硅烷处理剂的优势比较

2017-03-15 12:10:00
dahan
原创
1521

大韩硅烷化处理与锌系磷化性能比较

 

目前喷漆或喷粉 前处理根据板材不同多采用磷化以及铬、钝化处理,但以上两种处理方法均存在较大缺陷。

在环保方面:磷化含锌、锰、镍等重 金属离子并且含有大量的磷,铬钝化处理本身就含有严重毒性的铬,已不能适应国家对于涂装行业的环保要求。

在使用成本方面:锌系磷化处理过程中会产生大量磷化渣,需要一套除渣装置与之配套。并且磷化使用温度大多为 30-50 ,因此还需要辅助加热设备及热源对磷化槽进行加热。同时磷化及铬钝化后需要大量溢流水对工件进行漂洗。

由于在环保性及使用成本方面存在缺陷,一种新型的环保、节能、低排放、低使用成本的喷漆前处理技术成为国内外广大业内技术人员研究的重点。

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。

硅烷处理与磷化的比较

硅烷处理与磷化及铬钝化比较在工位数量、处理条件、使用成本以及与漆膜附着力性能方面优势明显。并且在环保方面更适应国家对于各家电涂装生产企业的要求,真正达到节能减排的目的。

1 、工位工序方面比较

硅烷化处理对传统磷化处理在操作工艺上有所改进,在工艺过程方面现有磷化处理线无需改造即可投入硅烷化生产。

1传统 磷化工艺和硅烷化处理进行比较。

 

工序

传统磷化

硅烷化

①预脱脂

②脱脂

③水洗

④水洗

⑤表调

⑥表面成膜

⑦水洗

1

注:★ 需要 ☆ 不需要

 

由上表可见,硅烷化处理与磷化处理相比较可省去表调工序。因硅烷化处理时间短,因此在原有磷化生产线上无需设备改造,只需调整部分槽位功能即可进行硅烷化处理。

 

2 处理条件方面比较

传统磷化处理因沉渣、含磷及磷化后废水等环保问题,一直是各涂装生产企业为之困扰的问题。随着国家对环保及节能减排的重视程度不断提高,在未来时间里,涂装行业的环保及能耗问题会越来突出。硅烷技术的推出,对于整个涂装行业的前处理环保及节能降耗问题,进行了革命性的改善。表 2将传统磷化与硅烷化处理的使用条件进行比较。

2 磷化与硅烷化处理条件比较

 

传统磷化

硅烷化

使用温度

35-55

常温

处理过程是否产生沉渣

倒槽周期

3 -6 个月

6-12 个月

是否需要表调、 促进剂、中和剂

2

 

由表 2可见,在使用温度方面,由于硅烷成膜过程为常温化学反应,因此在日常使用中槽液无需加热即可达到理想处理效果。此方面与磷化处理比较,为应用企业节省了大量能源并减少燃料废气排放;另一方面硅烷化反应中无沉淀反应,所以在日常处理中不产生沉渣,消除了前处理工序中的固体废物处理问题并有效地延长了槽液的倒槽周期;此外,硅烷化处理对前处理工位设置进行了优化,省去传统表调及磷化后水洗工序。通过此项优化,大大减轻了涂装企业的污水处理的压力。

 

3、 使用成本方面比较

因成膜原理的差异,硅烷化处理与磷化相比在使用温度上就已有较大幅度的降低,省去表调工序。并且在其他涉及生产成本方面,硅烷化相比较磷化也有着明显的优势。表 3在使用成本方面将硅烷化与磷化相比较。

3 磷化与硅烷化使用成本比较

 

传统磷化

硅烷化

配槽用量

60-70kg/

30kg /

每公斤浓缩液处理面积

30-40m

200-300m

处理时间

4-20min

1-3min

是否需要除渣槽

3

使用硅烷化工艺能省去磷化加温设备、除渣槽、板框压滤机及磷化污水处理等设备,节省设备初期投入。在配槽用量方面硅烷化较磷化也减少 20%-50%,更关键的是在每平方单耗方面硅烷化的消耗量为传统磷化的 15%-20%。在减少单位面积消耗量的同时,在处理时间上硅烷化较磷化也有较大幅度的缩短,从而提高生产率,减少设备持续运作成本。

 

4、微观形貌比较

因为各种磷化及硅烷化的成膜机理大有不同,因此金属表面的膜层状态及形貌也各不相同。从微观形貌方面,通过电子扫描电镜( SEM)观察,可发现在金属表面生成的膜层的区别。

锌系磷化                            硅烷化


 

由以上电镜照片可明显看出,两种处理之间膜层形貌存在较大差异。其中锌系磷化槽液主体成份是: Zn2+H2PO3-NO3-H3PO4、促进剂等。形成的磷化膜层主体组成(钢铁件)成分为 Zn3(PO4)24H2OZn2Fe(PO4)24H2O。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。硅烷化处理为有机硅烷与金属反应形成共价键反应原理,硅烷本身状态不发生改变。通过电镜放大观察,金属表面已形成一层均匀膜层。

 

5 、盐雾试验对比分析

盐雾试验参数: 5%氯化钠,一个大气压

       

       (图 1)时间: 1小时               (图 2)时间: 2小时

1中左为硅烷处理裸板,右为锌系磷化裸板,盐雾试验一小时硅烷外观无变化,锌系出现轻微浮锈。

 

2为盐雾试验 2小时,硅烷出现少量浮锈,锌系大面积锈蚀。

试验结果可看出,硅烷裸板在同样参数条件下耐腐蚀性能较锌系磷化有一定优势。

6 、附着力对比

   

(左为锌系磷化,右为硅烷皮膜)        (左为锌系磷化,右为硅烷皮膜)

 

通过附着力比较试验结果后可以明显看到,锌系磷化可剥离宽度较硅烷化差别明显。锌系磷化为大面积可剥离,而硅烷化处理板其可剥离宽度基本为零。因此可明显看出硅烷化处理漆膜附着力比锌系磷化的附着力强很多。

 

 

(以上数据和结论均为苏州大韩化工有限公司技术部在试验中总结得出,未经本公司授权,图片和文字信息不得转载和引用。)

 

 

 

 

 

 

 

                                            苏州大韩化工有限公司

                                                     

    2013-04-19

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