多种新型绿色表面处理锆盐磷化技术介绍

吧木钠

2025-05-09 14:51

+1 取消

微信扫一扫分享给朋友

中国近年来在石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力和航空等八大高碳排放行业实施了碳减排措施。这八大行业排放的碳排放量占到全国总量的50%以上。通过提升能效、节能降耗、更新产品设备等举措，中国在过去十年中成功降低了4%的能耗强度，以年均3%的能源消费增速推动了2%的经济增长，这相当于节省了14亿吨标准煤，并减少了近30亿吨二氧化碳排放。
据资料显示，金属制品的过早失效破坏中，约有70%的案例归因于腐蚀和磨损。这类问题给国民经济带来了巨大的损失。在金属及其合金的使用过程中，会面临多种环境因素的侵蚀，如气体、水以及某些化学介质的腐蚀作用，或是相互间的摩擦磨损，亦或是高温导致的氧化，甚至是接触到高温金属熔体或其他熔体的侵蚀。这些因素都会导致金属工件表面出现破坏或失效。因此，深入研究和开发金属制品的表面保护及强化技术显得尤为重要。这不仅有助于延长金属制品的使用寿命和提高可靠性，还能提升机械设备的性能和质量，增强产品的市场竞争力。同时，这也对推动高技术和新技术的发展，以及节约材料和能源等方面具有深远的影响。在低碳发展模式下，前处理技术的进步不仅需要满足低能耗、低排放、低污染的要求，提升能源利用效率并建立清洁生产机制，还要致力于新技术的研发与应用。
传统化学转化膜技术

铬酸盐转化膜技术
    在工业领域，化学转化处理法因其设备操作简便、成本低廉以及成膜迅速、节能环保等特点，被广泛地应用于金属制品的表面处理。其中，铬酸盐转化膜技术和磷酸盐转化膜技术是当前主流的传统化学转化技术。铬酸盐转化膜技术以其独特的成膜过程著称，该过程大致可分为三步：首先，金属表面被氧化并形成离子进入溶液，同时释放出氢气；随后，氢气将部分六价铬还原为三价铬，由于表面H+的消耗导致局部pH值上升，进而使三价铬以氢氧化铬胶体的形式在金属表面沉积；最后，这些氢氧化铬胶体在沉积过程中会吸附部分六价铬，从而形成具有特定组成的铬酸盐膜。这种膜层展现出优良的耐蚀性，但遗憾的是，转化液中含有的剧毒致癌物质Cr6+，在生产过程中及废水排放时都会对环境和人体造成严重危害。因此，欧盟在2003年发布了ROHS指令，明确禁止使用含六价铬的物质。近年来，随着环保意识的日益增强和含铬产品的严格限制，传统的有毒铬酸盐钝化技术正面临前所未有的挑战。磷酸盐转化膜技术
        除了铬酸盐转化膜技术，磷化技术也被广泛应用于金属表面处理领域。在含有磷酸盐的溶液中处理金属，会形成金属磷酸盐化学转化膜，这个过程被称为磷化，而所形成的金属磷酸盐转化膜则被称为磷化膜。尽管磷酸盐转化膜技术在工艺上不断进行改良与优化，但仍然无法从根本上解决磷化过程中产生的大量磷酸盐问题。这导致在生产过程中会产生大量的含磷废水。这些废水需要大量的处理费用，且如果处理不达标或未经处理直接排放，会导致水体的“富营养化”，使水质恶化，对水生生物和人体健康构成威胁。
        此外，磷化过程中还会产生磷化渣，这些废渣直接排放到环境中不仅占用土地资源，还可能对土壤和环境造成危害。根据相关法规，磷化渣被列为危险废物，必须由专业机构进行回收处理，但这一过程费用高昂。同时，磷化中使用的亚硝酸盐作为促进剂，虽然能有效促进磷化反应，但亚硝酸盐本身有毒，且在酸性条件下可能产生致癌物亚硝胺类物质，对人们的健康构成潜在威胁。
        因此，传统磷酸盐转化膜技术正面临着来自环保、健康、低碳和经济等多方面的挑战。为了应对这些挑战，我们必须寻求其他新型成膜技术。这些技术应具备以下特点：首先，从源头上采用环保原材料；其次，在使用过程中能够实现低能耗或无能耗，符合低碳环保要求；最后，在末端治理上能够减少废水、废渣的排放，且排放物易于处理。
新型锆基转化膜技术
        锆基化学转化膜，因其经济环保的特性，正逐渐成为金属表面处理领域的佼佼者。特别是在汽车涂装领域，它的应用已相当广泛。这种转化膜以氟锆酸为核心成分，能在金属表面形成一层致密的纳米级陶瓷转化膜。该转化膜由无定形氧化锆构成，不仅结构紧密、阻隔性强，还能与金属表面及后续的有机涂层紧密结合，显著提升金属涂层的耐腐蚀性。
        锆基化学转化膜技术，也被人们称为陶化工艺、锆盐钝化工艺或纳米陶瓷工艺。它通过在材料表面沉积锆/钛等金属氧化物，来打造类似陶瓷的金属氧化物涂层。近年来，这项技术发展迅猛，有望成为传统高污染磷化钝化和铬酸盐钝化的替代品。其应用范围广泛，能灵活处理锌、铁、铝及其合金等多种材质，且无需大规模改造现有涂装工艺和设备。
        在锆基化学转化膜的成膜过程中，精确控制溶液中各物质的形态分布至关重要，以确保化学反应能够持续且稳定地进行。这一过程涉及多种化学平衡，如电离平衡、配合平衡、水解平衡和溶解平衡等，它们共同影响着成膜的质量和性能。此外，成膜过程中的时间、温度、搅拌速率以及促进剂的选择等因素，也会对膜的重量和性质产生直接影响。

关键词：磷化液、磷化

声明：说化有益·表面处理联盟网专业视角栏目旨在免费为同行提供知识共享和储存，所有文章均由业内专业人士发布(包括转帖)，文末都会标注作者，版权归作者所有。文章仅代表作者本人的观点，本站不保证文章等内容的有效性。

知识互通，携手共进，我们欢迎各方(自)媒体，机构转载，引用我们原创内容，但需严格注明来源。同时，我们也倡导尊重与保护知识产权，如发现文章内容涉及侵权，请通过在线咨询进行投诉，我们会在第一时间核实处理。