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傳統的金屬表面預處理技術及其不足
作者: 湖南固特瑞 瀏覽量:5591 發布時間:2019-03-22
金屬表面清潔之后在含有磷酸鹽的溶液中進行處理,形成不溶性磷酸鹽化學轉化膜,這一工藝過程稱之為磷化。磷酸鹽轉化膜可應用于鐵、鋁、鋅、隔及其合金中,是金屬及鋼材材料應用最廣的表面預處理技術。磷化處理不僅具有能夠增強金屬的耐蝕性,提高基材與涂層間或其他有機涂覆層間的附著力,還可以改善材料的冷加工性能、表面摩擦性能等優點。磷化預處理時往往會進行鉻酸鹽封閉后處理,在金屬表面生成一層致密的鉻酸鹽鈍化薄膜,可以進一步提高涂料的附著力和防腐性能。由于磷化處理生成的磷化膜與基體結合牢固,且具有微孔結構,吸附性能良好,所以可大大提高涂裝質量。另外,磷化膜還有良好的潤滑性、絕緣性和耐蝕性,因而廣泛應用于汽車、輪胎、機械制造、航空航天和家用電器等產品的制造領域。采用合適的磷化工藝,可將涂層與基材間的結合能力和防護能力提高2-4倍。
2. 鉻鈍化
鉻酸鹽鈍化(簡稱鉻鈍化),是指金屬基材同含有鉻酸鹽的鈍化液作用,在其表面生成一層難溶于水的保護膜的方法。鈍化膜層具有交聯網狀結構,不僅能夠與基體金屬形成牢固的結合作用,而且能夠在很大程度上增強有機涂層在預處理金屬表面的粘結性能和抗腐蝕能力。通過鉻酸鹽進行腐蝕控制存在兩個主要應用。第一個是采用鉻酸鹽進行金屬鐵,鋁,鋅,銅和鎂的合金的轉換密封預處理;第二個應用是鉻酸鹽作為許多底漆和一般涂料配方的可抑制顏料。
鉻酸鹽鈍化膜的作用與磷酸鹽相似[3.4],因其特殊的化學和電化學性能,被廣泛的應用于金屬基材的防腐。相比較來講,鉻酸鹽膜要比磷酸鹽膜的防護性能要好,且成本要低。鉻酸鹽處理中常用含Cr6+的鉻酸或鉻酸鹽溶液,當Cr6+與金屬接觸時,在金屬表面形成了鈍化膜,該膜層能夠阻擋大多數腐蝕介質的浸蝕,重要的是,當氧化膜有擦傷或破損時,鉻元素能夠從顏料中融出而修復破損的位置,即具有自修復破損膜層的功能。但鉻酸鹽具有很強的毒性,且極易引起人和動物組織的癌變。隨著人們對環保問題的重視,各國不斷加強環境監察標準,使得鉻酸鹽鈍化工藝的應用受到越來越大的限制,當前研究者們力求開發更為環境友好的轉化膜替代六價鉻的使用。
2.2 新型表面預處理技術的發展
由于磷酸鹽轉化、鉻酸鹽鈍化技術的應用受限,新型表面預處理技術獲得了迅速的發展,就磷化替代技術方面,現代磷化技術研究主要圍繞著提高磷化質量、減少環境污染和能源消耗等方面展開,其中無磷脫脂技術在減少環境污染方面取得了一定的進展。但是總體而言,這些技術都無法與傳統磷化技術的低成本高性能相媲美。目前商業應用還是以含有具有毒性的亞硝酸鹽的磷化促進劑[5,6]。
目前開發的無鉻鈍化工藝主要是鉬酸鹽、稀土鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽和有機物及有機金屬化合物這幾類。其中,采用毒性較低的三價鉻離子代替毒性非常高的六價鉻,取得了一定的成果,但相比較鉻酸鈍化,三價鉻鈍化仍存在膜較薄、需要封閉后處理,以及膜沒有自修復性能,耐蝕性差等不足。總體而言,目前的無鉻鈍化技術仍無法達到傳統的鉻酸鈍化技術那樣優異的性能,且工藝成本高,只在某些特殊的領域開始應用。硅烷偶聯化處理是目前技術發展較成熟的可取代磷化的前處理技術,硅烷偶聯化處理與傳統磷化相比具有許多突出的有點:無鎳、鋅、錳等有害中金屬離子,不含磷,無需加溫;硅烷處理過程無渣,處理時間短,控制簡便;處理步驟少,可省去表調及鈍化工序,槽液使用壽命長,維護簡單;有效提高面漆對基材的附著力,可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。
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