0·前言

    目前摩托車行業(yè)油箱涂裝前處理仍采用標(biāo)準(zhǔn)的三元鋅系磷化工藝，該工藝是被多行業(yè)長期驗(yàn)證的傳統(tǒng)工藝，具備工藝成熟穩(wěn)定、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。但存在著影響人體健康的重金屬物質(zhì)及致癌的亞硝酸鹽，生產(chǎn)用能源消耗較高，且不可避免地產(chǎn)生沉渣對(duì)系統(tǒng)管路及噴咀造成堵塞，設(shè)備維護(hù)成本高，同時(shí)排放大量含磷、鎳廢水其處理費(fèi)用不低，另處理鋁合金件需特殊工藝條件。為適應(yīng)日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策，日趨嚴(yán)格的職業(yè)健康法規(guī)，不斷降低企業(yè)制造成本的同時(shí)，發(fā)揮企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。因此尋求“低毒性、低污染、低能耗、低成本、高效率”的新型金屬涂裝前處理工藝加以應(yīng)用或作技術(shù)儲(chǔ)備成為行業(yè)的必然趨勢(shì)。作者在多家硅烷生產(chǎn)商提供材料作工藝實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上選擇了XB-108G1作生產(chǎn)投入，其應(yīng)用情況總結(jié)于此供同行交流指正。

    1·硅烷處理成膜機(jī)理

    第一步：硅烷偶聯(lián)劑分子一端硅酸酯水解形成硅醇

    Ｘ－Ｓｉ（ＯＲ）ｎ＋ｎＨ２Ｏ→Ｘ－Ｓｉ（ＯＨ）ｎ＋ｎＲＯＨ

    第二步：硅醇與金屬基體表面的ＭｅＯＨ反應(yīng)生成Ｓｉ－Ｏ－Ｍｅ共價(jià)鍵

    －ＳｉＯＨ＋Ｍｅ一ＯＨ→Ｍｅ－Ｏ－Ｓｉ＋Ｈ２Ｏ

    第三步：硅醇在與金屬表面偶聯(lián)交叉結(jié)合的同時(shí)（當(dāng)然分子另一端要與涂料形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵）縮聚形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅烷膜。

    －ＳｉＯＨ＋ＨＯ－Ｓｉ→－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－＋Ｈ２Ｏ

    2·試驗(yàn)

    2.1試驗(yàn)材料

    試板：150mm×70mm×0.8mm的冷扎鋼板、熱扎板。

    油箱：125ml排量摩托車外置油箱。

    磷化處理設(shè)備：現(xiàn)懸掛輸送式油箱噴淋磷化處理生產(chǎn)線。

    硅烷處理設(shè)備：人工浸漬式塑料槽（800mm×600mm×600mm）。

    涂料：現(xiàn)正常生產(chǎn)加工油箱用涂料（環(huán)氧酯灰色底漆+丙烯酸鋁粉中涂漆+丙烯酸透明紅面漆+雙組份聚氨酯清漆）。

    2.2磷化處理液配制

    調(diào)整現(xiàn)油箱噴淋磷化生產(chǎn)線槽液在正常工藝范圍內(nèi)（總酸：20-30點(diǎn)，游離酸1.5-2.5點(diǎn)，促進(jìn)劑1-2ml）。

    2.3硅烷處理液配制

    測定處理槽需配刻度容積，加一定量的純水（可自來水），按需配容積3%左右用量加入XB-108G1硅烷處理液，加水到規(guī)定刻度，攪拌均勻，檢測槽液指標(biāo)（PH值：4-5，電導(dǎo)率：小于1800μs/cm）即可。

    2.4涂裝工藝流程

    噴淋磷化處理：熱水洗--預(yù)脫脂（60±5℃）--脫脂（60±5℃）--水洗--水洗--表調(diào)--磷化（40±5℃）--水洗--水洗--純水洗--純水直噴。

    浸漬硅烷處理：脫脂（60±5℃）--水洗--純水洗--硅烷（常溫）--水洗--純水洗。

    噴涂工藝：前處理--脫水烘干（120℃×20min）--擦凈除塵--自動(dòng)靜電底中面涂及補(bǔ)正--面漆烘干（130℃×30min）--轉(zhuǎn)移--擦凈除塵--自動(dòng)靜電清漆及補(bǔ)正--烘干（120℃×30min）。

