1磷化工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

    磷化是目前汽車車身前處理采用的最主要工藝。磷化技術(shù)已經(jīng)有100多年的歷史，最初僅僅用于短時防銹，現(xiàn)在作為涂裝底層可以提高涂膜的附著力及涂裝后的耐蝕性。

    磷化處理是使金屬表面與含有磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面生成穩(wěn)定的、不溶性的無機(jī)化合物膜層(磷化膜)的一種表面化學(xué)處理方法。

    為了適合電泳底漆，研究人員研制出了鋅/鎳/錳三元體系的磷化液和低渣磷化液等；適應(yīng)環(huán)保要求，研制出了常溫磷化液、低溫磷化液、無鎳磷化液和無亞硝酸鈉促進(jìn)劑的磷化液等。雖然通過很多技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)降低了磷化液對環(huán)境的危害，但卻不能徹底消除磷化液中含有的重金屬(如錳、鋅等)和磷元素對環(huán)境的影響。因此，很多新型前處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

    2兩種新型汽車車身前處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

    2.1金屬表面硅烷處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

    金屬表面硅烷處理是近幾年發(fā)展起來的一種有望代替鉻酸鈍化和磷化的環(huán)保型汽車車身前處理技術(shù)，該技術(shù)通過硅烷分子(通式為X-R-Si(OR)n)水解后產(chǎn)生的硅羥基與金屬和金屬氧化物反應(yīng)，以及硅烷分子自身的縮合反應(yīng)形成無機(jī)/有機(jī)膜層，以浸泡方式或電化學(xué)輔助沉積方式在金屬表面制備這種具有疏水性能的膜層，該膜層能對金屬基體提供保護(hù)作用，而且能夠提高金屬和涂層之間的附著力。成膜過程如下：

    2.1.1在使用過程中，水解后的OXSilane分子中的SiOH基團(tuán)與基體金屬表面的MeOH基團(tuán)形成氫鍵，快速吸附于基體金屬表面。

    水解反應(yīng)：

    2.1.2在干燥過程中，SiOH基團(tuán)和MeOH基團(tuán)進(jìn)一步凝聚，在界面上生成Si-O-Me共價鍵。

    SiOH(溶液)+MeOH(金屬表面)=SiOMe(界面)+H2O

    2.1.3剩余的OXSilane分子則通過SiOH基團(tuán)之間的凝聚反應(yīng)在金屬表面上形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)膜。

    縮合反應(yīng)：

    關(guān)于硅烷與金屬表面的反應(yīng)機(jī)理，目前研究者傘認(rèn)為是硅醇與金屬表面的氧氣物或水化物層發(fā)生了反應(yīng)。試驗(yàn)證明，不帶有特征官能團(tuán)的硅烷無論在固相或液相中都不具有電化學(xué)活性，既不能被氧化，也不能被還原。經(jīng)過硅烷處理的電極浸泡在電解質(zhì)溶液中，硅烷膜能起到阻擋層的作用，阻止電解質(zhì)、水和氧分子向金屬界面區(qū)域滲透。

    盡管金屬表面硅烷處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但硅烷膜的性能一一磷化膜相比還有一些差距，現(xiàn)在國內(nèi)外各大金屬表面處理劑生產(chǎn)公司都在全力進(jìn)行有關(guān)的研究開發(fā)工作，相信硅烷處理技術(shù)將會像磷化技術(shù)一樣帶給汽車車身涂裝一次革命性的創(chuàng)新。

    2.2氧化鋯轉(zhuǎn)化膜技術(shù)

    氧化鋯轉(zhuǎn)化膜技術(shù)也是前處理行業(yè)的最新發(fā)展方向之一，具有環(huán)保、節(jié)能、操作簡便和成本低等磷化技術(shù)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，新型氧化鋯轉(zhuǎn)化膜技術(shù)已經(jīng)在試驗(yàn)室取得成功，全面的生產(chǎn)試驗(yàn)正在進(jìn)行當(dāng)中。

    金屬表面的氧化鋯轉(zhuǎn)化膜厚度一般為30～35nm，該種由無定形氧化鋯組成的納米陶瓷涂層與金屬表面和隨后的油漆涂層之間有良好的附著力，耐腐蝕性能優(yōu)良。

    氧化鋯轉(zhuǎn)化膜主要形成在金屬表面，一般采用溶膠-凝膠法對金屬表面進(jìn)行處理。溶膠離子通常是溶劑化的，膠粒相互交聯(lián)在一起形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以把大量溶劑機(jī)械地包裹在聚集體內(nèi)部，使之不再流動，變成半固體狀態(tài)，這就是凝膠；如果膠體溶液中溶膠粒子的密度比溶液密度大，在重力作用下，溶膠粒子就有下沉的趨勢；如果改變?nèi)芤褐械哪承﹨��?shù)，使膠粒沉積速率大于擴(kuò)散速率，膠粒就會從溶液中沉淀出來，在金屬表面凝聚、沉積成一種納米氧化鋯陶瓷膜涂層，主要反應(yīng)如下：

    H2ZrF6+Me+2H2O=ZrO2+Me2++4H++6F-+H2↑

    Me代表鐵、鋅、鋁或鎂等基體。此反應(yīng)形成一種“ZrO2-Me-ZrO2”結(jié)構(gòu)的溶膠粒子，溶膠粒子具有很強(qiáng)的凝聚功能。根據(jù)溶膠-凝膠原理，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，該“ZrO2-Me-ZrO2”溶膠結(jié)構(gòu)交聯(lián)密度增大，繼續(xù)凝聚、沉積，直至產(chǎn)生ZrO2納米陶瓷轉(zhuǎn)化膜。

    新型氧化鋯轉(zhuǎn)化膜的性能非常接近現(xiàn)行鋅鹽磷化膜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，在相同的技術(shù)規(guī)范條件下，氧化鋯處理和鋅鹽磷化處理兩種工藝可以認(rèn)為是等同的。在未來的幾年內(nèi)，新型氧化鋯轉(zhuǎn)化膜技術(shù)將會在汽車涂裝生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。