硅烷處理與磷化處理的比較 硅烷處理在工位數量、處理條件、使用成本以及與漆膜附著力性能方面優勢明顯，并且在環保方面更符合國家對涂裝生產企業的要求。 1．工位工序 硅烷化處理在操作工藝上有所改進，現有磷化處理線稍加改造即可投入硅烷化生產。傳統磷化工藝和硅烷化處理比較列于表l。由表1可知，硅烷化處理與磷化處理相比可省去表調及磷化后2道水洗工序。因硅烷化處理時間短，故原有磷化生產線無需設備改造，只需調整部分槽位功能即可進行硅烷化處理：①預脫脂、②脫脂、④水洗保留，③水洗改為脫脂槽，⑤表調、⑥磷化改為水洗槽，⑦水洗改為硅烷化處理，⑧備用。在改換槽位功能的同時，可提高鏈速進行生產，提高生產效率。改造后工位設置如圖2所示。 表1磷化與硅烷化處理工位布置的比較 Table l Comparison of arrangement of working procedurebetween phosphating and sHane treatment 圖2改造后用于硅烷化處理的工位布置圖 Figure 2 Schematic diagram of arrangement of working procedure after reconstruction for silane treatment
2．處理條件 傳統磷化處理后的沉渣、含磷及磷化后廢水處理等問題，一直困擾著涂裝生產企業。隨著國家對環保及節能減排的重視程度不斷提高，在未來的時間里，涂裝行業的環保及能耗問題將會越來越突出。硅烷化處理在此方面有了很大程度的改善。傳統磷化處理與硅烷化處理的操作條件列于表2。 表2磷化與硅烷化處理條件比較 Table 2 Comparison of conditions between phosphating and
由表2可知，在使用溫度方面，由于硅烷成膜過程為常溫化學反應，因此在日常使用中槽液無需加熱即可達到理想的處理效果，節省了大量能源并減少燃料廢氣排放。同時，硅烷化反應中無沉淀反應，消除了前處理工序中的固體廢物處理問題并有效延長了槽液的倒槽周期。此外，硅烷化處理對前處理工位設置進行優化后，省去了傳統表調及磷化后水洗工序，大大減輕了涂裝企業的污水處理壓力。 3．使用成本 使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設備、除渣槽、、板框壓濾機及磷化污水處理等設備，減少了初期投入。從表3可以看出：在配槽用量方面，硅烷化較磷化減少了20％～50％；每平方單耗方面，硅烷化的消耗量為傳統磷化的l5％～20％。硅烷化在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上也比磷化有較大幅度的縮短，從而提高了生產率，減少設備持續運作成本。因此，硅烷化處理在生產成本方面有明顯的優勢。 表3磷化與硅烷化處理使用成本比較 Table 3 Comparison of running cost between hosphating and sHane treatment
4．微觀形貌 因為各種磷化及硅烷化的成膜機理大有不同，所以金屬表面的膜層狀態及形貌也各不相同。圖3為不同處理工藝所得金屬表面的掃描電鏡照片。
圖3硅烷化與磷化處理微觀形貌比較 Figure 3 Comparison of micro-morphology between phosphating treatment and silane treatment 由圖3可明顯看出，各種處理所得膜層的形貌存在較大差異。鋅系磷化液的主體成分是Zn2+、H2P04-、N0-3、H3P04、促進劑等，在鋼鐵件上所形成的磷化膜主要由Zn3(P04)2·4H20和Zn2Fe(P04)2·4H20組成，磷化晶粒呈樹枝狀、針狀，孔隙較多。傳統鐵系磷化液的主體組成為Fe2+、H2P0-4、H3P04以及其他添加物，鋼鐵件上的磷化膜主體組成為Fe5H2(P04)4·4H20，磷化膜厚度大、孔隙較多，晶粒呈顆粒狀，磷化溫度高，處理時間長。硅烷化處理為有機硅烷與金屬反應形成共價鍵，硅烷本身狀態不發生改變，因此在成膜后，金屬表面無明顯膜層物質生成。通過電鏡放大觀察，金屬表面形成了一層均勻的硅烷膜，該膜層較鋅系磷化膜薄，其均勻性較鐵系磷化膜有很大地提高。 5．鹽水浸泡試驗 冷軋板是目前汽車零部件企業用得最多的金屬材料，但冷軋板沒有類似于鍍鋅板的鍍鋅層、熱軋板的氧化皮或鋁板的氧化膜保護，因此冷軋板的耐腐蝕性能依賴于涂裝的保護。對已涂覆冷軋板試片進行500 h鹽水(W=5％)浸泡試驗，檢驗其耐鹽水性能，膜層平均厚度控制在(50±2)μm。試驗結果表明，在鹽水浸泡500 h后，各種處理的試片都無變化。由此可知，各種處理方式對工件的耐鹽水腐蝕性能無明顯差別。為檢驗各種處理工藝的附著力表現，對經過500 h鹽水(W=5％)浸泡試驗后的試片進行附著力比較實驗，結果如圖4所示。
圖4 500h鹽水浸泡后膜層附著力比較 Figure 4 Comparison of fnm adhesion after immersing inbrinefor 500 h 從圖4可以看出，鐵系磷化為大面積可剝離，而鋅系磷化與硅烷化處理板其可剝離寬度基本為零，故鋅系磷化和硅烷化處理所得膜層與漆膜的附著力相當，均明顯優于鐵系磷化。 6．鹽霧試驗 鍍鋅板因其本身具有較高的耐腐蝕性能，目前已被廣大高質量汽車零部件企業所采用。為檢驗硅烷化處理在鍍鋅板耐腐蝕性能以及附著力上的表現，根據GB／T l0125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》對鍍鋅片進行500 h中性鹽霧試驗，試片膜層平均厚度為(70±2)μm。試驗后對鍍鋅板進行附著力比較，同樣用劃刀沿劃叉部位向邊緣部位剝離，考察其可剝離寬度。試驗結果如圖5所示。從圖5可以看出，普通鋅系磷化可剝離寬度最大，鍍鋅專用磷化可剝離寬度較普通鋅系磷化小，硅烷化可剝離寬度幾乎為零，附著力表現最佳。因此，硅烷化處理可顯著提高鍍鋅板與漆膜間的附著力，提高鍍鋅涂裝產品的質量。 7．溫水浸泡 鋁及鋁合金材料本身具有重量輕、高強度等優點。
圖5 500h鹽霧試驗后附著力比較 Figure 5 Comparison of mm adhesion after salt spray test for500 h 傳統的鋁材表面處理主要為陽極氧化和鉻鈍化2種。但陽極氧化處理存在使用成本高、設備投入大等缺點，而鉻鈍化本身存在對環境的巨大危害性。硅烷處理本身為環保型處理產品，對環境友好，同時使用成本與鉻鈍化相當，大大低于陽極氧化的成本，因此可作為鋁件涂裝前處理的理想替代產品。 根據GB／T l720-1979《漆膜附著力測定法》對鋁板進行不同處理并涂覆聚酯粉末涂料，平均厚度控制在(50±2)μm，在(40±2)℃的溫水中浸泡l 200h后，對其進行劃圈試驗，結果如圖6所示。
圖6 1 200 h溫水浸泡試驗后附著力比較 Figure 6 Comparison of fdm adhesion after immersing test inwarmwaterforl 200h 按照GB／T l720-1979《漆膜附著力測定法》對試驗結果進行評級，未處理板為7級，鉻鈍化板為4級，硅烷處理板為l級，硅烷處理后的漆膜附著力最佳。
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