    2.5性能對(duì)比檢測

    3·結(jié)果與討論

    3.1涂膜附著力

    1）硅烷或磷化前處理的油箱或試板噴涂底漆后單一涂層附著力合格（0~1級(jí)），且經(jīng)過2個(gè)月的測試未出現(xiàn)失效的情況。

    2）硅烷前處理的油箱或試板噴涂底漆+（中涂）+面涂+清漆后復(fù)合涂層附著力曾出現(xiàn)層間不合格（≤2級(jí)、但磷化≤1級(jí)），理論上硅烷處理的好處在于提升附著力，它把底層抓得太牢而出現(xiàn)底與中涂間附著力差，實(shí)際也證明了這一點(diǎn)。

    3）針對(duì)第2）項(xiàng)經(jīng)與涂料、前處理材料商共同探討后認(rèn)為問題出在底漆上，必須改善底漆的柔韌性。經(jīng)兩次調(diào)整底漆，同時(shí)用其它廠家底漆驗(yàn)證后測試附著力合格（0~1級(jí)之間）。因此硅烷前處理的投入可在涂料配套過程中作適當(dāng)調(diào)整解決復(fù)合涂層的附著力問題。

    3.2涂膜耐蝕性

    1）硅烷或磷化前處理的冷扎板噴漆后（底漆+面漆+清漆）涂膜性能測試耐水性、耐汽油性（93#、E20）、耐酸堿、耐濕熱、耐蝕性（中性鹽霧）按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求合格，但針對(duì)鹽霧時(shí)間192h的基礎(chǔ)上再延長（240h、288h）后磷化前處理的試板顯得差一些。實(shí)際上這也更證明了硅烷膜較磷化膜與底漆的附著力提升相關(guān)。

    2）硅烷或磷化前處理的油箱噴漆后（底漆+中涂+面涂+清漆）涂膜性能測試中性鹽霧試驗(yàn)（192h、240h、288h）合格。與試板情況比較說明中性鹽霧與涂層厚度有關(guān)。

    3）硅烷或磷化前處理的熱扎板噴漆后（底漆+面漆+清漆）涂膜中性鹽霧按標(biāo)準(zhǔn)192h合格。從檢測結(jié)果看240h基本合格，但288h硅烷顯得差一些，這與熱扎板材質(zhì)較冷扎板而言脫脂工序?qū)筇幚淼挠绊懹嘘P(guān)、同時(shí)相對(duì)油箱則與漆膜厚度也有關(guān)而未表現(xiàn)出來。

    3.3有害物分析

    1）從表5可以看出硅烷處理工藝材料本身總磷、總鎳、總砷三項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)磷化處理。氨氮指標(biāo)略高于現(xiàn)磷化，但仍低于《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。

    2）采用硅烷工藝生產(chǎn)，其處理槽液要排放廢水，從表5看均低于《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，其對(duì)公司整個(gè)廢水處理系統(tǒng)無任何影響。

    3.4制造成本分析

    1）硅烷工藝常溫處理，相對(duì)磷化不使用熱交換泵、蒸汽、磷化除渣機(jī)等，從而節(jié)約能耗。經(jīng)近10個(gè)月的生產(chǎn)驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)每平米節(jié)能0.64元/m2（磷化用蒸汽331kg/h、電15.2Kwh，硅烷不用蒸汽、電10.8Kwh）。

    2）硅烷取代磷化工藝后直接材料成本經(jīng)近10個(gè)月的生產(chǎn)驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)每平米0.434元/m2（磷化用脫脂劑0.327元/m2、表調(diào)劑0.134元/m2、磷化液1.172元/m2，而硅烷用脫脂劑0.318元/m2、硅烷液0.881元/m2）。

    4·結(jié)語

    在現(xiàn)有油箱噴淋磷化處理線工藝基礎(chǔ)上對(duì)工藝槽及管路清潔后切換為硅烷處理工藝可行。

    實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證油箱底漆適當(dāng)調(diào)整后復(fù)合涂層附著力提升，其它理化性能滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

    因硅烷相對(duì)磷化采用了無磷、無鎳，生產(chǎn)過程基本無沉渣、常溫處理、無須使用致癌物亞硝酸鹽促進(jìn)劑的處理工藝。不僅降低了能源消耗，生產(chǎn)成本下降，而且減少了有害物質(zhì)排放，社會(huì)環(huán)境效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)效益。

    生產(chǎn)管理簡單，操作方便。但應(yīng)注意對(duì)硅烷槽液的過濾處理維護(hù)作關(guān)注。

    總之，硅烷工藝通過油箱涂裝線的投入切換正常生產(chǎn)品質(zhì)符合要求，系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)及生產(chǎn)管理控制簡單，廢水排放更加環(huán)保且能源及材料費(fèi)用降低。