大韓硅烷化處理與鋅系磷化性能比較

目前噴漆或噴粉 前處理根據(jù)板材不同多采用磷化以及鉻、鈍化處理，但以上兩種處理方法均存在較大缺陷。

在環(huán)保方面：磷化含鋅、錳、鎳等重 金屬離子并且含有大量的磷，鉻鈍化處理本身就含有嚴(yán)重毒性的鉻，已不能適應(yīng)國(guó)家對(duì)于涂裝行業(yè)的環(huán)保要求。

在使用成本方面：鋅系磷化處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量磷化渣，需要一套除渣裝置與之配套。并且磷化使用溫度大多為 30-50 ℃ ，因此還需要輔助加熱設(shè)備及熱源對(duì)磷化槽進(jìn)行加熱。同時(shí)磷化及鉻鈍化后需要大量溢流水對(duì)工件進(jìn)行漂洗。

由于在環(huán)保性及使用成本方面存在缺陷，一種新型的環(huán)保、節(jié)能、低排放、低使用成本的噴漆前處理技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外廣大業(yè)內(nèi)技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。

硅烷化處理是以有機(jī)硅烷為主要原料對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行表面處理的過(guò)程。硅烷化處理與傳統(tǒng)磷化相比具有以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)有害重金屬離子，不含磷，無(wú)需加溫。硅烷處理過(guò)程不產(chǎn)生沉渣，處理時(shí)間短，控制簡(jiǎn)便。處理步驟少，可省去表調(diào)工序，槽液可重復(fù)使用。有效提高油漆對(duì)基材的附著力?？晒簿€處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。

硅烷處理與磷化的比較

硅烷處理與磷化及鉻鈍化比較在工位數(shù)量、處理?xiàng)l件、使用成本以及與漆膜附著力性能方面優(yōu)勢(shì)明顯。并且在環(huán)保方面更適應(yīng)國(guó)家對(duì)于各家電涂裝生產(chǎn)企業(yè)的要求，真正達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1 、工位工序方面比較

硅烷化處理對(duì)傳統(tǒng)磷化處理在操作工藝上有所改進(jìn)，在工藝過(guò)程方面現(xiàn)有磷化處理線無(wú)需改造即可投入硅烷化生產(chǎn)。

表 1傳統(tǒng) 磷化工藝和硅烷化處理進(jìn)行比較。

表 1

注：★ 需要 ☆ 不需要

由上表可見，硅烷化處理與磷化處理相比較可省去表調(diào)工序。因硅烷化處理時(shí)間短，因此在原有磷化生產(chǎn)線上無(wú)需設(shè)備改造，只需調(diào)整部分槽位功能即可進(jìn)行硅烷化處理。

2 處理?xiàng)l件方面比較

傳統(tǒng)磷化處理因沉渣、含磷及磷化后廢水等環(huán)保問(wèn)題，一直是各涂裝生產(chǎn)企業(yè)為之困擾的問(wèn)題。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保及節(jié)能減排的重視程度不斷提高，在未來(lái)時(shí)間里，涂裝行業(yè)的環(huán)保及能耗問(wèn)題會(huì)越來(lái)突出。硅烷技術(shù)的推出，對(duì)于整個(gè)涂裝行業(yè)的前處理環(huán)保及節(jié)能降耗問(wèn)題，進(jìn)行了革命性的改善。表 2將傳統(tǒng)磷化與硅烷化處理的使用條件進(jìn)行比較。

表 2 磷化與硅烷化處理?xiàng)l件比較

表 2

由表 2可見，在使用溫度方面，由于硅烷成膜過(guò)程為常溫化學(xué)反應(yīng)，因此在日常使用中槽液無(wú)需加熱即可達(dá)到理想處理效果。此方面與磷化處理比較，為應(yīng)用企業(yè)節(jié)省了大量能源并減少燃料廢氣排放；另一方面硅烷化反應(yīng)中無(wú)沉淀反應(yīng)，所以在日常處理中不產(chǎn)生沉渣，消除了前處理工序中的固體廢物處理問(wèn)題并有效地延長(zhǎng)了槽液的倒槽周期；此外，硅烷化處理對(duì)前處理工位設(shè)置進(jìn)行了優(yōu)化，省去傳統(tǒng)表調(diào)及磷化后水洗工序。通過(guò)此項(xiàng)優(yōu)化，大大減輕了涂裝企業(yè)的污水處理的壓力。

