????因成膜原理的差異,硅烷化處理與磷化相比在使用溫度上就已有較大幅度的降低,省去表調工序。并且在其他涉及生產成本方面,硅烷化相比較磷化也有著明顯的優勢。表3在使用成本方面將硅烷化與磷化相比較。
表3 磷化與硅烷化使用成本比較
????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,節省設備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少20%-50%,更關鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統磷化的15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時,在處理時間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短,從而提高生產率,減少設備持續運作成本。
????1.4?微觀形貌比較
????因為各種磷化及硅烷化的成膜機理大有不同,因此金屬表面的膜層狀態及形貌也各不相同。從微觀形貌方面,通過電子掃描電鏡(SEM)圖3觀察可發現在金屬表面生成的膜層的區別。
????金屬裸板 鐵系磷化
????鋅系磷化 硅烷化
????由以上電鏡照片可明顯看出,各種處理之間膜層形貌存在較大差異。其中鋅系磷化槽液主體成份是:Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促進劑等。形成的磷化膜層主體組成(鋼鐵件)成分為Zn3(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。相比較鋅系磷化而言,傳統鐵系磷化槽液主體組成:Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成(鋼鐵工件):Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大,磷化溫度高,處理時間長,膜孔隙較多,磷化晶粒呈顆粒狀。硅烷化處理為有機硅烷與金屬反應形成共價鍵反應原理,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,金屬表面已形成一層均勻膜層,該膜層較鋅系磷化膜薄,較鐵系磷化膜均勻性有很大提高此膜層即為硅烷膜。
1.5?鹽水浸泡試驗比較比較
冷軋板是目前用途最為廣泛的金屬材料,在每個行業都有大規模的應用,但冷軋板沒有鍍鋅板那樣的鍍鋅層、熱軋板的氧化皮及鋁板的氧化膜保護,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采用500小時鹽水(5%濃度)浸泡試驗,檢驗各種經過不同前處理工藝靜電粉末噴涂后(漆膜平均厚度為50±2μm)的耐鹽水性能。由試驗結果可看出,在鹽水浸泡500小時后各種處理的試片都無變化。由此可知,各種處理方式對于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小時鹽水(5%濃度)浸泡試驗后的試片進行附著力比較實驗。具體實施為圖4所示,用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離,考察其可剝離寬度。
鐵系磷化 鋅系磷化 硅烷化
通過附著力比較試驗結果后可以明顯看到,鐵系磷化可剝離寬度較鋅系磷化與硅烷化差別明顯。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。因此可明顯看出鋅系磷化和硅烷化處理與漆膜附著力相當,同時兩者附著力明顯優于鐵系磷化。采用硅烷化處理效果與鋅系磷化效果在耐鹽水及附著力方面相當。
??? 1.6?鹽霧試驗比較
鍍鋅板目前因其本身具有較高耐腐蝕性能已被廣大高質量家電及汽車企業所采用。為檢驗硅烷化處理對于鍍鋅板的耐腐蝕性能以及附著力表現,設計試驗對鍍鋅試片采用各種前處理工藝,并對其噴涂相同厚度的粉末涂料進行涂裝,通過500小時鹽霧試驗對其進行附著力比較。
根據GB/T10125-1997人造氣氛腐蝕試驗--鹽霧試驗對試驗鍍鋅試片進行500小時中性鹽霧試驗。試片漆膜平均厚度為70±2μm。對鍍鋅板進行附著力比較試驗,同樣用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離,考察其可剝離寬度。圖5所示為此項試驗結果。
普通鋅系磷化 鍍鋅專用磷化 硅烷化
通過試驗結果可以看出,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。由此可得出結論,在鍍鋅板上運用硅烷化處理工藝后,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。
2?處理方式
工件處理方式,是指工件以何種方式與槽液接觸達到化學預處理之目的,包括全浸泡式、全噴淋式、噴淋浸泡組合式、刷涂式等。它主要取決于工件的幾何尺寸及形狀、場地面積、投資規模、生產量等因素的影響。例如幾何尺寸復雜的工件,不適合于噴淋方式;油箱、油桶類工件在液體中不易沉入,因而不適合于浸泡方式。
2.1?全浸泡方式
將工件完全浸泡在槽液中,待處理一段時間后取出,完成除油或硅烷化等目的的一種常見處理方式,工件的幾何形狀繁簡各異,只要液體能夠到達的地方,都能實現處理目標,這是浸泡方式的獨特優點,是噴淋、刷涂所不能比擬的。其不足之處,是沒有機械沖刷的輔助使用。并且象連續懸掛輸送工件時,除工件在槽內運行時間外,還有工件上下坡時間,因而使設備增長,場地面積和投資增大,并且工序間停留時間較長,易引起工序間返銹,影響硅烷化質量。
2.2 全噴淋方式
????用泵將液體加壓,并以0.1~0.2Mpa的壓力使液體形成霧狀,噴射在工件上達到處理效果。優點是生產線長度縮短,相應節首了場地、設備、不足之處是,幾何形狀較復雜的工件,像內腔、拐角處等液體不易到達,處理效果不好,因此只適合于處理幾何形狀簡單的工件。并且能有效的減小首次投槽費用。
2.3 噴淋-浸泡結合式
????噴淋-浸泡結合式,一般是在某道工序時,工件先是噴淋,然后入槽浸泡,出槽后再噴淋,所有的噴淋、浸泡均是同一槽液。這種結合方式即保留了噴淋的高效率,提高處理速度,又具有浸泡過程,使工件所有部位均可得到有效處理。因此噴淋-浸泡結合式前處理即能在較短時間內完成處理工序,設備占用場地也相對較少,同時又可獲得滿意的處理效果。在硅烷化處理中可考慮脫脂工序采用噴淋-浸泡結合式。
2.4 刷涂方式
????直接將處理液通過手工刷涂到工件表面,來達到化學處理的目的,這種方式一般不易獲得很好的處理效果,在工廠應用較少。對于某些大型、形狀較簡單的工件,可以考慮用這種方式。
3 工藝流程
????根據硅烷化的用途及處理板材不同,分為不同的工藝流程。
3.1 鐵件、鍍鋅件
????預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘干或晾干——后處理
3.2 鋁件
????預脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘干或晾干——后處理
3.3 磷化后鈍化
????有銹工件:
????預脫脂——水清洗——脫脂除銹“二合一”-——水清洗——中和——表調——磷化——水洗——硅烷化——烘干或晾干——后處理。
????無銹工件:
????預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——表調——磷化——水清洗——硅烷化——烘干或晾干——后處理。
3.4 工件防銹
????預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘干或晾干