异、用于轴承密封的表 面处理薄钢板，以及使用所述薄钢板的轴承密封，以便解决上述缺点。
发明公开
根据本发明的用于轴承密封的表面处理薄钢板的特征在于：通过涂覆 含有5-600g/L水溶性或水分散性硅酸锂的水溶液，在干燥处理之后，形 成薄膜厚度中以Si计10-800mg/m2的涂覆膜，所述硅酸锂中硅酸或硅酸 盐与氢氧化锂的摩尔比范围为20∶1至1∶1。
另外，根据本发明的轴承密封的特征在于：其通过使用上述用于轴承 密封的表面处理薄钢板制备而成。
实施本发明的最佳模式
本发明适用于涂覆有厚度为0.1-0.6mm的锌镀层、锌合金镀层(比如 包括以锌为主要组元的Zn-Ni或Zn-Fe镀层)、Zn-Co-Mo镀层、光亮锌 镀层或光亮锌合金镀层的已知表面处理薄钢板。尤其是，优选外观呈金色 的光亮Zn-Co-Mo镀层，因其在恒温和恒湿度状态下加速腐蚀实验中外观 变化较小。优选Zn镀层量为5-30g/m2。如低于5g/m2，则耐腐蚀性不足。 如超过30g/m2，虽然不会带来性能方面的问题，但是会加大成本，变得不 经济。
当采用含有硅酸盐和氢氧化锂的处理溶液处理薄钢板时，能够显著改 善耐腐蚀性，而且，还会形成耐磨性优异的涂覆膜。
本发明中使用的硅酸锂是水溶性或者水分散性的，而且，硅酸锂的制 备过程实际上是分别称取硅酸溶胶或硅酸钠或硅酸钾作为硅酸或硅酸盐， 以及氢氧化锂，以提供要求的摩尔比，并且，将上述物质加以混合。
至于上述物质的组成，优选硅酸锂的浓度为5-600g/L。如果浓度低 于5g/L，则达不到改善耐腐蚀性或耐磨性的效果，而如果其浓度超过 600g/L，则液体稳定性下降，因此不能优选。另外，就硅酸或硅酸盐的混 合比例而言，对本处理有效的硅酸(或硅酸盐)与氢氧化锂的摩尔比是 20∶1至1∶1。当氢氧化锂的含量低于上述比值时，耐腐蚀性趋于下降，并 且，特别是处理后的涂覆膜的固化很慢，需要花费很长的干燥时间，这是 不合适的。此外，当所述比值高于上述范围时，耐磨性则变得不足。
关于处理溶液的温度，20-70℃为最佳。如果温度为20℃或更低，则 需要花费很长的干燥时间。另一方面，如温度等于70℃或更高，则水的 急剧蒸发会带来浓度控制(粘度控制)的问题。至于处理方法，可以使用 浸渍之后的多种已知方法，例如挤压辊涂(roll wringing)法、辊涂法 以及喷涂法。
此外，尽管可以在通常温度下进行干燥，但是，当形成的涂覆膜较厚 时，更优选强制干燥。薄膜厚度通过控制所用溶液中硅酸锂的浓度，或者 控制所处理的薄钢板与辊涂中所用辊之间的间隙来确定。
采用根据本发明的方法获得的涂覆膜的量，可以通过采用荧光X射线 分析膜厚中硅酸或硅酸盐的主要组元Si来加以控制。
要形成的干燥膜厚度为以Si计的优选范围是10-800mg/m2，这能够同 时满足耐腐蚀性和耐磨性要求。小于10mg/m2的膜厚趋于产生裂纹，并且， 特别是会损害耐腐蚀性。另一方面，如果超过800mg/m2，则不经济。
根据本发明的处理方法的最佳条件总结如下。
(1)处理溶液的组成
(i)由硅酸或硅酸盐和氢氧化锂形成的水溶性或水分散性硅酸 锂的浓度为5-600g/L，
(ii)硅酸或硅酸盐与氢氧化锂的在(i)中的摩尔比为20∶1至 1∶1，
(2)处理溶液的温度为20-70℃，
(3)形成的干燥膜厚度以Si计为10-800mg/m2。
通过根据本发明的处理方法获得的处理涂覆膜与已知的铬酸处理法 相比，不仅耐腐蚀性优异，而且耐磨性也很出色。
采用根据本发明的方法获得的保护涂覆膜的结构尚不清楚，但是，可 以认为在金属薄板表面上形成了强烈不溶的含硅酸锂保护性涂覆膜。
实施例
具体结合实施例对本发明的效果进行介绍。
(实施例1)
对光亮Zn-1％Co-0.1％Mo镀覆薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量： 5g/m2)采用常规方法进行脱脂处理并加以水洗，然后，将镀覆薄钢板浸 渍在含有如下硅酸盐的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸与氢氧化锂的摩尔比为4∶1) 100g/L
浴液温度 50℃
干燥之后薄膜厚度(以Si计) 800mg/m2
(实施例2)
采用与实施例1相同方式，在对光亮Zn-1％Co-0.1％Mo镀覆薄钢板(薄 板厚度：0.2mm，镀Zn量：10g/m2)进行脱脂处理之后，将镀覆薄钢板浸 渍在含有如下硅酸盐的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为5∶1) 300g/L
浴液温度 70℃
薄膜厚度(以Si计) 200mg/m2