3、 使用成本方面比較

因成膜原理的差異，硅烷化處理與磷化相比在使用溫度上就已有較大幅度的降低，省去表調(diào)工序。并且在其他涉及生產(chǎn)成本方面，硅烷化相比較磷化也有著明顯的優(yōu)勢(shì)。表 3在使用成本方面將硅烷化與磷化相比較。

表 3 磷化與硅烷化使用成本比較

表 3

使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設(shè)備、除渣槽、板框壓濾機(jī)及磷化污水處理等設(shè)備，節(jié)省設(shè)備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少 20%-50%，更關(guān)鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統(tǒng)磷化的 15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時(shí)，在處理時(shí)間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短，從而提高生產(chǎn)率，減少設(shè)備持續(xù)運(yùn)作成本。

4、微觀形貌比較

因?yàn)楦鞣N磷化及硅烷化的成膜機(jī)理大有不同，因此金屬表面的膜層狀態(tài)及形貌也各不相同。從微觀形貌方面，通過(guò)電子掃描電鏡（ SEM）觀察，可發(fā)現(xiàn)在金屬表面生成的膜層的區(qū)別。

鋅系磷化                            硅烷化

由以上電鏡照片可明顯看出，兩種處理之間膜層形貌存在較大差異。其中鋅系磷化槽液主體成份是： Zn2+、 H2PO3-、 NO3-、 H3PO4、促進(jìn)劑等。形成的磷化膜層主體組成（鋼鐵件）成分為 Zn3(PO4)2? 4H2O、 Zn2Fe(PO4)2? 4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。硅烷化處理為有機(jī)硅烷與金屬反應(yīng)形成共價(jià)鍵反應(yīng)原理，硅烷本身狀態(tài)不發(fā)生改變。通過(guò)電鏡放大觀察，金屬表面已形成一層均勻膜層。

5 、鹽霧試驗(yàn)對(duì)比分析

鹽霧試驗(yàn)參數(shù)： 5%氯化鈉，一個(gè)大氣壓

       （圖 1）時(shí)間： 1小時(shí)               （圖 2）時(shí)間： 2小時(shí)

圖 1中左為硅烷處理裸板，右為鋅系磷化裸板，鹽霧試驗(yàn)一小時(shí)硅烷外觀無(wú)變化，鋅系出現(xiàn)輕微浮銹。

圖 2為鹽霧試驗(yàn) 2小時(shí)，硅烷出現(xiàn)少量浮銹，鋅系大面積銹蝕。

試驗(yàn)結(jié)果可看出，硅烷裸板在同樣參數(shù)條件下耐腐蝕性能較鋅系磷化有一定優(yōu)勢(shì)。

6 、附著力對(duì)比

（左為鋅系磷化，右為硅烷皮膜）        （左為鋅系磷化，右為硅烷皮膜）

通過(guò)附著力比較試驗(yàn)結(jié)果后可以明顯看到，鋅系磷化可剝離寬度較硅烷化差別明顯。鋅系磷化為大面積可剝離，而硅烷化處理板其可剝離寬度基本為零。因此可明顯看出硅烷化處理漆膜附著力比鋅系磷化的附著力強(qiáng)很多。

（以上數(shù)據(jù)和結(jié)論均為蘇州大韓化工有限公司技術(shù)部在試驗(yàn)中總結(jié)得出，未經(jīng)本公司授權(quán)，圖片和文字信息不得轉(zhuǎn)載和引用。）

                                            蘇州大韓化工有限公司

    2013-04-19