金屬表面處理劑
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金屬表面硅烷化處理的研究現狀

2021-01-20 16:38:29

  近幾年來,隨著人們對環保、清潔生產和持續發展等意識的增強和提高,在涂裝前處理工藝方面也與其他領域一樣,掀起一場“綠色革命”,研發出一批“綠色表面處理工藝”和“綠色防腐技術”。磷化處理是目前應用Z為廣泛的涂裝前處理工藝,但由于磷化液中含有鋅、鎳、錳等重金屬離子以及磷酸鹽和亞硝酸鈉等被限制排放的物質,且處理溫度較高、廢水和廢渣的無害化轉化過程較為復雜等原因,其應用正面臨著日益加大的環保壓力。而硅烷處理技術則克服了上述缺點,為涂裝前處理領域帶來了一場革命性的變革,硅烷前處理技術的處理效果已經與鋅系磷化效果相當。 

金屬表面處理  

1 硅烷作用機理 
  硅烷化處理是近年來出現的一種環保型金屬表面防護技術.該技術基于一種可以水解的帶烷氧基的硅烷試劑(結構通式為:R′nSi(″)4-n。其中R′為有機官能團,R″為甲基或乙基),該試劑在含水介質中發生水解生成硅醇SiOH(反應式(1)),并與表面帶羥基的金屬(Me)發生縮合反應實現成膜(反應式(2));同時硅醇之間亦可發生相互縮合形成網狀結構 (反應式(3)),并對金屬起到保護作用。
 ?。?) Si-O-Me 共價鍵分子間的結合力很強,所以產品很穩定,從而可以提高產品的防腐蝕能力。 
 ?。?) 使用方便,便于控制,槽液為雙組分液體配成,僅需控制pH 值和電導率,無須象磷化液那樣,要控制游離酸、總酸、促進劑、鋅、鎳、錳的含量和溫度等許多參數。 
 ?。?) 優異的環保性能,無有害重金屬,無渣,廢水排放少,處理容易,如果安裝過濾器及離子交換器,可以做到封閉循環使用。 
 ?。?) 多種金屬處理工藝:冷軋板、熱鍍鋅板、電鍍鋅板、涂層板、鋁等不同板材可混線處理。 
 ?。?) 熱耗低。硅烷化可在常溫下進行,僅冬天需加熱到≥15℃,熱能消耗大約為10元/km2。磷化處理溫度需控制在35~40℃(這是涂裝性磷化的適宜溫度),以35℃計算,磷化熱能消耗大約為50元/km2。 
 ?。?) 廢水處理費用少。以國內1條年生產能力為350萬m2的空調磷化線為例,其廢水處理費用比硅烷化多4.9萬元/年。
  2.2 缺點 
 ?。?)若沒有進一步涂裝處理,單獨使用硅烷對金屬進行防護的效果不好。因它無自修復功能,因此,總的防護效果有限。 
 ?。?)硅烷化處理對金屬表面前處理和溶液的純度要求很高,處理前的Z后一道水洗必須用純水洗,否則防腐性會下降。 
 ?。?)對于冷軋鋼板,因其本身無鍍鋅層或保護性氧化膜存在,在工序間容易返銹,因此要用二步硅烷偶聯劑處理:先用較低濃度的預硅烷處理,再用正常濃度的硅烷溶液處理,這樣才能達到較好的耐蝕效果。
  3 硅烷處理國內外應用情況 
  從2003年一條家電生產線使用硅烷前處理工藝以來,硅烷前處理工藝已經從實驗室研究階段走向了大規模工業化生產階段,行業涉及各個領域,包括家電、汽車零部件、普通工業、卡車、功能車等。目前,硅烷處理已在中國、德國、英國、瑞典、芬蘭、丹麥、法國、葡萄牙、美國、巴西、澳大利亞、新西蘭、印度尼西亞、泰國、印度等國家廣泛應用。而汽車是防腐要求高的產品,整車生產線可以使用,其它生產線更可以放心使用了。

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