(实施例3)
将光亮锌电镀薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量：30g/dm2)浸渍 在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钾与氢氧化锂的摩尔比为5∶1) 100g/L
浴液温度 50℃
薄膜厚度(以Si计) 10mg/m2
(实施例4)
将Zn-11％Ni镀覆薄钢板(薄板厚度：0.6mm，镀Zn量：20g/m2)浸 渍在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为20∶1) 5g/L
浴液温度 60℃
薄膜厚度(以Si计) 500mg/m2
(实施例5)
将光亮镀锌薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量：30g/m2)浸渍在具 有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为1∶1) 20g/L
浴液温度 60℃
薄膜厚度(以Si计) 50mg/m2
(实施例6)
将光亮Zn-1％Co-0.02％Mo镀覆薄钢板(薄板厚度：0.1mm，镀Zn量： 10g/m2)水洗后浸渍在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸与氢氧化锂的摩尔比为10∶1) 500g/L
浴液温度 70℃
薄膜厚度(以Si计) 100mg/m2
(实施例7)
将Zn-20％Fe镀覆薄钢板(薄板厚度：0.5mm，镀Zn量：10g/m2)浸 渍在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸与氢氧化锂的摩尔比为10∶1) 30g/L
浴液温度 50℃
薄膜厚度(以Si计) 600mg/m2
(实施例8)
将光亮镀Zn薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量：5g/m2)浸渍在具 有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为20∶1) 5g/L
浴液温度 20℃
薄膜厚度(以Si计) 300mg/m2
(对照例1)
采用与实施例8中一样的光亮镀Zn薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀 Zn量：5g/m2)，并且采用已知的电解铬酸处理，使Cr的沉积量达10mg/m2。
在下述实验条件下，对前述制备的试样耐腐蚀性和耐磨性进行评价。 表1列出了评价结果。
[耐腐蚀性]
根据JIS Z 2371，实施24小时的实验，并且，依据等级编号对形成 红锈的程度和形成白锈的程度进行了评价。
[耐磨性]
将重500g的高质量纸放在试样表面上(压力：5g/cm2)并且在其上 滑动500次，之后，根据试样表面上是否产生缺陷来进行评价。没有缺陷 时评价结果标记为“○”，而有缺陷时则标记为“×”。只有当结果为“0” 时，才认为没有实际问题。
表1：性能评价结果 实施例或对照例 性能评价结果 耐腐蚀性(白锈/红锈) 耐磨性 实施例1 9/10 ○ 实施例2 9/10 ○ 实施例3 5/10 ○ 实施例4 9/10 ○ 实施例5 9/10 ○ 实施例6 9/10 ○ 实施例7 9/10 ○ 实施例8 9/10 ○ 对照例1 1/5 ×
如表1所示，已发现：与采用铬酸的现有后处理方法相比，本发明具 有优异的耐腐蚀性和耐磨性。而且，当将其加工成轴承密封并且进行实际 机器实验时，可以使用而不会产生实际问题。
工业应用性
与已有的电解铬酸处理方法相比，采用本发明的处理方法涂覆的表面 处理薄钢板具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。而且，当将其加工成轴承密封 时，也可以使用而不会产生实际问题。
使用含硅酸盐溶液处理薄钢板的方法包括如JP-B-38-20952所述采 用含有硅酸钠的溶液处理镀锌板的方法，但是，其耐腐蚀性不足。另外， JP-B-42-1164中介绍的采用包含氧化铬和硅酸盐作为主要组分的溶液的 处理方法，目的是防止发生高温腐蚀，结果，其中的氧化铬含量很高，而 且，采用该溶液处理时所制备涂覆膜的结合性能极差。此外，由于该溶液 不含硅酸锂，故其常温下的耐腐蚀性很差。
另外，在JP-B-42-14050中介绍的涂覆通过在硅酸溶胶中添加铬酸形 成的处理溶液的方法，在例如温度40℃、相对湿度90％的高温高湿气氛 中，不能获得足够的耐腐蚀性，趋于发生锈蚀，所制备部分暴露在户外时 的耐腐蚀性明显很差。
