无磷涂装前处理技术在汽车行业中的现状及问题研究

无磷转化处理是以锫盐类物质为主要原料对金属基材进行表面处理。较以往磷化处理相比，无磷转化处理配合无磷脱脂剂使用，不需加温。转化处理过程没有沉渣，操作时间短，控制简便，且没有有害重金属离子，不含磷。处理程序少，可有效减少操作工序，槽液能够二次使用。其次，能够有效增强电泳漆对基材的附着力。能够共线处理铁板、镀锌板、铝板等多种基材。

汽车涂装系统的好坏决定了车身与零部件防腐的特性，而金属基材表面在涂装前为了满足涂装打底的要求，一般采用各种前处理（预处理）的方法，以改善基材表面的一致性，提升与其余涂层的结合力，同时，前处理也将也金属的最表面转化到非活泼的状态，从而达到提升防腐性能的目的。

一、无磷涂装前处理技术

前处理主要分为物理方法和化学方法两种。物理方法主要包括抛丸、喷砂、机械打磨、人工打磨、高压水射流等，化学方法则包括镀层、转化膜等。目前广泛应用的化学前处理方法中，主要分为：1.脱脂（去除金属制造过程中残留在表面的油脂、灰尘、汗迹以及附着的金属屑等）。2.应用一层转化膜（磷化、非磷化、铬酸盐膜、非铬酸盐膜）。3.前处理后的清洗。这三大步骤一般需要多达12道左右的工序，从而产生大量的废水、化学排放及能源消耗。目前国内外主机厂的涂装工艺中，磷化是广泛应用的一种方法，其优点是费用低廉、操作方便。但同时也伴有制备过程中的排放物对环境危害大等缺点。越来越多的海外国家已经出台相应的环保法，对磷化前处理过程予以严控。常温低渣磷化处理技术以及新型无毒环保锆盐处理和硅烷处理是绿色表面前处理技术发展的方向和趋势。新型无磷无铬转化处理与磷化及铬钝化相比较，在工位数量、处理条件、使用成本以及与漆膜附着力性能方面优势明显，并且在环保方面更符合国家对于各汽车涂装生产企业的要求，可以达到节能减排的目的。

二、氧化锆转化膜技术

一种涂装工艺的氧化锆前处理检测方法，其特征在于，包括以下步骤：对工件进行脱脂水洗处理；在脱脂水洗处理后预定时间内进行氧化锆的前处理，采用包括H2ZrF6、pH中和剂及去离子水的氧化锆镀液；通过可见光光谱仪测定所述氧化锆镀液中的化学组分的含量；通过X射线荧光光谱分析和电化学实验方法结合分析氧化锆涂层中的化学组分种类及含量。2.根据权利要求1所述的氧化锆前处理检测方法，其特征在于，所述预定时间不大于1分钟。3.根据权利要求1所述的氧化锆前处理检测方法，其特征在于，所述H2ZrF6采用工业用的浓度为50%的H2ZrF6。4.根据权利要求1所述的氧化锆前处理检测方法，其特征在于，所述H2ZrF6采用去离子水稀释至0.05-0.2mol/L。5.根据权利要求1所述的氧化锆前处理检测方法，其特征在于，所述H2ZrF6采用pH中和剂中和至PH值为2-5

三、硅烷偶联剂处理

硅烷化处理是近年来出现的一种环保型金属表面防护技术.该技术基于一种可以水解的带烷氧基的硅烷试剂（结构通式为：R′nSi（OR″）4-n。其中R′为有机官能团，R″为甲基或乙基），该试剂在含水介质中发生水解生成硅醇SiOH（反应式（1）），并与表面带羟基的金属（Me）发生缩合反应实现成膜（反应式（2））；同时硅醇之间亦可发生相互缩合形成网状结构（反应式（3）），并对金属起到保护作用[3]。

（2）Si-O-Me 共价键分子间的结合力很强，所以产品很稳定，从而可以提高产品的防腐蚀能力。

（3）使用方便，便于控制，槽液为双组分液体配成，仅需控制pH 值和电导率，无须像磷化液那样，要控制游离酸、总酸、促进剂、锌、镍、锰的含量和温度等许多参数。

（4）优异的环保性能，无有害重金属，无渣，废水排放少，处理容易，如果安装过滤器及离子交换器，可以做到封闭循环使用。

（5）多种金属处理工艺：冷轧板、热镀锌板、电镀锌板、涂层板、铝等不同板材可混线处理。

（6）热耗低。硅烷化可在常温下进行，仅冬天需加热到≥15℃，热能消耗大约为10元/km2。磷化处理温度需控制在35～40℃（这是涂装性磷化的最佳温度），以35℃计算，磷化热能消耗大约为50元/km2。

（7）废水处理费用少。以国内1条年生产能力为350万m2的空调磷化线为例，其废水处理费用比硅烷化多4.9万元/年。

四、电泳前处理工艺

电泳前处理设备要求工艺

1.除油酸洗槽

如果选用超声设备，设备厂家整体做成不锈钢槽体，如不选用超声波设备，采用两个除油酸洗槽更好，以便和磷化配套。均采用塑料槽或内涂玻璃钢的水泥槽。

2.磷化槽

选用塑料槽或内涂玻璃钢的水泥槽，槽内设置加温管，在温度低于15℃时使用。

3.水洗槽

磷化后一个水洗槽选用和磷化槽一样的槽体材料，作为清理沉渣的备用槽。

4.去离子水设备

由于自来水电导率过高，会造成电泳漆质量波动过大或电泳漆无法调整，自购纯净水费用过高，如果产量较大时建议上一套去离子水设备，比较经济实用。