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鋼桶涂裝前常溫鋯化處理技術
楊文亮
近年來，金屬涂裝前常溫鋯化處理節能技術在國內發展很快，并且在輕工行業 汽車、家電、機電、建材、裝備制造業、鋁型材、彩涂板等金屬制品行業的應用迅速普及。因為其節能、環保、高性能等特點，近年來也很快受到了鋼桶生產企業的青睞，并在國內制桶企業中開始使用。
目前，我國用于金屬涂裝行業的磷化液年消耗量在 200 萬噸以上。由于常溫磷化防腐性能指標不達標，所以約 60%企業使用中溫磷化技術(50～60℃)，每噸磷化液升溫并維持工段溫度需 10.6tce，能耗較高。 磷化處理不僅耗能，而且污水不易處理，環境污染較難治理。
一、鋯化處理技術原理
鋯化技術采用氟鋯酸作為主劑，利用氟鋯酸的水解反應在鋼板基材表面形成一種化學性質穩定的無定型氧化物轉化膜；轉化膜依靠鋯化物與鋼板基材牢固結合，同時，依靠鋯化液中的高分子化合物與涂層強烈結合，從而獲得高性能的鋼板表面皮膜，從而達到優異的附著力和防腐能力。其在冷軋板上的成膜機理如反應方程式如（1）、（2）所示：
通過反應方程式（1）的腐蝕反應，HF 被消耗，使反應（2）的平衡向右移動形成 ZrO2，膜的主要成分以 Zr 的氧化物和氫氧化物。在此過程中，Zr 的氧化物和氫氧化物的羥基可與高分子化合物結合，常溫下可形成納米尺寸厚度的有機-無機雜化膜。該技術采用鋯化液替代磷化液對鋼板表面進行預處理，省略了磷化工藝中對槽液進行加熱處理的升溫環節，降低了能耗。
二、關鍵技術
在常溫條件下，鋯化技術對鋼板表面處理的效果超越傳統的加熱磷化處理工藝。國內外現有的常溫鋯化技術廣泛存在鋼板件二次腐蝕或返銹問題，該技術首次將稀土元素鈰引入鋯化前處理工藝，鋯化液在與高分子化合物成膜過程中，鈰摻雜入復合鋯化膜中，使形成的納米厚度鋯化膜在結構上更為致密均勻，可有效防止處理后金屬件的二次氧化，解決了常溫鋯化技術推廣中的過度腐蝕和返銹問題。在處理中鋼桶用冷軋板時，返銹率小于0.5%，遠低于國際平均水平（40%）。
三、鋯化工藝流程
鋼板涂裝前常溫鋯化處理技術與傳統磷化工藝的流程對比見圖1、圖2。
傳統磷化工藝通常為：
預脫脂→脫脂→水洗→水洗→表調→中溫磷化(需加熱)→封閉→水洗→水洗→水洗→水洗→干燥
圖1 磷化工藝流程
采用鋯化工藝技術，其工藝通常簡化為：
預脫脂→脫脂→水洗→水洗→常溫鋯化液處理(無需加熱)→水洗→干燥
圖2 鋯化工藝流程
四、典型項目使用及投資效果
假設年處理鋼桶50萬只。那么針對原磷化生產線，主要技改內容為原有中溫磷化線改造，去除加熱裝置、設備清理，主要設備對原有磷化槽、噴淋設備的改造。節能技改投資額約38萬元，即可。每年需要使用常溫鋯化液10噸左右，與加溫磷化工藝相比可節約300tce，年節能經濟效益為32萬元左右，投資回收期約1年。
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