金属材料表面进行电涂或粉末涂覆前，通常都需要进行表面处理，以提高耐腐蚀性及增强涂膜的附着性。一般采用铬酸盐钝化工艺或磷化钝化工艺，但前者有高毒性与后者淤渣难以处里的问题。为此，本文探讨硅烷-氧化锆复合转化膜形成工艺和电涂或粉末喷涂后耐腐蚀性能的测试。利用电子显微镜及能谱仪分析微观形貌及元素组成，并经由附着力测定仪及中性盐雾试验测试涂覆后性能。结果表明硅烷-氧化锆复合转化膜，能有效增强涂覆间的附着力，进而表现优异的耐腐蚀性能，可以替代传统的铬酸盐及磷酸盐钝化工艺。
    1、前言
    金属材料的腐蚀主要是由于氧气通过凝结在金属表面的水膜，与金属表面接触后缓慢发生化学反应，最后腐蚀的产物形成在金属表面
金属材料在电化学的反应过程中可以发现，金属腐蚀速度与氧气的扩散速度息息相关，能延缓阴极上氧气扩散速度，即可以抑制金属腐蚀速度。 

   

    一般在防蚀方面即在金属表面透过物理或化学的方法，对其表面加工处理，以提高材料抵御环境作用的能力。如转化处理、涂装、电镀、热喷涂、气相沉积等，利用这些表面处理程序，于金属表面覆盖一层保护膜，以增加其抗腐蚀的能力。影响涂覆金属制品寿命包括涂料体系选择、金属表面前处理、涂层厚度与均匀度及涂装工艺和质量控制等。其中基材前处理部分可以增进涂层与基材的结合强度与增加涂层的功能。目前产业界广泛采用磷酸盐处理工艺以及铬酸盐处理法处理。前者虽然具有优异的耐腐蚀性能，但磷元素的排放造成环境富营养化、容易生成大量淤渣于设备中，增加废水处理成本。而铬酸盐处理法是在金属材料表面形成一层，由三价和六价铬的复合氧化物与氢氧化物所组成的保护膜，虽然具有自我修复的能力，使得此层具有优异的防腐蚀作用。但由于六价铬的高毒性与致癌对环境造成重大的危害，欧盟在2003年就已经开始限制六价铬处理产品的进口2。因此开发无磷无铬处理工艺是为当今研究的重点，目前文献及专利提出的环保型处理工艺有钼酸盐、钒酸盐、稀土盐等处理工艺3-6。但因工艺繁杂或耐蚀性不佳，不具商业化效果。以钼酸盐处理剂为例子，形成的转化膜易龟裂导致附着性差而影响耐蚀性。如图二 



    现已开发并已成功商业化的典型环保工艺技术，以硅烷偶联剂体系7和锆(和钛)体系8-9为较成熟的新型金属表面前处理应用技术。同传统的前处理方法相比具有环保、节能减排、节约药剂、生产效率高、维护及废水处理简便等优点。 

    本文研究锆系转化剂中添加硅烷偶联剂，藉由透过对转化剂的改性，以期能有效提高转化膜的致密性和对涂装后的耐腐蚀性及对基材的选择较多样化。 

    2、工艺流程与试验方法 

    2-1工艺流程 

    基材选用客户提供的冷轧铁板及六系列铝板试片，尺寸为160mmx80mmx1mm，前处理工艺流程如下： 

    喷涂工艺流程 

    脱脂→水洗→转化→水洗→纯水洗→干燥喷涂→烘干 

    电泳工艺流程 

    脱脂→水洗→转化→水洗→纯水洗→电泳烘干 

    2-2硅锆转化剂技术指标 



    使用时按体积比，原液:水=1:19兑水搅拌均匀。化成温度范围20-40℃，化成时间60–180秒，pH值用氨水或氢氧化钠溶液 

    调节3.5-4.5范围。 

    2-3测试方法 

    2-3-1附着力测试：采用OFZ型漆膜附着力试验仪测试 

    2-3-2漆膜耐腐蚀性能试验：在漆膜样板划交叉线(35o-45o)穿透基材上的涂层后，按GB/T1771-2007将漆膜样板进行耐腐蚀试验。将试验后的样板以去离子水冲洗掉表面附着的盐分及浮锈，经干燥后用透明胶带将样板的划叉部位黏住，然后撕下胶带，用刻度尺量取划叉部位漆膜最大扩蚀或起泡宽度，来评价漆膜的耐蚀性。 

    2-3-3硅锆转化膜表面形貌和成分：采用扫描式电子显微镜(JSM-6380LV)观测表面结构，并利用EDS分析显微区域的定性及定量成分分析 

    3、结果与讨论 

    3-1-1硅锆复合转化膜的表面形貌 

    金属表面的转化膜主要是由非晶态金属氧化物所组成，比磷酸锌的结晶型转化膜薄很多，其厚度约在20-80nm之间。冷轧铁板经硅锆复合转化剂处理后为金黄色膜层，对其硅锆复合转化膜进行SEM及EDS分析，图三及表3-1分别为冷轧板经转化处理试样的微观形貌和元素成分分析。
本文《无磷转化技术在金属表面前处理的应用》由 温州银光标牌有限公司 收集整理，转载请注明网址：http://www.shenghetai.cn/