鋼桶涂裝前處理的革命——無磷轉化膜

楊文亮

楊文亮在第五期鋼桶技術培訓班上講課

傳統的鋼桶涂裝前磷化處理工藝含磷、鎳及沉渣處理問題，不符合現代環保的需求，新一代無磷環保轉化膜工藝能在鋼桶表面形成納米級薄膜，具有增強附著力和耐腐蝕功能，是替代傳統磷化處理工藝的優良選擇。

一、無磷轉化膜的反應機理

1、溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是用含高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相將這些原料均勻混合，并進行水解及縮合化學反應形成穩定的透明溶膠體系，溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網絡結構的凝膠，凝膠網絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。這些凝膠經過干燥、燒結固化可制備出納米結構的材料。

2、過渡金屬轉化膜：目前較成熟的無磷轉化膜技術可分為過渡金屬系及硅烷系兩種，以下就過渡金屬系轉化膜進行介紹，過渡金屬系無磷轉化膜，是過渡金屬在酸性溶液中的電化學反應與隋性氧化物膠體在金屬桶表面凝聚沉積轉化成具有納米級的復合過渡金屬氧化物膜層，而具有ZrO2的轉化膜處理是在酸性H2ZrF6溶液里進行。

根據溶膠-凝膠原理形成ZrO2-Me-ZrO2的溶膠粒子結構，溶膠粒子具有很強的凝聚功能。隨著反應的進行，逐漸形成三維網狀的Zr2-Me-ZrO2溶膠結構，凝聚沉積產生具有納米級的ZrO2轉化膜。

二、無磷轉化膜處理工藝流程

脫脂→水洗→水洗（純水佳）→無磷轉化劑→水洗→水洗（純水洗）→水切干燥。

如沒有純水，也可使用自來水，但會降低轉化膜性能。

如使用過程中槽液顏色由無色漸變成黃色，這是因為反應產生的鐵離子，不影響性能。

三、無磷轉化膜工藝

無磷轉化膜按設備不同分噴淋式和浸泡式兩種（見表1）。

表1 無磷轉化膜工藝參數

平時通過補加，且保持槽液組分質量濃度正常。建議槽液經循環過濾設備過濾，避免雜質累積。當槽內累積較多的雜質時，建議更換槽液。表2為無磷轉化膜與磷化膜的對比。

表2 無磷轉化膜與磷化處理的對比

四、無磷轉化膜的優點

1、無磷處理工藝不含金屬鎳、鉻成分，從而減輕廢水處理和環境負擔。

2、膜層具有增加涂料結合力、防止腐蝕的功能，可替代傳統鐵系磷化或鋅系磷化。

3、適用于鋼桶涂裝前的表面處理，尤其是適合清潔桶的表面處理。

4、可兼容現有的前處理生產線（浸漬或噴淋），節約設備成本。

5、常溫下操作，處理時間短，無需表調，可節約成本。

6、幾乎沒有沉渣，不堵塞噴嘴，減少廢棄物處理成本。

目前，無磷轉化膜產品，已在汽車、家電等工業里廣泛應用，無磷轉化膜的產品已逐漸成為未來整個涂裝前金屬表面處理相關產業發展的重點，為替代傳統磷化技術帶來新的發展高潮。對于鋼桶制造行業，無磷轉化膜產品，將加入新一波的技術革命行列。