摘要：主要介紹了汽車涂裝前處理硅烷技術(shù)與磷化技術(shù)在環(huán)保、設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)管控三方面的差異點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一些常見的質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因，供大家參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：硅烷技術(shù)；磷化技術(shù)；前處理；電泳

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們意識(shí)到高質(zhì)量的發(fā)展決不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)工業(yè)“三廢”的排放要求。在汽車制造四大工藝中，涂裝無(wú)疑是產(chǎn)生工業(yè)“三廢”最多的，其中前處理過程中的含“P”、含重金屬“Ni”的廢水一直是困擾環(huán)保的一大難題。為了解決這個(gè)問題，追根溯源，認(rèn)為前處理磷化技術(shù)是造成問題的最主要原因。為了滿足車間工業(yè)“三廢”排放要求，經(jīng)過數(shù)十年的努力，行業(yè)內(nèi)誕生了替代磷化的新技術(shù)——硅烷技術(shù)。

硅烷技術(shù)誕生之初主要應(yīng)用于白色家電、汽車零部件、普通工業(yè)等一些耐久性能要求不高的行業(yè)，因?yàn)樗沫h(huán)保性、便捷性以及成本優(yōu)勢(shì)，得到了快速的推廣。但是作為涂裝耐久性能要求比較高的汽車整車行業(yè)，推廣應(yīng)用一直比較緩慢，現(xiàn)就硅烷與磷化技術(shù)的差異，硅烷技術(shù)常見問題以及硅烷技術(shù)發(fā)展的方向進(jìn)行分析探討。

硅烷技術(shù)與磷化技術(shù)的差異

硅烷技術(shù)在開發(fā)之初就考慮到了“三廢”排放問題，與磷化技術(shù)相比在環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)明，見表1，同時(shí)兩類產(chǎn)品在設(shè)備需求和過程管控方面有很多相似和不同，具體見表2、表3。

硅烷前處理常見問題分析

硅烷技術(shù)的過程管控與磷化有很多類似的地方，但是由于硅烷技術(shù)的膜層厚度與磷化有比較大的差別，所以在生產(chǎn)過程中的問題也相對(duì)比較多，下面就常見的問題進(jìn)行舉例分析。

1.前處理過程生銹

硅烷技術(shù)對(duì)于進(jìn)入硅烷槽的白車身有比較高的要求，尤其對(duì)于板材表面質(zhì)量的要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出磷化要求，其主要原因?yàn)楣柰榧夹g(shù)為薄膜技術(shù)，膜層極薄，無(wú)法遮蓋板材表面的銹蝕、打磨痕等缺陷。車身在進(jìn)入硅烷前如果出現(xiàn)可擦拭的黃色銹跡，則經(jīng)過硅烷處理后的車身硅烷膜層便會(huì)不致密，經(jīng)過水洗后膜層會(huì)被加速破壞，增加生銹的面積，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

前處理生銹主要的來(lái)源很多，其中板材、無(wú)磷脫脂、室體溫濕度、水洗防銹效果、硅烷參數(shù)、硅烷膜層致密性、前處理時(shí)間及設(shè)備停線等均會(huì)影響到前處理過程生銹。只有做好每一個(gè)細(xì)節(jié)才能夠保證前處理不生銹，從而保證車身質(zhì)量。

2.硅烷膜層發(fā)花、條紋

硅烷技術(shù)的產(chǎn)品特性主要有外觀、膜重等，在日常生產(chǎn)過程中主要以外觀作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，其中車身不同的板材材質(zhì)顯現(xiàn)出來(lái)的外觀顏色有所不同，冷軋板膜層顏色為淡金黃色-金黃色，鍍鋅板膜層顏色一般為無(wú)色-藍(lán)紫色，鋁板的膜層顏色為無(wú)色。判斷前處理是否正常一般推薦使用冷軋板進(jìn)行判斷，因?yàn)槔滠埌逑鄬?duì)目視比較明顯，容易分辨，如果有條件可以使用手持式的XRF儀器（X射線熒光光譜儀）檢測(cè)，通過提前內(nèi)置曲線的方式，直接讀取板材表面的膜重?cái)?shù)據(jù)。

