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环保金属表面前处理技术的类型及发展趋势
(2010-4-1)
一直以来,家电产品的部分工件如果对防腐有着较高的要求,目前比较普遍的解决方案是在金属涂装前处理工艺中,使用一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜(这个过程简称磷化,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜),它和后道涂装一起保护家电等金属制品保证10年或以上的时间内不发生锈穿等问题。
尽管磷化的抗腐蚀等性能非常优异,但是它同时也产生诸多问题,比如能耗高、污染较严重、含有害重金属、废水处理较困难、容易在管壁及管道内结渣等一系列问题。随着科技的不断进步和环保要求的不断提高,更环保的金属表面前处理工艺正在全球范围内发展起来,目前这方面的研究工作集中在无毒环保磷化和完全摈弃含磷配方的全新工艺两个方面。

磷化及环保无毒工艺发展历程
磷化处理工艺,最早的可靠记载是英国CharlesRoss于1869年获得的专利,至今已一个多世纪。磷化处理工艺的发展过程可分为以下几个阶段:
第一次世界大战之前,磷化工艺的基础阶段,这一时期完成了许多基本的发现,主要是在英国。
第一二次世界大战之间,大规模的工业应用阶段,此时磷化工艺的发展中心由英国转移至美国。这期间,美国的T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展。Parker防锈公司研究开发的ParcoPower(帕克粉剂)配制磷化液,将磷化处理时间缩短至1小时,1929年Bonderizing又将磷化时间缩短至10分钟,1934年磷化处理技术取得了革命性的发展,即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。

第二次世界大战期间,磷化工艺的新用途阶段,主要发生在德国。
二战结束以后,磷化工艺稳步的发展和完善阶段,磷化工艺很少有突破性进展。这个时期磷化处理技术重要改进有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化(处理时间只需5秒)。
上世纪90年代,国外环保型涂装前处理工艺逐渐成为业内研究的热点。由于磷化处理工艺中毒性较大、污染比较严重的主要是亚硝酸盐,重金属Ni2+、Cr6+、Mn2+等离子。所以,该领域的研究也主要集中在为这些物质寻找替代品上,主要分为无亚硝酸盐磷化和无镍磷化。这种环保型无毒磷化工艺只是在原有的磷化体系中“兜圈子”,虽然减少了磷化工艺中的有毒有害物质,却不能从根本上解决问题。金属表面前处理工艺的发展方向不应该只是减少有毒有害物质,而应该从根本上解决磷化的污染问题。
磷化替代技术的发展
过去60年,锌和镍两种金属离子是磷化的核心,日益严格的环境政策以及不断提高的镍和锌原材料价格,成为开发合适的替代品的驱动因素。人们首先对纳米颗粒、锆、钛、聚合物以及其他金属离子的单体及相互之间的合成物进行评估,最后决定开发替代磷化的新转化膜,这种替代品应该不含磷酸盐及其他传统的重金属离子或受RoHS等规定限制的金属离子,各处理工艺所含离子浓度都少于当前的磷酸锌工艺,从而节约能源和水,满足当今前处理行业的性能要求。

发展前瞻
随着人们对环境保护的越来越重视,环保涂装取代传统涂装已经成为了一种趋势和发展方向,而且这个发展速度正随着中国家电行业的日渐成熟而越来越快。刘万青表示,近一两年,国内家电企业环保意识普遍增强,对环保涂装前处理工艺的接受度大大提高,预计未来2~3年内,磷化替代处理工艺将取代传统工艺30%~40%的份额。 未来环保涂装需要依靠涂装化学品、设备和三废处理的共同配合,因此相关厂家、供应商之间的合作也会越来越紧密。“汉高近年来也在很多项目上与诸如粉末涂料供应商阿克苏诺贝尔、涂装设备供应商丰裕、粉末喷枪供应商金马展开密切合作,共同实践、推动环保涂装工艺的发展。
金属工业在不断发展,镀锌层的质量也在不断提高,质量更好的镀锌层及后续的转化涂层及耐腐蚀保护涂层的工艺也会相应的不断改进。未来,家电厂可以从钢厂买来可直接使用的耐腐蚀性能良好的钢板,生产工艺将更精简、更环保,成本也将更低。
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