1磷化工藝應用現狀

    磷化是目前汽車車身前處理采用的最主要工藝。磷化技術已經有100多年的歷史，最初僅僅用于短時防銹，現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，通過化學反應在金屬表面生成穩(wěn)定的、不溶性的無機化合物膜層(磷化膜)的一種表面化學處理方法。

    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劑的磷化液等。雖然通過很多技術創(chuàng)新，已經降低了磷化液對環(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應運而生。

    2兩種新型汽車車身前處理技術的發(fā)展趨勢

    2.1金屬表面硅烷處理技術的發(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，該技術通過硅烷分子(通式為X-R-Si(OR)n)水解后產生的硅羥基與金屬和金屬氧化物反應，以及硅烷分子自身的縮合反應形成無機/有機膜層，以浸泡方式或電化學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基團與基體金屬表面的MeOH基團形成氫鍵，快速吸附于基體金屬表面。

    水解反應：

    2.1.2在干燥過程中，SiOH基團和MeOH基團進一步凝聚，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基團之間的凝聚反應在金屬表面上形成具有Si-O-Si三維網狀結構的有機膜。

    縮合反應：

    關于硅烷與金屬表面的反應機理，目前研究者傘認為是硅醇與金屬表面的氧氣物或水化物層發(fā)生了反應。試驗證明，不帶有特征官能團的硅烷無論在固相或液相中都不具有電化學活性，既不能被氧化，也不能被還原。經過硅烷處理的電極浸泡在電解質溶液中，硅烷膜能起到阻擋層的作用，阻止電解質、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已經比較成熟，但硅烷膜的性能一一磷化膜相比還有一些差距，現在國內外各大金屬表面處理劑生產公司都在全力進行有關的研究開發(fā)工作，相信硅烷處理技術將會像磷化技術一樣帶給汽車車身涂裝一次革命性的創(chuàng)新。

    2.2氧化鋯轉化膜技術

    氧化鋯轉化膜技術也是前處理行業(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無可比擬的優(yōu)點。目前，新型氧化鋯轉化膜技術已經在試驗室取得成功，全面的生產試驗正在進行當中。

    金屬表面的氧化鋯轉化膜厚度一般為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行處理。溶膠離子通常是溶劑化的，膠粒相互交聯在一起形成三維網絡結構，可以把大量溶劑機械地包裹在聚集體內部，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；如果改變溶液中的某些參數，使膠粒沉積速率大于擴散速率，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，主要反應如下：

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

    Me代表鐵、鋅、鋁或鎂等基體。此反應形成一種“ZrO2-Me-ZrO2”結構的溶膠粒子，溶膠粒子具有很強的凝聚功能。根據溶膠-凝膠原理，隨著反應的進行，該“ZrO2-Me-ZrO2”溶膠結構交聯密度增大，繼續(xù)凝聚、沉積，直至產生ZrO2納米陶瓷轉化膜。

    新型氧化鋯轉化膜的性能非常接近現行鋅鹽磷化膜質量標準的要求，因此，在相同的技術規(guī)范條件下，氧化鋯處理和鋅鹽磷化處理兩種工藝可以認為是等同的。在未來的幾年內，新型氧化鋯轉化膜技術將會在汽車涂裝生產線上得到廣泛應用。