冷軋板上常見的硅烷膜層缺陷包括發(fā)花、條紋等，其中發(fā)花的主要問題為板材活性、脫脂清洗、硅烷槽循環(huán)等；而硅烷條紋問題的可能原因包括板材狀態(tài)、脫脂清洗能力、脫脂劑被清洗能力、過程泡沫、出槽噴淋、硅烷膜層耐蝕性及過程保濕等。在車身進(jìn)入電泳之前需要保證硅烷膜層的外觀無(wú)發(fā)花、條紋等缺陷，如果存在此類問題會(huì)直接導(dǎo)致電泳漆膜表面出現(xiàn)發(fā)花、條紋缺陷。

鍍鋅板上的膜層缺陷主要為膜層發(fā)白、條紋、發(fā)花等，其中發(fā)白主要問題為板材自身存在氧化、或者在脫脂及水洗過程中出現(xiàn)腐蝕或氧化，尤其板材自身出現(xiàn)氧化后，脫脂及水洗段很難消除，硅烷后就會(huì)出現(xiàn)明顯的發(fā)白問題；條紋很多情況下是因?yàn)榘宀淖陨泶蚰ケ容^嚴(yán)重或者硅烷槽出槽二次成膜造成；發(fā)花很多時(shí)候因?yàn)槊撝奂八床蹖?duì)板材的腐蝕比較嚴(yán)重或板材打磨效果差造成。電泳前目視能夠看到的硅烷膜層缺陷，電泳后就會(huì)出現(xiàn)橘皮、條紋等問題。

鋁板上的膜層缺陷主要為膜層發(fā)花、低膜重等，其中發(fā)花的主要問題為脫脂劑對(duì)鍍鋅板過腐蝕，造成板材表面掛灰，硅烷后存在花膜；低膜重的主要原因與脫脂也有一定的關(guān)系，鋁板表面致密的氧化皮沒有得到一定的刻蝕，硅烷中槽液刻蝕效果不明顯的情況下，容易出現(xiàn)鋁板膜重的情況，同樣如果脫脂劑對(duì)鋁板刻蝕太嚴(yán)重，出現(xiàn)掛灰時(shí)，鋁板膜重會(huì)異常增加。以上缺陷電泳后容易出現(xiàn)外觀粗糙及附著力不良等問題。

3.電泳粗糙度不合格

硅烷技術(shù)生產(chǎn)的電泳車身也會(huì)遇到電泳漆膜表面粗糙度值太高（表面粗糙度≥0.3μm）的問題，表面粗糙度值太高會(huì)直接影響到后道的中面涂工藝，尤其是對(duì)B1、B2的工藝影響更大。所以電泳漆膜的表面粗糙度控制尤為重要，常見的影響因素如下。

（1）前處理的影響" 前處理會(huì)影響到車身表面粗糙度的因素主要包括過程生銹、硅烷膜層致密性等。很多電泳漆對(duì)于前處理的銹比較敏感，只要是有生銹現(xiàn)象，表面粗糙度值就會(huì)急劇增加，同時(shí)很多電泳漆對(duì)于硅烷膜層的致密性有要求，如果硅烷膜層致密性不好，同樣會(huì)造成電泳漆表面粗糙度異常。

（2）電泳漆的影響" 電泳車身表面粗糙度的好壞和電泳漆與硅烷的配套性也有很大關(guān)系，配套磷化的電泳數(shù)脂不需要很高的電阻，因?yàn)榱谆瘜颖旧黼娮璞容^大，會(huì)減緩?fù)獗砻娉赡さ乃俣?。而?yīng)用在硅烷上的電泳漆數(shù)脂電阻需要很高，因?yàn)楣柰槟缀鯖]有電阻，如果電泳數(shù)脂的電阻很小，那么外表面電泳漆的沉積速度會(huì)很快，漆膜就會(huì)很粗糙。另外比較常見的影響電泳漆表面粗糙度的因素還有顏基比、槽液殺菌、溶劑含量、電泳膜厚、電泳溫度等。

（3）板材材質(zhì)的影響" 電泳車身表面粗糙度除了前處理與電泳漆的影響因素及過程管控以外，其實(shí)最重要的一點(diǎn)影響因素是車身本身材質(zhì)的影響[2]，尤其硅烷技術(shù)對(duì)于車身板材表面粗糙度的要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷化的要求，因?yàn)榱谆ぶ貫?～3g/m2，而硅烷膜重（冷軋板）為20～100mg/m2，屬于薄膜技術(shù)，無(wú)法將板材的表面粗糙度缺陷進(jìn)行遮蓋，所以只有板材本身的表面粗糙度值控制在≤0.9μm，才有可能很穩(wěn)定的保證車身外觀表面粗糙度值≤0.3μm。

