隨著金屬表面預處理技術的不斷進步和完善,國內外正在開發更加環保的金屬表面硅烷化技術。目前,國內少數科研機構和企業已開始從事這方面的研發工作,少數涂料生產線已應用硅烷化技術(主要引進國外硅烷產品),已取得初步成果,預計逐步取代涂裝磷化技術。
硅烷是一種含有硅基團的有機/無機雜化物。通常在水溶液中水解生成三-Si-OH。MSi-OH脫水縮合,形成含有Si-OH的低聚硅氧烷;低聚物中的三個Si-OH與金屬表面的Me(OH)n基團(Me代表金屬)反應發生收縮反應,并快速吸附在金屬表面。一方面,硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵(共價鍵)。它們之間的相互作用力大,與金屬的結合力很強;另一方面,剩余的硅烷分子通過與三-SiOH基團的縮聚反應在金屬表面形成Si-O。硅烷膜的Si三維網絡結構與涂料(電泳漆或粉末涂料)結合,通過交聯反應。一起形成牢固的化學鍵(硅烷膜與涂層具有良好的相容性)。這樣,通過基材和硅烷涂層之間的化學鍵形成穩定的膜結構。這就是為什么硅烷處理可以代替涂層磷化的原因。及修復處理原因。
硅烷膜還可以封閉磷化膜上的大量微孔,形成連續、完整、致密的復合膜。復合膜具有的耐腐蝕性(熱鍍鋅板的硅烷膜可經受5次中性鹽霧循環,表面未受腐蝕,明顯優于單一磷化膜和單一硅烷膜),并能保持硅烷薄膜的微觀表面粗糙度特性(因為硅烷薄膜極薄,厚度僅為200~300”m)
硅烷化技術適用于加工冷軋鋼板、鍍鋅鋼板、鋁材、鋅鋁合金等金屬基材,其中鍍鋅鋼板的處理效果稍差。可實現多種基材的共線生產工藝,處理效果與處理方法有關(硅烷噴涂的效果優于浸漬,因為后者具有更大的跨通道性能)。
硅烷膜與涂層相容性好(優于電泳漆),其耐腐蝕性能與磷化膜相當。鹽霧腐蝕試驗表明,汽車車身硅烷膜電泳涂層的耐鹽霧腐蝕時間為21000小時,達到了磷酸鹽膜電泳涂層的耐腐蝕性能。又如汽車鍍鋅鋼件的硅烷膜漆膜,經500小時鹽霧試驗后,硅烷膜的可剝離寬度幾乎為零(用剃刀劃過,沿劃傷的邊緣)剝離并檢查其可剝離寬度);磷化膜經過500小時鹽霧試驗后,可剝離寬度稍大。
另外硅烷處理無需對原有設備進行大改造。磷化生產線可直接改建為硅烷生產線。不僅占地面積小(磷化占地較大),而且省去了表面調整工序(原來的表面調整槽可以改為水洗槽)。罐或空)和磷化后2次水洗過程。
還有,槽浴液控制得到簡化。減少了現場投料和檢測的工作量。硅烷罐只需檢測pH值和電導率;而磷化槽和表面調整槽需要每天檢測、調整或更換(磷化槽需要每年更換一次;表面調整槽每7至15天更換一次)。罐體流體和設備易于清潔。硅烷化過程中不產生沉淀,可減少清洗槽液的工作量,解決固廢處理問題;同時磷化槽和噴嘴需要定期清洗。
硅烷劑在金屬表面涂裝前處理中具有良好的應 用前景,并通過生產實踐不斷得到改進。但由于硅 烷處理工藝要求生產條件更苛亥!!(與磷化工藝的相比),加之產品售價仍偏高,欲要使硅烷エ藝在金屬表面涂裝前處理中達到目前國內涂裝性磷化的應用水平,還需要經歷較長的成熟期,必須進ー步加強硅烷產品的研究與應用,縮小與國外硅烷產品的差距, 提升國內硅烷エ藝的整體水平。