再有，如JP-B-44-19686所述，当将聚合物添加至硅酸盐中时，有时 会降低耐腐蚀性。如JP-B-45-5130所述，当硅酸盐中加入磷酸盐或者铬 酸时，尽管会改善耐腐蚀性，但是，却会产生处理溶液稳定性例如处理溶 液发生分离的问题。
如上所述，迄今尚未发现一种耐腐蚀性和耐磨性优异、用于轴承密封 的表面处理薄钢板，以及使用所述薄钢板的轴承密封。
本发明的目的是提供一种耐腐蚀性和耐磨性优异、用于轴承密封的表 面处理薄钢板，以及使用所述薄钢板的轴承密封，以便解决上述缺点。
发明公开
根据本发明的用于轴承密封的表面处理薄钢板的特征在于：通过涂覆 含有5-600g/L水溶性或水分散性硅酸锂的水溶液，在干燥处理之后，形 成薄膜厚度中以Si计10-800mg/m2的涂覆膜，所述硅酸锂中硅酸或硅酸 盐与氢氧化锂的摩尔比范围为20∶1至1∶1。
另外，根据本发明的轴承密封的特征在于：其通过使用上述用于轴承 密封的表面处理薄钢板制备而成。
实施本发明的最佳模式
本发明适用于涂覆有厚度为0.1-0.6mm的锌镀层、锌合金镀层(比如 包括以锌为主要组元的Zn-Ni或Zn-Fe镀层)、Zn-Co-Mo镀层、光亮锌 镀层或光亮锌合金镀层的已知表面处理薄钢板。尤其是，优选外观呈金色 的光亮Zn-Co-Mo镀层，因其在恒温和恒湿度状态下加速腐蚀实验中外观 变化较小。优选Zn镀层量为5-30g/m2。如低于5g/m2，则耐腐蚀性不足。 如超过30g/m2，虽然不会带来性能方面的问题，但是会加大成本，变得不 经济。
当采用含有硅酸盐和氢氧化锂的处理溶液处理薄钢板时，能够显著改 善耐腐蚀性，而且，还会形成耐磨性优异的涂覆膜。
本发明中使用的硅酸锂是水溶性或者水分散性的，而且，硅酸锂的制 备过程实际上是分别称取硅酸溶胶或硅酸钠或硅酸钾作为硅酸或硅酸盐， 以及氢氧化锂，以提供要求的摩尔比，并且，将上述物质加以混合。
至于上述物质的组成，优选硅酸锂的浓度为5-600g/L。如果浓度低 于5g/L，则达不到改善耐腐蚀性或耐磨性的效果，而如果其浓度超过 600g/L，则液体稳定性下降，因此不能优选。另外，就硅酸或硅酸盐的混 合比例而言，对本处理有效的硅酸(或硅酸盐)与氢氧化锂的摩尔比是 20∶1至1∶1。当氢氧化锂的含量低于上述比值时，耐腐蚀性趋于下降，并 且，特别是处理后的涂覆膜的固化很慢，需要花费很长的干燥时间，这是 不合适的。此外，当所述比值高于上述范围时，耐磨性则变得不足。
关于处理溶液的温度，20-70℃为最佳。如果温度为20℃或更低，则 需要花费很长的干燥时间。另一方面，如温度等于70℃或更高，则水的 急剧蒸发会带来浓度控制(粘度控制)的问题。至于处理方法，可以使用 浸渍之后的多种已知方法，例如挤压辊涂(roll wringing)法、辊涂法 以及喷涂法。
此外，尽管可以在通常温度下进行干燥，但是，当形成的涂覆膜较厚 时，更优选强制干燥。薄膜厚度通过控制所用溶液中硅酸锂的浓度，或者 控制所处理的薄钢板与辊涂中所用辊之间的间隙来确定。
采用根据本发明的方法获得的涂覆膜的量，可以通过采用荧光X射线 分析膜厚中硅酸或硅酸盐的主要组元Si来加以控制。
要形成的干燥膜厚度为以Si计的优选范围是10-800mg/m2，这能够同 时满足耐腐蚀性和耐磨性要求。小于10mg/m2的膜厚趋于产生裂纹，并且， 特别是会损害耐腐蚀性。另一方面，如果超过800mg/m2，则不经济。
根据本发明的处理方法的最佳条件总结如下。
(1)处理溶液的组成
(i)由硅酸或硅酸盐和氢氧化锂形成的水溶性或水分散性硅酸 锂的浓度为5-600g/L，
(ii)硅酸或硅酸盐与氢氧化锂的在(i)中的摩尔比为20∶1至 1∶1，
(2)处理溶液的温度为20-70℃，
(3)形成的干燥膜厚度以Si计为10-800mg/m2。
通过根据本发明的处理方法获得的处理涂覆膜与已知的铬酸处理法 相比，不仅耐腐蚀性优异，而且耐磨性也很出色。
采用根据本发明的方法获得的保护涂覆膜的结构尚不清楚，但是，可 以认为在金属薄板表面上形成了强烈不溶的含硅酸锂保护性涂覆膜。
实施例
具体结合实施例对本发明的效果进行介绍。
(实施例1)
对光亮Zn-1％Co-0.1％Mo镀覆薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量： 5g/m2)采用常规方法进行脱脂处理并加以水洗，然后，将镀覆薄钢板浸 渍在含有如下硅酸盐的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸与氢氧化锂的摩尔比为4∶1) 100g/L
