铝合金硅烷化处理工艺.docx

铝合金硅烷化处理工艺摘要：自1906年美国伯明翰的ThomasWattsCoslett首创磷化技术以来锌系磷化技术﹑铁系磷化技术﹑改良的锌系磷化技术﹑无镍磷化技术以及氧化铁系磷化技术在金属表面预处理领域中的应用越来越广。汽车﹑家电的一些零部件涂装的前处理一般都采用磷化处理技术尽管磷化处理技术在生产上已获得广泛的应用但其处理工艺具有耗能多﹑重金属离子含量超标﹑含有致癌物质﹑废水废渣排放多等缺点对环境及人们的生活造成极大的危害。由于在环保性及使用成本方面的优势新型的环保、节能、低排放、低使用成本的金属表面硅烷处理技术成为人们研究的重点。关键词：铝合金研究成果硅烷处理中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：一、课题国内外现状硅烷化处理是以有机硅烷为主要原料对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比具有以下多个优点：无有害重金属离子不含磷无需加温；硅烷处理过程不产生沉渣处理时间短控制简便；处理步骤少可省去表调工序槽液可重复使用；有效提高油漆对基材的附着力；可共线处理铁板、镀锌板、铝板等多种基材。目前硅烷技术在欧美的普通工业如家用电器﹑汽车零部件﹑机械及电信设备等领域得到应用并将逐步取代铁系和锌系磷化。德国凯密特尔公司和美国依科公司的硅烷表面处理技术已在欧洲和美国获得广泛应用。2003年硅烷化处理技术在德国宝马汽车公司进行了试验测试结果达到了宝马的测试指标随后硅烷化处理技术在欧美一些国家的汽车公司进行了整车或车身零部件的测试。二、研究主要成果1.作用机理硅烷含有2种不同的化学官能团一端能与无机材料(如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基反应另一端能与树脂生成共价键从而使2种性质差别很大的材料结合起来起到提高复合材料性能的作用。硅烷化处理可描述为4步反应模型：(1)与硅相连的3个Si─OR基水解成Si─OH；(2)Si─OH之间脱水缩合成含Si─OH的低聚硅氧烷；(3)低聚物中的Si─OH与基材表面上的OH形成氢键；(4)加热固化过程中伴随脱水反应而与基材以共价键连接。为缩短处理剂现场使用所需的熟化时间硅烷处理剂在使用前需进行一定浓度的预水解。水解反应在水解过程中硅烷间会发生缩合反应生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷过少硅烷处理剂现场的熟化时间延长影响生产效率；低聚硅氧烷过多则使处理剂浑浊甚至沉淀降低处理剂稳定性及影响处理质量。3.成膜反应成膜反应是影响硅烷化质量的关键步骤成膜反应进行的好坏直接关系到涂膜耐蚀性及对漆膜的附着力。因此硅烷化前的工件表面应除油完全。硅烷化前处理最好采用去离子水进入硅烷槽的工件不能带有金属碎屑或其他杂质处理剂的pH等参数控制也十分重要。三、硅烷处理与磷化处理的比较1.工位工序硅烷化处理在操作工艺上有所改进现有磷化处理线稍加改造即可投入硅烷化生产。传统磷化工艺和硅烷化处理比较列于表1。由表1可知硅烷化处理与磷化处理相比可省去表调及磷化后2道水洗工序。因硅烷化处理时间短故原有磷化生产线无需设备改造只需调整部分槽位功能即可进行硅烷化处理：①预脱脂、②脱脂、③水洗保留④水洗改为脱脂槽⑤表调、⑥磷化改为水洗槽⑦水洗改为硅烷化处理⑧备用。在改换槽位功能的同时可提高链速进行生产提高生产效率。2.处理条件传统磷化处理后的沉渣、含磷及磷化后废水处理等问题一直困扰着涂装生产企业。随着国家对环保及节能减排的重视程度不断提高在未来的时间里涂装行业的环保及能耗问题将会越来越突出。硅烷化处理在此方面有了很大程度的改善。3.处理方式工件处理方式是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。它主要取决于工件的几何尺寸形状、场地面积、投资规模、生产量等因素的影响。例则几何尺寸复杂的工件不适合于喷淋方式；油箱、油桶类工件在液体中不易沉入因而不适合于浸泡方式。4.全浸泡方式将工件完全浸泡在槽液中待处理—段时间后取出完成除油或硅烷化等目的的—种常见处理方式工件的几何形状繁简各异只要液体能够到达的地方都能实现处理目标这是浸泡方式的独特优点是喷淋、刷涂所不能比拟的。其不足之处是没有机械冲刷的辅助使用。并且像连续悬挂输送工件时除工件槽内运行时间外还有工件上下坡时间因而使设备增长场地面积和投资增大并目工序间停留时间较长易引起工序间返锈影响硅烷化质量。5.全喷淋方式用泵将液体加压并以0.1—0.2Mpa的压力使液体形成雾状喷射在工件上达到处理效