磷化工藝在涂裝前處理中已成熟應用多年，但其自身也存在難以克服的缺點。本文分析了現有新興磷化良代技術的研究現狀和存在問題，并探討了其發展前景、研究思路和相關檢測標準。
1涂料行業替代傳統磷化工藝的重要性和意義
為了提高涂層在金屬表面的附著力和耐腐蝕性，人們常常需要對金屬表面進行預處理。隨著涂料行業的快速發展，涂料的質量也備受關注。實踐證明，由前處理引起的涂層缺陷占涂層缺陷總數的50%以上。因此，前處理對整個涂層質量起著決定性的作用，是充分發揮涂層優良性能的重要前提之一。磷化處理作為常見的傳統預處理方法，是通過化學和電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程。形成的磷酸鹽轉化膜也稱為磷酸鹽膜(1)。這種磷化膜不僅可以對基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬腐蝕；也可作為涂裝前的底漆，提高漆膜層的附著力和防腐能力；此外，也可用于金屬冷加工過程中。可用于減少摩擦和潤滑。在上述應用中，磷化處理是涂裝前處理中應用泛的。該領域的工業應用已有近一百年的歷史；經過多年的開發和應用實踐，已發展成為工藝簡單、性能良好、成本低廉的成熟前處理方法。我國的磷化預處理工藝是在20世紀70年代末改革開放期間與德國引進汽車生產線同時引進的。雖然起步較晚，但經過多年的發展，磷化技術的復配及機理研究已取得了較大進展。但大部分表面處理工藝仍被中國采用。產品均來自國外公司。磷化工藝雖然比較成熟，但其處理液中含有磷或重金屬等有害物質，對環境有害；且處理過程能耗高。隨著社會的發展和進步，傳統的磷化工藝已經不能滿足人們日益增長的環境保護、人類健康和資源節約的需要。具體來說，現有的磷化處理工藝有其自身難以克服的缺點，嚴重制約其發展：磷化處理劑富含磷酸鹽，磷酸鹽是水體富營養化污染的主要來源。大規模工業生產常用的磷化處理方法均需要加熱，設備投資和維護費用較高，能耗較高，不利于節能減排。磷化過程中容易產生磷化渣，不僅容易堵塞噴涂生產線中的噴嘴，而且磷化渣被列入國家危險固體廢物名錄，必須運至地點集中處理。磷化過程還可能產生其他形式的污染。例如，促進劑可能含有亞硝酸鹽（N0?）離子等有害成分，廢水中可能含有硫化物等重金屬。檢測分析工作復雜，需要每天、每班進行游離酸、總酸、促進點等多項檢測。浴液還需要定期檢測氧化鋅含量、磷酸鹽含量、硝酸鹽含量、氟離子含量、氟硅含量等。酸含量等進行檢測。由于其自身的特點，磷化工藝的上述缺點無法通過改進現有的磷化工藝和配方來從根本上解決。因此，環保型涂裝前處理工藝成為近年來業界的研究熱點。
磷化替代現狀及標準化探討
2、硅烷化技術、氧化鋁技術等新興技術的研究現狀及存在問題
在實現磷化替代的新興技術研究過程中，現有研究工作包括稀土鹽處理、鋁酸鹽處理、鋁酸鹽處理、烷處理(2)等多個研究方向，但主要研究工作集中在從事硅烷化技術和氧化鋁技術的研發。從目前的研究和應用情況來看，稀土鹽處理技術復雜、維護困難、成本較高，尚未見工業化應用案例報道；鉬酸鹽處理毒性低，處理后需要密封，成本高。這兩個研究方向由于種種問題距離實際大規模應用還很遙遠。相比之下，基于金屬基納米陶瓷的成膜技術和以為主要成膜物質的硅烷成膜技術成為當前市場的研究和應用熱點。但非常遺憾的是，現有的生產實踐證明，不匹配的納米陶瓷成膜技術，材料適應性窄，水質要求高，成膜性能不理想，停線時間不能太長，存在死角。的設備。易返銹等缺點；硅烷成膜技術是金屬表面處理行業的發展方向。理論上，硅烷技術是用超薄有機涂層代替傳統的結晶磷化保護層，在金屬表面吸附一層類似于磷化晶體的三維網絡結構的超薄有機涂層。界面處形成的Si-0-Me共價鍵（其中Me=金屬）具有較強的分子間作用力，雖然與金屬表面及后續涂層形成良好的附著力，但目前在實際應用中還存在成膜問題。無顏色因此肉眼無法辨別，耐腐蝕性差，溶液穩定性差，水質要求高，成膜后無法清洗，使用一段時間后浴液易變 等缺點，影響其推廣應用。具體來說，與原有磷化工藝相比，環保新工藝在規模化生產、推廣應用過程中仍存在以下問題。由于國內生產企業使用的鋼材材質差異較大，現有的磷化置換工藝無法適應處理各種材質的板材。現有的一些磷化替代工藝材料對水質要求較高，導致企業設備投資和運行成本增加。工件清洗后容易生銹，返工率和報廢率較高。由于成膜情況無法用肉眼識別，給操作和檢查工作帶來一定的不便。更重要的是，與原始磷化工藝相比，由于缺乏統一的成膜質量標準，成膜性能難以評估。總體而言，目前替代磷化進行涂裝前處理的新興技術都存在這樣或那樣的問題，無法滿足工業生物質生產的需求。