钢桶涂装前处理的革命——无磷转化膜

杨文亮

杨文亮在第五期钢桶技术培训班上讲课

传统的钢桶涂装前磷化处理工艺含磷、镍及沉渣处理问题，不符合现代环保的需求，新一代无磷环保转化膜工艺能在钢桶表面形成纳米级薄膜，具有增强附着力和耐腐蚀功能，是替代传统磷化处理工艺的优良选择。

一、无磷转化膜的反应机理

1、溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相将这些原料均匀混合，并进行水解及缩合化学反应形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。这些凝胶经过干燥、烧结固化可制备出纳米结构的材料。

2、过渡金属转化膜：目前较成熟的无磷转化膜技术可分为过渡金属系及硅烷系两种，以下就过渡金属系转化膜进行介绍，过渡金属系无磷转化膜，是过渡金属在酸性溶液中的电化学反应与隋性氧化物胶体在金属桶表面凝聚沉积转化成具有纳米级的复合过渡金属氧化物膜层，而具有ZrO2的转化膜处理是在酸性H2ZrF6溶液里进行。

根据溶胶-凝胶原理形成ZrO2-Me-ZrO2的溶胶粒子结构，溶胶粒子具有很强的凝聚功能。随着反应的进行，逐渐形成三维网状的Zr2-Me-ZrO2溶胶结构，凝聚沉积产生具有纳米级的ZrO2转化膜。

二、无磷转化膜处理工艺流程

脱脂→水洗→水洗（纯水佳）→无磷转化剂→水洗→水洗（纯水洗）→水切干燥。

如没有纯水，也可使用自来水，但会降低转化膜性能。

如使用过程中槽液颜色由无色渐变成黄色，这是因为反应产生的铁离子，不影响性能。

三、无磷转化膜工艺

无磷转化膜按设备不同分喷淋式和浸泡式两种（见表1）。

表1 无磷转化膜工艺参数

平时通过补加，且保持槽液组分质量浓度正常。建议槽液经循环过滤设备过滤，避免杂质累积。当槽内累积较多的杂质时，建议更换槽液。表2为无磷转化膜与磷化膜的对比。

表2 无磷转化膜与磷化处理的对比

四、无磷转化膜的优点

1、无磷处理工艺不含金属镍、铬成分，从而减轻废水处理和环境负担。

2、膜层具有增加涂料结合力、防止腐蚀的功能，可替代传统铁系磷化或锌系磷化。

3、适用于钢桶涂装前的表面处理，尤其是适合清洁桶的表面处理。

4、可兼容现有的前处理生产线（浸渍或喷淋），节约设备成本。

5、常温下操作，处理时间短，无需表调，可节约成本。

6、几乎没有沉渣，不堵塞喷嘴，减少废弃物处理成本。

目前，无磷转化膜产品，已在汽车、家电等工业里广泛应用，无磷转化膜的产品已逐渐成为未来整个涂装前金属表面处理相关产业发展的重点，为替代传统磷化技术带来新的发展高潮。对于钢桶制造行业，无磷转化膜产品，将加入新一波的技术革命行列。