一直以來，家電產(chǎn)品的部分工件如果對防腐有著較高的要求，目前比較普遍的解決方案是在金屬涂裝前處理工藝中，使用一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜（這個過程簡稱磷化，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜），它和后道涂裝一起保護家電等金屬制品保證10年或以上的時間內(nèi)不發(fā)生銹穿等問題。

盡管磷化的抗腐蝕等性能非常優(yōu)異，但是它同時也產(chǎn)生諸多問題，比如能耗高、污染較嚴重、含有害重金屬、廢水處理較困難、容易在管壁及管道內(nèi)結(jié)渣等一系列問題。隨著科技的不斷進步和環(huán)保要求的不斷提高，更環(huán)保的金屬表面前處理工藝正在全球范圍內(nèi)發(fā)展起來，目前這方面的研究工作集中在無毒環(huán)保磷化和完全擯棄含磷配方的全新工藝兩個方面。

磷化及環(huán)保無毒工藝發(fā)展歷程

磷化處理工藝，最早的可靠記載是英國Charles Ross于1869年獲得的專利，至今已一個多世紀。磷化處理工藝的發(fā)展過程可分為以下幾個階段：

第一次世界大戰(zhàn)之前，磷化工藝的基礎(chǔ)階段，這一時期完成了許多基本的發(fā)現(xiàn)，主要是在英國。

第一二次世界大戰(zhàn)之間，大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用階段，此時磷化工藝的發(fā)展中心由英國轉(zhuǎn)移至美國。這期間，美國的T.W.Coslet將鋅、氧化鋅或磷酸鋅鹽溶于磷酸中制成了第一個鋅系磷化液。這一研究成果大大促進了磷化工藝的發(fā)展。Parker防銹公司研究開發(fā)的Parco Power（帕克粉劑）配制磷化液，將磷化處理時間縮短至1小時，1929年Bonderizing又將磷化時間縮短至10分鐘，1934年磷化處理技術(shù)取得了革命性的發(fā)展，即采用了將磷化液噴射到工件上的方法。

第二次世界大戰(zhàn)期間，磷化工藝的新用途階段，主要發(fā)生在德國。

二戰(zhàn)結(jié)束以后，磷化工藝穩(wěn)步的發(fā)展和完善階段，磷化工藝很少有突破性進展。這個時期磷化處理技術(shù)重要改進有：低溫磷化、各種控制磷化膜膜重的方法、連續(xù)鋼帶高速磷化（處理時間只需5秒）。

上世紀90年代，國外環(huán)保型涂裝前處理工藝逐漸成為業(yè)內(nèi)研究的熱點。由于磷化處理工藝中毒性較大、污染比較嚴重的主要是亞硝酸鹽，重金屬Ni2+、 Cr6+、Mn2+等離子。所以，該領(lǐng)域的研究也主要集中在為這些物質(zhì)尋找替代品上，主要分為無亞硝酸鹽磷化和無鎳磷化。不過，合肥市金屬表面工程技術(shù)研究中心主任劉萬青表示，這種環(huán)保型無毒磷化工藝只是在原有的磷化體系中“兜圈子”，雖然減少了磷化工藝中的有毒有害物質(zhì)，卻不能從根本上解決問題。上海凱密特爾化學(xué)品有限公司（Chemetall）有關(guān)負責(zé)人也表示，金屬表面前處理工藝的發(fā)展方向不應(yīng)該只是減少有毒有害物質(zhì)，而應(yīng)該從根本上解決磷化的污染問題。

磷化替代技術(shù)的發(fā)展

凱密特爾有關(guān)負責(zé)人稱：“過去60年，鋅和鎳兩種金屬離子是磷化的核心，日益嚴格的環(huán)境政策以及不斷提高的鎳和鋅原材料價格，成為開發(fā)合適的替代品的驅(qū)動因素。人們首先對納米顆粒、鋯、鈦、聚合物以及其他金屬離子的單體及相互之間的合成物進行評估，最后決定開發(fā)替代磷化的新轉(zhuǎn)化膜，這種替代品應(yīng)該不含磷酸鹽及其他傳統(tǒng)的重金屬離子或受RoHS等規(guī)定限制的金屬離子，各處理工藝所含離子濃度都少于當前的磷酸鋅工藝，從而節(jié)約能源和水，滿足當今前處理行業(yè)的性能要求，膜重量不超過傳統(tǒng)的磷酸鋅膜，范圍在20~200mgm2。”