4.電泳漆膜附著力不合格

鍍鋅板材質(zhì)自身的防腐性能要明顯優(yōu)于冷軋板，所以在汽車整車的外覆蓋件上大量使用了鍍鋅板，但是由于鍍鋅板表面鋅層相對(duì)比較活剝，硅烷技術(shù)在新能源車使用初期，出現(xiàn)了電泳附著力不合格問題。經(jīng)過行業(yè)調(diào)研及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響鍍鋅板附著力不合格的因素較多，前處理段影響因素主要包括鍍鋅板材質(zhì)本身、脫脂槽液及設(shè)備等。

（1）板材材質(zhì)的影響" 鍍鋅板材質(zhì)造成附著力不良主要有兩種原因：一種是沖壓車間使用了鈍化鍍鋅板（含表面做了鈍化處理的涂油鍍鋅板），而不是單純的使用未鈍化的涂油鍍鋅板；另一種是鍍鋅板在涂裝之前發(fā)生了氧化腐蝕，表面有一層稀疏的氧化層，降低了硅烷與鍍鋅板的結(jié)合力。

經(jīng)過沖壓或打磨的鍍鋅板，表面鋅層遭到破壞，表面防銹油減少的情況下，高溫及光照可以使板材表面形成氧化鋅、氫氧化鋅，逐漸轉(zhuǎn)變成碳酸鋅，可能出現(xiàn)的反應(yīng)如下：

2Zn+O2=2ZnO" " " " " " " " " " " " " " （1）

2Zn+O2+2H2O=2Zn（OH）2" " " " " " " " " " " " " " " （2）

Zn（OH）2+CO2=ZnCO3+H2O" " " " " " " " " "（3）

鍍鋅板初期在空氣中形成的腐蝕產(chǎn)物相對(duì)比較稀疏，粘附力較差[3]，此類腐蝕產(chǎn)物經(jīng)過脫脂后無(wú)法清除，甚至于面積會(huì)不斷擴(kuò)大，前處理電泳后無(wú)法保證油漆與基材的結(jié)合力，造成附著力不良[4]。

（2）脫脂槽液及設(shè)備的影響" 就脫脂劑而言，由于硅烷技術(shù)不含P元素，配套硅烷技術(shù)使用的脫脂劑產(chǎn)品同步做了微調(diào)，將之前常用到的磷酸鹽類產(chǎn)品取消，使用硅酸鹽、硼酸鹽等產(chǎn)品替代，造成了有色金屬在脫脂劑清洗過程中出現(xiàn)了氧化或者腐蝕問題，造成附著力下降。所以脫脂劑在使用過程中需要保證槽液合適的pH值范圍、合適的緩蝕劑用量以及前處理脫脂水洗段合適的溫濕度，只有充分保證以上條件才能夠有效保證鍍鋅板的附著力[5]。

硅烷技術(shù)需要提升的方向

雖然硅烷技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)比較成熟了，但是還有很多方面需要提升和改進(jìn)，下面列舉幾個(gè)比較常見的項(xiàng)目：

1）硅烷技術(shù)對(duì)于板材活性、表面粗糙度有明確的選擇和限定。

2）對(duì)對(duì)應(yīng)的無(wú)磷脫脂劑提出了更高的過程防銹要求、清洗能力要求，藥劑的干結(jié)、殘留等需要最大限度的杜絕。

3）硅烷技術(shù)電阻相對(duì)比較低，對(duì)電泳漆提出了新的挑戰(zhàn)，需要配套使用相對(duì)應(yīng)高泳透率的電泳漆。

4）硅烷膜耐蝕性比磷化差，過程防銹及前處理停線要求更高。

5）硅烷技術(shù)在成膜過程中，雙金屬搭接或者間距較近位置的膜重需要重點(diǎn)控制等。

結(jié)語(yǔ)

硅烷技術(shù)目前是唯一可以替代磷化技術(shù)的新技術(shù)，不僅在環(huán)保、便捷、成本方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且性能方面也可以滿足行業(yè)的要求。但是新技術(shù)的誕生總是有很多需要改進(jìn)的方面，只有通過大家不懈的努力，不斷的摸索，最終才會(huì)將硅烷技術(shù)變的更加完善。

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