浴液温度 50℃
干燥之后薄膜厚度(以Si计) 800mg/m2
(实施例2)
采用与实施例1相同方式，在对光亮Zn-1％Co-0.1％Mo镀覆薄钢板(薄 板厚度：0.2mm，镀Zn量：10g/m2)进行脱脂处理之后，将镀覆薄钢板浸 渍在含有如下硅酸盐的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为5∶1) 300g/L
浴液温度 70℃
薄膜厚度(以Si计) 200mg/m2
(实施例3)
将光亮锌电镀薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量：30g/dm2)浸渍 在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钾与氢氧化锂的摩尔比为5∶1) 100g/L
浴液温度 50℃
薄膜厚度(以Si计) 10mg/m2
(实施例4)
将Zn-11％Ni镀覆薄钢板(薄板厚度：0.6mm，镀Zn量：20g/m2)浸 渍在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为20∶1) 5g/L
浴液温度 60℃
薄膜厚度(以Si计) 500mg/m2
(实施例5)
将光亮镀锌薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量：30g/m2)浸渍在具 有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为1∶1) 20g/L
浴液温度 60℃
薄膜厚度(以Si计) 50mg/m2
(实施例6)
将光亮Zn-1％Co-0.02％Mo镀覆薄钢板(薄板厚度：0.1mm，镀Zn量： 10g/m2)水洗后浸渍在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸与氢氧化锂的摩尔比为10∶1) 500g/L
浴液温度 70℃
薄膜厚度(以Si计) 100mg/m2
(实施例7)
将Zn-20％Fe镀覆薄钢板(薄板厚度：0.5mm，镀Zn量：10g/m2)浸 渍在具有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸与氢氧化锂的摩尔比为10∶1) 30g/L
浴液温度 50℃
薄膜厚度(以Si计) 600mg/m2
(实施例8)
将光亮镀Zn薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀Zn量：5g/m2)浸渍在具 有如下条件的处理溶液中，实施辊涂并进行干燥。
本发明的处理条件：
硅酸锂(其中硅酸钠与氢氧化锂的摩尔比为20∶1) 5g/L
浴液温度 20℃
薄膜厚度(以Si计) 300mg/m2
(对照例1)
采用与实施例8中一样的光亮镀Zn薄钢板(薄板厚度：0.2mm，镀 Zn量：5g/m2)，并且采用已知的电解铬酸处理，使Cr的沉积量达10mg/m2。
在下述实验条件下，对前述制备的试样耐腐蚀性和耐磨性进行评价。 表1列出了评价结果。
[耐腐蚀性]
根据JIS Z 2371，实施24小时的实验，并且，依据等级编号对形成 红锈的程度和形成白锈的程度进行了评价。
[耐磨性]
将重500g的高质量纸放在试样表面上(压力：5g/cm2)并且在其上 滑动500次，之后，根据试样表面上是否产生缺陷来进行评价。没有缺陷 时评价结果标记为“○”，而有缺陷时则标记为“×”。只有当结果为“0” 时，才认为没有实际问题。
表1：性能评价结果 实施例或对照例 性能评价结果 耐腐蚀性(白锈/红锈) 耐磨性 实施例1 9/10 ○ 实施例2 9/10 ○ 实施例3 5/10 ○ 实施例4 9/10 ○ 实施例5 9/10 ○ 实施例6 9/10 ○ 实施例7 9/10 ○ 实施例8 9/10 ○ 对照例1 1/5 ×
如表1所示，已发现：与采用铬酸的现有后处理方法相比，本发明具 有优异的耐腐蚀性和耐磨性。而且，当将其加工成轴承密封并且进行实际 机器实验时，可以使用而不会产生实际问题。
工业应用性
与已有的电解铬酸处理方法相比，采用本发明的处理方法涂覆的表面 处理薄钢板具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。而且，当将其加工成轴承密封 时，也可以使用而不会产生实际问题。
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