劉萬青介紹說：“目前，國內(nèi)外從事磷化替代技術(shù)研發(fā)工作的公司主要有外資的凱密特爾（Chemetall）公司、漢高（Henkel）公司、依科（ECOIL）公司，以及國內(nèi)的河北利佳克公司（美資企業(yè)）及合肥華清公司等。”

凱密特爾研發(fā)的硅烷技術(shù)就是其中一種較為成熟的新型金屬表面前處理應(yīng)用技術(shù)。據(jù)了解，硅烷技術(shù)克服了鋅系磷化過程中那些無法克服的先天不足，經(jīng)過多年發(fā)展，現(xiàn)已具有較高的工業(yè)化應(yīng)用水平，能夠滿足汽車、家電等行業(yè)的使用要求。凱密特爾的硅烷技術(shù)具有以下優(yōu)點：硅烷能與金屬基材間能形成牢固的共價鍵，增強金屬基材與涂層間的結(jié)合力和耐腐蝕性；簡便的硅烷使用工藝，原有磷化工藝可直接改造成硅烷處理工藝，只需將表調(diào)槽換成水洗槽或空置即可；室溫工作，成膜迅速，節(jié)能增效；基本無渣，無重金屬，無磷，維護及廢水處理簡便；單耗低，綜合處理成本下降；可與各種后道處理方式配套，比如噴粉、電泳、噴漆等。

漢高公司在家電領(lǐng)域推廣的是環(huán)保型納米陶瓷前處理產(chǎn)品 Bonderite NT-1。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，該產(chǎn)品是基于納米陶瓷轉(zhuǎn)化膜技術(shù)，已在國外家電、辦公家具、五金等企業(yè)得到應(yīng)用，但在國內(nèi)的應(yīng)用不如國外順利。德國漢高（henkel）公司提供的資料顯示，該工藝主要特點集中在三方面：一是成本節(jié)約，它可在常溫下操作，處理時間短，無需最終鈍化和反應(yīng)性清洗，無需表面調(diào)整，幾乎沒有沉渣，建線成本更低，不需要昂貴的廢棄物處理成本；二是環(huán)保和安全，它無磷、無CODBOD（不同于硅烷類無磷前處理），不含受環(huán)保限定的、甚至有毒性的重金屬成分，無廢渣處理，操作過程中使用到更少的化學(xué)品，容易進入處理線內(nèi)部 （室溫、無蒸汽），符合 ISO 14001要求；三是質(zhì)量可靠，它相當于鐵系磷化+鈍化，涂裝后優(yōu)良的成型性，無碎屑（納米陶瓷膜層硬于磷化膜層），均勻的膜層（例如，噴嘴的間距不再重要），長時間工藝停頓情況下無閃銹，換槽時更靈活。

美國依科公司的 FLEXIBONDTM型硅烷系處理劑。世界硅烷偶聯(lián)劑在金屬表面處理的應(yīng)用研究工作方面的鼻祖、美國辛辛那提大學(xué)教授Dr. Wim van Ooij（威廉）擔(dān)任該公司的技術(shù)總監(jiān)（Chief Technology Officer）。該公司產(chǎn)品目前通過杭州五源公司在中國總代理銷售。

合肥華清公司于2007年8月推出磷化替代產(chǎn)品“華清水”，2008年底產(chǎn)品定型投放市場。這種產(chǎn)品屬硅烷偶聯(lián)劑成膜型，以該公司自行開發(fā)的復(fù)合型超支化硅烷偶聯(lián)劑為主要成膜物質(zhì)，不同與一般的硅烷偶聯(lián)型處理劑產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有的特點——環(huán)保：徹底摒棄磷酸鹽體系，不含磷及重金屬，pH值中性，可直接排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；方便：使用過程中無沉渣產(chǎn)生，不改造原有設(shè)備，槽液易添加、維護，對水質(zhì)要求不高；通用：適宜冷熱板、鑄鐵、帶鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件共線生產(chǎn)，適合電泳、噴塑等涂裝工藝；省錢：常溫使用，甚至是低溫使用，綜合成本低于磷化，可完全替代磷化；性優(yōu)：成膜性能優(yōu)于磷化膜，停線時間長，適合與電泳、噴塑等多種涂裝工藝配套使用；領(lǐng)先：克服鋯系磷化替代材質(zhì)適應(yīng)面窄、成本高等缺陷，突破硅烷磷化替代不能處理后水洗的限制。

