关于静电喷涂前无铬化学转化膜技术的研究实验

盟友2356897421

2022-12-12 09:49

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静电喷涂前处理无铬化学转化膜技术现况及对策
静电喷涂之前的无铬化学转化工艺,目前国外的主要研发方向和投入实践使用者，大体为钛/锆-氟体系、稀土体系和有机硅烷三方面。钛/锆络合物体系的无铬化学转化处理，国外已经在工业上推广应用多年，尤其在欧洲的铝罐、室内散热器和某些铝轮毂等方面已经广泛使用，但在建筑铝门窗涂装前的化学转化处理中用的还不很多。汉高公司推出磷酸锆和磷酸钛为基础的无铬化学转化技术，用于建筑型材和板材的无铬化学转化处理，如产品Alodine 5200等。无铬无漂洗技术也已经应用于钢卷材和铝卷材的化学转化处理，应该说是目前国际上比较成熟的无铬转化工艺，然而在我国的使用仍然不太稳定。由于钛/锆-氟体系无铬转化处理膜没有颜色而影响工艺操作效果，一度阻碍工业化的推广使用。但是只要槽液使用性能和膜层性能稳定的话，是否可以从工艺制度入手完善工艺，以便突破无铬转化处理膜没有颜色带来的使用瓶颈。

    有机硅烷工艺也呈现出较好的工业前景，虽然也与钛/锆体系相同，有机硅烷处理膜没有颜色，也会对生产产生困扰。但是水溶性有机硅烷对铝有极好的附着性，又可以对有机聚合物膜层有较强附着力，使之提高了涂层的表面性能，目前实验表明至少已经达到了锆氟酸盐膜的耐腐蚀效果，甚至有希望接近铬酸盐的处理水平，尤其在裸膜的耐腐蚀性方面可望达到铬酸盐的处理效果。硅烷原本在涂料配方中是一种提高附着性的成分，利用它们在水中发生水解，虽然在槽液中水解过程并不完全，余留在工件表面的酯在干燥过程中可进一步水解，最后生成牢固的附着性极佳的膜。
实验室的试验已经证明有机硅烷处理后的铝材表面，不仅可以通过附着性（干、湿和沸水附着性试验）试验，而且在冲击、弯曲或杯突试验后都不致脱膜，进一步考验了涂层的附着力是很满意的。此外已经通过沸水试验，马丘丝状腐蚀试验，CASS丝状腐蚀试验，氯化氢丝状腐蚀试验（尚在进行中，目前已通过800h）和1000hAASS丝状腐蚀试验（尚在进行中，目前已通过800h）的考验。表3为华豪铝业公司的测试结果。美国依科公司对AA2024铝合金上有机硅烷ECO-003裸膜的中性盐雾试验的结果,168h试验优于铬化处理的结果,划痕的聚酯粉末涂层经过1000hNASS试验，与铬化处理平行对比未发现丝状腐蚀发生，显示了极有希望的前景。
铈酸盐处理也是较新开发的无铬处理方法，得到铈和铝的氧化物为基础的化学转化膜。该工艺的表面膜呈黄色的，使得工业控制方面比无色的钛锆和有机硅烷工艺简便得多，这是目前三类无铬转化工艺中独具优势的。铈酸盐工艺的涂层耐蚀性和附着性可以与铬化工艺相媲美，其溶液呈酸性，处理温度为40~50℃，生成的膜非常薄，只有0.2~0.4g/m2。喷涂以后的样品也已经通过了冲击、杯突试验，1008小时湿度试验，1008小时酸性盐雾试验，3000小时中性盐雾试验。
然而用户对于无铬化学转化膜使用性能存在一些疑虑，如PPG公司有以下说法：“我们仍然坚持认为目前的铬化前处理还是最好的前处理方式，可以提供优异的附着力和抗腐蚀性，而且它也已经被众多的工程案例和长时间的经验验证过的。无铬的转化膜在一般环境下使用时具有明显的环保优势，但是当它在沿海地区使用时，我们发现了一些失败的案例”。为此无铬化必须与涂料公司密切沟通,以保证无铬化处理的顺利推进。

    静电喷漆的VOC问题的解决方案
    我国铝合金建筑型材的表面处理的生产规模已经处于世界前列, 铝型材表面处理工艺的多样性、设备先进性、产品质量等方面也已达到国际先进水平,尤其在我国的广东地区,技术领先优势比较明显。但是从能源和资源的消耗、生态环境保护水平以及膜层性能等方面考察，目前的技术路线值得重新认识和思考。本文从环境保护的视角，在回顾和审视目前我国的铝型材表面处理技术的基础上，提出一些新设想和技术建议。
    静电喷漆在铝型材中主要是氟碳涂料，具有非常优异的使用性能，是目前难于替代的铝合金幕墙的表面处理手段。但是氟碳涂料的有机溶剂属挥发性有机化合物（VOC），显然既存在严重的空气污染问题，又有严重的燃烧着火等弊病，加上喷涂前的化学转化处理的六价铬污染。为此目前限制氟碳涂料漆的用量，并采取积极的替代措施应该是很有意义的举措，研发高耐候性电泳涂漆膜，研发粉末氟碳涂料替代氟碳漆都是发展方向。日本即将颁布新版JIS H 8602，并且已经体现在中日两国共同申请的国际标准“铝合金阳极氧化电泳涂漆复合膜总规范”中，其最高一级复合膜要通过氙灯加速耐候试验4000h ，或碳弧灯加速耐候试验3000h试验，这是一项新的较高的耐候性指标，其使用水平可以与氟碳涂层匹敌。

关键词：无铬、转化、化学、静电喷涂、喷涂

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