市場方面，經過幾年的理論知識傳播、產品推廣和市場培育，相關行業尤其是家電企業對磷化替代這一新興技術有了一定的理性和感性認識，并有了一定程度的了解。大家對用磷化替代新興工藝來取代傳統磷化前處理工藝達成了一致共識。可以說，目前國內企業對環保前處理的接受程度非常高，需求也非常迫切。但由于磷化替代新興技術的理論研究工作尚未起步，實際規模化應用時間更短，在規模化生產、推廣和應用過程中還存在不少問題。這項新技術的應用，特別是對于那些原有生產工藝不同、生產條件差異較大、板材質量參差不齊的中國廠家來說，即使是在國外相關企業中取得了良好磷化替代效果的國外品牌，在其生產過程中仍然存在一些問題。推廣和應用。因此，過去幾年，雖然新型磷化替代工藝的大規模應用取得了一些進展，但仍有一些企業對采用此類工藝持謹慎態度。總體來說，沒有太大進展，與預期相去甚遠。水平和規模。這里需要指出的是，正是由于起步時間不長，人們的認識還不夠，市場上仍然存在磷化取代新興技術的現象。除了硅烷吸附成膜和雜轉化膜形成的相關過程在機理上已經深入研究外，還有一些這兩類產品的簡單衍生品，屬于機會主義行為；另外，不排除市場上還有一些打著“環保前處理”旗號的水性乳液、水性防銹劑、氧化鈍化劑、“四合一”等類似產品。技術”。渾水摸魚，冒充環保的前處理工藝和產品。應該說，這些產品的存在讓市場變得混亂。雖然目前它們可以暫時迷惑一些用戶，但從長遠來看，它們將嚴重影響環保前處理市場的健康發展。
3、涂裝前處理新型替代磷化技術的發展前景、研究思路及檢測標準
我們相信，只有當新興的磷化替代工藝在耐腐蝕性和附著力方面達到傳統磷化工藝的性能指標時，才能稱為真正意義上的可以工業化應用的磷化替代工藝。從目前的研究和應用情況來看，僅采用上述其中一種成膜機理或主劑很難達到這一目的。研究工作要取得突破，必須以現有磷化替代工藝的研究為基礎。在理論上不斷改進和創新，才能開發出真正實現磷化替代的新興工藝。在磷化替代的研發過程中，我們總結了現有磷化替代工藝的得失，并嘗試采用超支化技術。為了提高硅烷的成膜性能，并將該技術與氣相酸成膜技術的成膜機理和應用實踐相結合，提出了一種不同于現有磷化替代的成膜性能良好的技術。已開發。我們認為，替代磷化新興技術的轉化膜應達到以下性能指標，才能滿足工業生產的需要。首先，從膜層外觀來看，被加工工件上的膜層應顏色均勻，肉眼可見；膜層應結晶、致密、連續、均勻。成膜及與涂料匹配的性能指標必須滿足相關傳統磷化國家標準的要求。此外，盡快制定磷化替代的相關標準對于促進該行業的健康發展也非常重要。在磷化替代處理相關行業標準形成之前，我們認為磷化替代處理形成的膜必須滿足以下性能要求：
1.膜層均勻，肉眼可見，晶體致密、連續、無粉塵。由于鋼材采用傳統磷化工藝處理，外觀會發生明顯變化，且膜層質量很容易辨別。然而，現有的磷化替代工藝產生的是薄膜。而且它是無色的。對于表面質量好的板材，尤其是鍍鋅板，表觀成膜的質量無法用肉眼判斷，必須使用試劑。如果能夠克服這個缺點，就有可能解決生產管理不方便的問題。
2.膜層具有良好的耐水性，形成后可耐水洗，水洗后在室內室溫自然干燥也不會生銹。這一性能指標對于大規模生產來說非常關鍵。水洗后防銹注意事項膜層不能起到保護作用。一些磷化替代工藝現在聲稱是無水的。事實上，也不一定能用水洗，否則水洗后成膜性能會受到很大影響。如果替代磷化的新興工藝成膜后能經受水洗，不僅能解決生產過程中工件死角積水、生銹的問題，還能為后續工藝如對工件表面清潔度要求較高的電泳涂裝。
3.工件用10%鹽酸酸洗20分鐘，再磷化后，仍能得到顏色均勻的肉眼可見的膜層，且清洗后在室內室溫自然干燥（4 ）。由于在實際生產過程中板材表面的腐蝕程度可能有很大差異，因此有些板材必須進行酸洗，以去除其表面的銹跡。只有提高膜層的耐酸性才能解決酸洗板正常成膜的問題。
4.成膜后，可在3%鈉蒸氣溶液中浸泡1小時，不出現銹斑。由于目前一些磷化替代工藝的成膜質量和耐腐蝕性較差，無法滿足實際生產的需要，無法應用于大規模生產。
5.成膜后，可在室溫下在pH值為12的氫氧化鈉溶液中浸泡1小時，而不損壞表面膜層]。因為在電泳涂裝過程中，工件表面可能會出現瞬時高堿度的區域。如果耐堿性不夠，可能會損害成膜性能，對后續電泳漆的耐腐蝕性和附著力造成質量風險。
綜上，對磷化置換的成膜性能從外觀、耐腐蝕性等方面提出了相應的要求和測試方法。詳細信息請參見表1。如果上述標準到位，不僅家電企業可以大膽應用上述磷化替代工藝，還可以在其他相關行業推廣應用。屆時，磷化替代工藝必將為社會生產節能降耗、環境保護帶來更大的社會效益和經濟效益。