河北利佳克公司（美資企業(yè)），其替代磷化產(chǎn)品有納米陶瓷鋯系（LZ-4356 型及LZ-4368型）和復(fù)合硅烷系（LZ-6155型及 LZ-6115型）兩大類，據(jù)稱在華北地區(qū)有銷售。

另外，其他磷化替代工藝的研究還有：日本株式會社放電精密加工研究所遠藤康彥、酒井富男發(fā)明的無鉻金屬表面處理劑；日本油漆株式會社島倉俊明等人發(fā)明的非鉻酸鹽金屬表面處理劑；日本株式會社日礦材料大內(nèi)高志等人發(fā)明的金屬表面處理劑。

發(fā)展前瞻

業(yè)內(nèi)專家稱，隨著人們對環(huán)境保護的越來越重視，環(huán)保涂裝取代傳統(tǒng)涂裝已經(jīng)成為了一種趨勢和發(fā)展方向，而且這個發(fā)展速度正隨著中國家電行業(yè)的日漸成熟而越來越快。劉萬青表示，近一兩年，國內(nèi)家電企業(yè)環(huán)保意識普遍增強，對環(huán)保涂裝前處理工藝的接受度大大提高，預(yù)計未來2~3年內(nèi)，磷化替代處理工藝將取代傳統(tǒng)工藝 30%~40%的份額。

漢高有關(guān)負責(zé)人則表示，未來環(huán)保涂裝需要依靠涂裝化學(xué)品、設(shè)備和三廢處理的共同配合，因此相關(guān)廠家、供應(yīng)商之間的合作也會越來越緊密。“漢高近年來也在很多項目上與諸如粉末涂料供應(yīng)商阿克蘇諾貝爾、涂裝設(shè)備供應(yīng)商豐裕、粉末噴槍供應(yīng)商金馬展開密切合作，共同實踐、推動環(huán)保涂裝工藝的發(fā)展。”該負責(zé)人稱。

“ 雖然硅烷等納米轉(zhuǎn)化膜是未來幾年取代磷化比較理想的工藝，但是并不是涂裝技術(shù)發(fā)展的終點。”上海凱密特爾化學(xué)品有限公司銷售主管陳勝認為，無論是汽車車身板還是家電板，現(xiàn)在采用的涂裝工藝一般是：脫脂、磷化前處理、電泳，但是在新技術(shù)不斷發(fā)展逐漸成熟的過程中，新的涂裝工藝會改變?yōu)椋好撝?、納米轉(zhuǎn)化膜、電泳。隨著科技的不斷發(fā)展，人們總是在尋求更加簡單、短小、更經(jīng)濟的處理方式，科學(xué)家們走在技術(shù)發(fā)展的前列，凱密特爾等前處理公司已經(jīng)開始著手新的“二合一”的技術(shù)，這種新技術(shù)可以講涂裝工藝簡化為：脫脂、“二合一”涂層。

這種“二合一”的工藝將金屬前處理和電泳合二為一，簡化了涂裝工藝，減少了操作步驟，減小了設(shè)備數(shù)量及占地面積，在技術(shù)實現(xiàn)上也存在可行性，是涂裝業(yè)很有前途的發(fā)展趨勢。

陳勝稱，金屬工業(yè)也在不斷發(fā)展，鍍鋅層的質(zhì)量也在不斷提高，質(zhì)量更好的鍍鋅層及后續(xù)的轉(zhuǎn)化涂層及耐腐蝕保護涂層的工藝也會相應(yīng)的不斷改進。未來，家電廠可以從鋼廠買來可直接使用的耐腐蝕性能良好的鋼板，生產(chǎn)工藝將更精簡、更環(huán)保，成本也將更低。

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