前處理硅烷處理

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1、前處理硅烷技術(shù)傳統(tǒng)磷化在金屬防腐方面具有優(yōu)良的性能，在涂裝前處理過(guò)程中被廣泛使用。但是磷化處理因?yàn)楹袖\、鎳、錳等有害重金屬，處理溫度較高，廢水、廢渣處理較復(fù)雜而面臨日益嚴(yán)峻的形勢(shì)。硅烷化處理是目前技術(shù)發(fā)展較成熟的可取代磷化的前處理技術(shù)。硅烷處理與傳統(tǒng)磷化相比具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)鎳、鋅、錳等有害重金屬離子，不含磷，無(wú)需加溫；硅烷處理過(guò)程無(wú)渣，處理時(shí)間短，控制簡(jiǎn)便；處理步驟少，可省去表調(diào)及鈍化工序，槽液使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單；有效提高油漆對(duì)基材的附著力，可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。2金

2、屬表面硅烷處理的機(jī)理在發(fā)現(xiàn)硅烷卓越的防腐性能以前，硅烷作為膠黏劑被廣泛應(yīng)用于玻璃或陶瓷強(qiáng)化高聚復(fù)合材料中。硅烷防銹性能系統(tǒng)全面地研究始于20世紀(jì)90年代初。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，硅烷可以有效地用于金屬或合金的防腐。硅烷是一類(lèi)含硅基的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化物，其基本分子式為：R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團(tuán)，R'是有機(jī)官能團(tuán)。硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在：-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH硅烷水解后通過(guò)其SiOH基團(tuán)與金屬表面的MeOH基團(tuán)(Me表示金屬)的縮水反應(yīng)而快速

3、吸附于金屬表面。?SiOH+MeOH=SiOMe+H2O???一方面硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價(jià)鍵。一般來(lái)說(shuō)，共價(jià)鍵間的作用力可達(dá)700kJ/tool，硅烷與金屬之間的結(jié)合是非常牢固的；另一方面，剩余的硅烷分子通過(guò)SiOH基團(tuán)之間的縮聚反應(yīng)在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅烷膜。?硅烷在金屬表面成膜模型該硅烷膜在烘干過(guò)程中和后道的電泳漆或噴粉通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)結(jié)合在一起，形成牢固的化學(xué)鍵。這樣，基材、硅烷和油漆之間可以通過(guò)化學(xué)鍵形成穩(wěn)固的膜層結(jié)構(gòu)。3金屬表面硅烷處理的特點(diǎn)?(1

4、)硅烷處理中不含鋅、鎳等有害重金屬及其它有害成分。鎳已經(jīng)被證實(shí)對(duì)人體危害較大，世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定，2016年后鎳需達(dá)到零排放，要求磷化廢水、磷化蒸氣、磷化打磨粉塵中不得含鎳。?(2)硅烷處理是無(wú)渣的。渣處理成本為零，減少設(shè)備維護(hù)成本。?磷化渣是傳統(tǒng)磷化反應(yīng)的必然伴生物。比如一條使用冷軋板的汽車(chē)生產(chǎn)線，每處理1輛車(chē)(以100m2計(jì))，就會(huì)產(chǎn)生約600g含水率為50%的磷化渣，一條10萬(wàn)輛車(chē)的生產(chǎn)線每年產(chǎn)生的磷化渣就有60t。??(3)不需要亞硝酸鹽促進(jìn)劑，從而避免了亞硝酸鹽及其分解產(chǎn)物對(duì)人

5、體的危害。?(4)產(chǎn)品消耗量低，僅是磷化的5%～10%。?(5)硅烷處理沒(méi)有表調(diào)、鈍化等工藝過(guò)程，較少的生產(chǎn)步驟和較短的處理時(shí)間有助于提高工廠的產(chǎn)能，可縮短新建生產(chǎn)線，節(jié)約設(shè)備投資和占地面積。?(6)常溫可行，節(jié)約能源。硅烷槽液不需要加溫，傳統(tǒng)磷化一般需要35～55℃。?(7)與現(xiàn)有設(shè)備工藝不沖突，無(wú)需設(shè)備改造而可直接替換磷化；與原有涂裝處理工藝相容，能與目前使用的各類(lèi)油漆和粉末涂裝相匹配。?4硅烷處理與磷化處理之間的區(qū)別?(1)磷化與硅烷處理技術(shù)在使用條件方面的區(qū)別。?(2)磷化產(chǎn)品與硅烷產(chǎn)品

6、實(shí)際應(yīng)用時(shí)在成本方面的差異。5金屬表面硅烷處理實(shí)例隨著硅烷技術(shù)的不斷推廣，很多廠家都將原來(lái)的傳統(tǒng)磷化前處理工藝改成了環(huán)保型的硅烷前處理工藝。筆者曾參與了某空調(diào)機(jī)箱前處理工藝轉(zhuǎn)換，該廠原來(lái)使用磷化處理時(shí)的工藝如下：???熱水洗→預(yù)脫脂→主脫脂→水洗1→水洗2→表調(diào)→磷化→水洗3→水洗4→烘干→噴粉????在使用硅烷處理后，選用的處理工藝為：??熱水洗→預(yù)脫脂→主脫脂→水洗1→水洗2→純水直噴→硅烷處理→水洗3→水洗4→烘干→噴粉。磷化產(chǎn)品與硅烷產(chǎn)品成本方面的差異5.2處理?xiàng)l件該線硅烷處理?xiàng)l件如下：

7、處理方式：噴淋；溫度：室溫；????時(shí)間：2min槽液處理面積：2000m2/kgpH：3.8～4.5～5.5。5.3處理性能該線使用硅烷處理，成品性能見(jiàn)表3。?????5.4綜合成本?????無(wú)表調(diào)，節(jié)約表調(diào)槽所需化學(xué)品(該線原本無(wú)鈍化步驟)。?????硅烷槽工作溫度降低至室溫，熱能耗下降，節(jié)約成本計(jì)算如下：?????磷化(以磷化溫度40～45℃計(jì)算)，目前國(guó)內(nèi)一般磷化線熱能消耗在80元/km2。硅烷(僅冬天加熱到15℃以上)，預(yù)計(jì)熱能消耗在10元/km2。?????熱能方面：磷化比硅烷貴了1

8、00元/km2，節(jié)約熱能約0.07元/m2。???(3)不需要亞硝酸鹽促進(jìn)劑，從而避免了亞硝酸鹽及其分解產(chǎn)物對(duì)人體的危害。?????(4)產(chǎn)品消耗量低，僅是磷化的5%～10%。?????(5)硅烷處理沒(méi)有表調(diào)、鈍化等工藝過(guò)程，較少的生產(chǎn)步驟和較短的處理時(shí)間有助于提高工廠的產(chǎn)能，可縮短新建生產(chǎn)線，節(jié)約設(shè)備投資和占地面積。?????(6)常溫可行，節(jié)約能源。硅烷槽液不需要加溫，傳統(tǒng)磷化一般需要35～55℃。?????(7)與現(xiàn)有設(shè)備工藝不沖突，無(wú)需設(shè)備改造而可直接替換磷化；與原有涂裝處理工藝相容，能