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新聞動(dòng)態(tài)
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綠色涂裝工藝——硅烷技術(shù)
2022-01-12 11:41:07

如今,全球環(huán)境政策日趨嚴格,各種可能對地球和人類(lèi)造成危害的物質(zhì)正逐漸被淘汰。雖然占當前世界主流地位的金屬表面前處理技術(shù)——鋅系磷化和鐵系磷化的發(fā)展已經(jīng)較為成熟,但是其與生俱來(lái)的缺點(diǎn)依舊無(wú)法克服。硅烷(OXSILAN)技術(shù)就是其中一種較為成熟的新型金屬表面前處理應用技術(shù)。


硅烷技術(shù)克服了鋅系磷化過(guò)程中那些無(wú)法克服的先天不足,經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,現已具有較高的工業(yè)化應用水平,能夠滿(mǎn)足汽車(chē)、家電等行業(yè)的使用要求。


1、機理及特點(diǎn)


作為一種金屬預處理技術(shù),硅烷技術(shù)是利用硅烷的特性為使用者提供所需要的防腐蝕性能和更好的油漆結合力。而作為該技術(shù)核心的硅烷是一類(lèi)硅基的有機/無(wú)機雜化物,其化學(xué)結構通式可表示為:Y-R-Si-X;其中X為水解基團,Y為能與樹(shù)脂等起反應的有機官能團。不同的硅烷含有不同的X基團和Y基團,并表現出不同的水解速度和反應性。正是因為硅烷具備這種特性,每一特定的領(lǐng)域都可以尋找到與之需求相適應的硅烷溶液。


硅烷發(fā)生水解反應生成硅醇,硅醇羥基在無(wú)機物(金屬)表面形成氫鍵,進(jìn)一步發(fā)生脫水反應形成-Si-O-Me共價(jià)鍵(Me代表金屬),并在無(wú)機物表面形成覆膜;同時(shí),硅烷的水解產(chǎn)物硅醇分子間又可以相互縮合、齊聚,形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結構的膜覆蓋于金屬基材表面。這就是硅烷在金屬表面形成涂層的作用機理。


烘干后,金屬基材表面形成的硅烷膜,與電泳漆或噴粉通過(guò)交聯(lián)反應結合在一起,形成牢固的化學(xué)鍵,從而使得金屬基材、硅烷和油漆之間可以通過(guò)化學(xué)鍵形成良好的附著(zhù)力和穩固的膜層結構。


2、技術(shù)優(yōu)點(diǎn):


與鋅系磷化相比,硅烷技術(shù)具有環(huán)保、節能、綜合成本低三大優(yōu)點(diǎn):


首先,硅烷技術(shù)前處理很好地解決了傳統磷化過(guò)程中產(chǎn)生的磷化渣問(wèn)題。例如,對冷軋板進(jìn)行前處理,鋅系磷化的出渣量約為1gm2,而硅烷前處理基本不產(chǎn)生渣,僅在處理時(shí)產(chǎn)生極少量的沉淀;同時(shí),硅烷處理不會(huì )排放有害的重金屬和磷,相反,鋅系磷化則必然排放磷、鎳、鋅等有害物質(zhì)和大量磷化渣。據了解,大量含磷廢水的排放會(huì )導致水域富氧化,而鎳等重金屬是危害人體的致癌物質(zhì),磷化渣更是給整個(gè)生產(chǎn)帶來(lái)諸多問(wèn)題,特別是在生產(chǎn)旺季,也必須停線(xiàn)清理槽體和管道的磷化渣。


其次,鋅系磷化的過(guò)程需要保持高溫狀態(tài)(50~55℃,而硅烷技術(shù)只需在室溫下就可成膜,對成膜環(huán)境的要求低,且成膜速度快,從而能夠節省大量熱能;且由于去掉了鋅系磷化的表調和鈍化兩道工序,降低了電能的消耗。另外,由于硅烷處理液不含鉻及金屬磷酸鹽,在前處理過(guò)程中,不會(huì )產(chǎn)生酸性金屬廢棄物,從而能夠減少水的消耗總量。


第三,無(wú)論鋅系磷化還是硅烷,都要消耗一定量的化學(xué)制劑。雖然二者的化學(xué)品的消耗成本基本持平,但是硅烷在如下方面有著(zhù)巨大的優(yōu)勢:一是廢水處理的成本低;而磷化過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的廢水和磷化渣,后期處理成本較高。二是設備投資較少,工序簡(jiǎn)單,僅需控制三項參數;而磷化工藝復雜,工序較多,要控制多項參數。


3、切換改造和成本:


鑒于硅烷的低成本和高環(huán)保性能與家電企業(yè)降低成本和環(huán)保生產(chǎn)的訴求不謀而合,現在已經(jīng)有越來(lái)越多的家電企業(yè)開(kāi)始選擇這種新型的前處理技術(shù)。據了解,除了新的生產(chǎn)線(xiàn)可以選擇硅烷技術(shù),原有的磷化生產(chǎn)線(xiàn)也可以直接切換成硅烷工藝。


當前,常見(jiàn)的鋅系磷化前處理工藝已經(jīng)在慢慢地淘汰鈍化工藝,但是一般前處理都需要兩道脫脂才能滿(mǎn)足現場(chǎng)的清潔度要求,所以實(shí)際需要使用化學(xué)品的槽體數量為4個(gè)(見(jiàn)表1)。而硅烷使用的工藝更為簡(jiǎn)便,只需將原有磷化工藝生產(chǎn)線(xiàn)直接進(jìn)行切換改造即可,即只需將鋅系磷化中的表調槽換成水洗槽或空置(見(jiàn)表2)。另外,硅烷可以與各種后道處理方式配套,比如噴粉、電泳、噴漆等。而硅烷技術(shù)還有一個(gè)較為突出優(yōu)勢就是:一條生產(chǎn)線(xiàn)、一套控制參數,同時(shí)共線(xiàn)處理冷軋板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。


當然,并不是所有種類(lèi)的硅烷都能與金屬之間形成良好的結合性,凱密特爾公司所采用的氧化硅烷等偶聯(lián)劑可以明顯提高涂層的附著(zhù)力和耐蝕性。同時(shí),包括鹽霧試驗在內的多種試驗結果表明:采用硅烷溶液對金屬表面進(jìn)行處理,能夠大大增強金屬與涂層之間的結合性能,大幅度提高其抗腐蝕能力,與鉻酸鹽或磷酸鹽轉化層(即采用磷化工藝形成的)的防腐蝕效果相當。


作為一項納米級金屬預處理技術(shù),硅烷技術(shù)不含任何有害金屬,并能夠為多種金屬基材提供優(yōu)越的防腐性能,正在逐步替代可適用產(chǎn)業(yè)的預處理工藝。


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