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氧化锆陶瓷转化膜在汽车涂装生产线上的应用

[来源:氧化锆陶瓷转化膜][作者:汽车涂装生产线][日期:20-07-28][热度:]

  在汽车涂装生产线上,磷化是最常见的前处理技术,车身钢板磷化后产生一层磷酸盐转化膜,在对基体金属提供保护的同时,还能提高金属与涂层间的附着力,所有的汽车在涂漆之前都要对车身进行表面磷化处理。但是,传统的磷化工艺存在高耗能、高污染的缺陷,此外,磷化槽液中的亚硝酸根具有高致癌性,其存储与使用的要求较高,额外增加了企业负担。因此,在“环保要求+能源成本”双重驱动下,以新型氧化锆转化膜技术为代表的“无磷成膜”技术已经成为汽车绿色涂装的发展共识。

  1、氧化锆陶瓷成膜原理

  氧化锆陶瓷成膜技术是“一步法成膜”,意即采用一种表面处理剂对金属表面进行处理。图1为钢铁表面氧化锆陶瓷成膜原理图,其主要材料为氟锆酸和锆盐,氟锆酸和锆盐直接与金属基材直接反应,生成的氧化锆陶瓷膜附着在金属基材表面,发挥防腐作用。

  目前,溶胶-凝胶法是产生氧化锆转化膜的最主要方法。所谓溶胶-凝胶,是指胶粒相互交联在一起形成三维网络构型,可以把大量溶剂机械地包裹在聚集体内部,使之不再流动,变成半固态状态,成为凝胶。当胶体溶液中溶胶粒子的密度比溶液大时,在重力作用下,溶胶粒子就有下沉的趋势。若改变溶液中的某些参数,使胶粒沉积速度大于扩散速度,胶粒就会从溶液中迅速沉淀出来。

  2、氧化锆陶瓷膜特点

  在膜性能上,氧化锆转化膜所形成的陶瓷涂层完全可以取代传统的磷化膜,此外,氧化锆转化膜还具有质轻的特点,其膜厚为50nm左右。低膜厚意味着膜重低,传统的磷化膜重量常为2-3g/m2,氧化锆转化膜的膜重只有20-200mg/m2.因供应商提供原材料的不同,氧化锆转化膜的膜重也有差别,但总体来说,要比传统的磷化膜重低200倍左右。图2所示的是在镀锌钢板上新型氧化锆转化膜的X射线光电子波谱图,从图中可以看出,奇瑞汽车公司实验室制出的氧化锆转化膜厚可以降到30-35nm。

  在工艺流程上,新型氧化锆转化膜技术更为简单成膜速度很快,一般形成完整的膜只需30s左右,可大幅降低了水消耗、废水处理、能源和人力等过程成本。

  新型氧化锆转化膜取代传统的表调、磷化和钝化工艺,缩短工艺流程,减少了投资和过程控制成本。同时,新工艺适用于多种金属(Fe、Zn、Al、Mg),因此各种板材可以混线处理,在处理时,镀锌板和铝板没有废渣形成,仅在处理冷轧板时才产生少量渣,但产生的废渣可以采用传统的磷化除渣系统很容易清除,不会堵塞喷嘴,对涂层性能和电泳涂层外观不会产生任何负面影响。

  在所需投资设备上,与原有涂装工艺和涂装设备基本相容,无需进行大的设备改造。

  日常工艺管理上,新型氧化锆成膜技术的槽液非常稳定且容易控制,平时生产中只需控制好温度和PH值,不像锌系磷化一样,每天都要定期检测总酸、游离酸以及锌、镍、锰的含量等许多参数,节省了大量的工艺管理费用。

  “环保要求+能源成本”的双重需求推动绿色涂装技术不断发展,涂装工艺及其设备投资,是汽车整车厂耗能最高、投资最大的一部分,而前处理转化膜材料是汽车涂装的关键一环。氧化锆陶瓷转化膜相比传统磷化工艺,在保证基本性能要求的同时,还拥有质量轻、生产快的特点,并且,磷化转锆化工艺切换较为简单,日常工艺管理更为简化,已经获得包括主机厂、供应商、涂装材料公司三方的共同认可,“无磷成膜”为代表的氧化锆陶瓷成膜技术已经成为绿色涂装的发展趋势。

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