硅烷化表面處理後廢水中污染因子

『壹』 硅烷處理劑的槽液該如何控制

硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統磷化相比具有以下多個優點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調工序，槽液可重復使用。有效提高油漆對基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。

家電行業目前噴漆或噴粉前處理根據板材不同多採用磷化以及鉻鈍化處理。但以上兩種處理方法均存在較大缺陷。在環保方面：磷化含鋅、錳、鎳等重金屬離子並且含有大量的磷，鉻鈍化處理本身就含有嚴重毒性的鉻，已不能適應國家對於塗裝行業的環保要求。在使用成本方面：磷化處理過程中會產生大量磷化渣，需要一套除渣裝置與之配套。並且磷化使用溫度大多為30-50℃，因此還需要輔助加熱設備及熱源對磷化槽進行加熱。同時磷化及鉻鈍化後需要大量溢流水對工件進行漂洗。由於在環保性及使用成本方面存在缺陷，一種新型的環保、節能、低排放、低使用成本的噴漆前處理技術成為國內外廣大業內技術人員研究的重點。

使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設備、除渣槽、板框壓濾機及磷化污水處理等設備，節省設備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少20%-50%，更關鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統磷化的15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短，從而提高生產率，減少設備持續運作成本。

『貳』 金屬表面硅烷處理有什麼特點

硅烷化處理劑是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統磷化相比具有以下多個優點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調工序，槽液可重復使用。有效提高油漆對基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。

但以上兩種處理方法均存在較大缺陷。在環保方面：磷化含鋅、錳、鎳等重金屬離子並且含有大量的磷，鉻鈍化處理本身就含有嚴重毒性的鉻，已不能適應國家對於塗裝行業的環保要求。在使用成本方面：磷化處理過程中會產生大量磷化渣，需要一套除渣裝置與之配套。並且磷化使用溫度大多為30-50℃，因此還需要輔助加熱設備及熱源對磷化槽進行加熱。同時磷化及鉻鈍化後需要大量溢流水對工件進行漂洗。由於在環保性及使用成本方面存在缺陷，一種新型的環保、節能、低排放、低使用成本的噴漆前處理技術成為國內外廣大業內技術人員研究的重點。美國已於上世紀90年代就開始對金屬硅烷前處理技術進行理論研究，歐洲於上世紀90年代中期也開始著手對於硅烷進行試探性研究。我國在本世紀初迫於環保方面的巨大壓力，各大研究機構及生產企業也著手對硅烷進行研究。

『叄』 硅烷處理劑的硅烷處理與磷化的比較

硅烷處理與磷化及鉻鈍化比較在工位數量、處理條件、使用成本以及與漆膜附著力性能方面優勢明顯。並且在環保方面更適應國家對於各家電塗裝生產企業的要求，真正達到節能減排的目的。 硅烷化處理對傳統磷化處理在操作工藝上有所改進，在工藝過程方面現有磷化處理線無需改造即可投入硅烷化生產。表1對傳統磷化工藝和硅烷化處理進行比較。
表1 磷化與硅烷化工位布置比較 傳統磷化 硅烷化①預脫脂 ★ ★ ②脫脂 ★ ★ ③水洗 ★ ★ ④水洗 ★ ★ ⑤表調 ★ ☆ ⑥表面成膜 ★ ★ ⑦水洗 ★ ☆ ⑧水洗 ★ ☆ 註：★ 需要 ☆ 不需要
由表1可見，硅烷化處理與磷化處理相比較可省去表調及磷化後兩道水洗工序。因硅烷化處理時間短，因此在原有磷化生產線上無需設備改造，只需調整部分槽位功能即可進行硅烷化處理：（1）對於懸鏈輸送方式改造，可將①預脫脂、②脫脂、④水洗、保留；③水洗改為脫脂槽；⑤表調、⑥磷化改為水洗槽；⑦水洗改為硅烷化處理；⑧備用。在改換槽位功能的同時提高鏈速進行生產，以加快前處理生產節拍，提高生產率。改造後工位設置見圖2所示。
1.預脫脂 2.脫脂 3.脫脂 4.水洗 5.水洗 6.水洗 7.硅烷化 8備用
處理條件方面比較
傳統磷化處理因沉渣、含磷及磷化後廢水等環保問題，一直是各塗裝生產企業為之困擾的問題。隨著國家對環保及節能減排的重視程度不斷提高，在未來時間里，塗裝行業的環保及能耗問題會越來突出。硅烷技術的推出，對於整個塗裝行業的前處理環保及節能降耗問題，進行了革命性的改善。表2將傳統磷化與硅烷化處理的使用條件進行比較。
表2 磷化與硅烷化處理條件比較 傳統磷化 硅烷化 使用溫度 35-40℃ 常溫 處理過程是否產生沉渣 有 無 倒槽周期 3 -6個月 6-12個月 是否需要表調 有 無 處理後水洗 有 無 由表2可見，在使用溫度方面，由於硅烷成膜過程為常溫化學反應，因此在日常使用中槽液無需加熱即可達到理想處理效果。此方面與磷化處理比較，為應用企業節省了大量能源並減少燃料廢氣排放；另一方面硅烷化反應中無沉澱反應，所以在日常處理中不產生沉渣，消除了前處理工序中的固體廢物處理問題並有效地延長了槽液的倒槽周期；此外，硅烷化處理對前處理工位設置進行了優化，省去傳統表調及磷化後水洗工序。通過此項優化，大大減輕了塗裝企業的污水處理的壓力 因成膜原理的差異，硅烷化處理與磷化相比在使用溫度上就已有較大幅度的降低，省去表調工序。並且在其他涉及生產成本方面，硅烷化相比較磷化也有著明顯的優勢。表3在使用成本方面將硅烷化與磷化相比較。
表3 磷化與硅烷化使用成本比較 傳統磷化 硅烷化 配槽用量 60-70kg/噸 30-50kg/噸 每公斤濃縮液處理面積 30-40m 200-300m 處理時間 4-5min 0.5-2min 是否需要除渣槽 是 否 使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設備、除渣槽、板框壓濾機及磷化污水處理等設備，節省設備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少20%-50%，更關鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統磷化的15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短，從而提高生產率，減少設備持續運作成本。 因為各種磷化及硅烷化的成膜機理大有不同，因此金屬表面的膜層狀態及形貌也各不相同。從微觀形貌方面，通過電子掃描電鏡（SEM）圖3觀察可發現在金屬表面生成的膜層的區別。
金屬裸板 鐵系磷化
鋅系磷化 硅烷化
由以上電鏡照片可明顯看出，各種處理之間膜層形貌存在較大差異。其中鋅系磷化槽液主體成份是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促進劑等。形成的磷化膜層主體組成（鋼鐵件）成分為Zn3(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。相比較鋅系磷化而言，傳統鐵系磷化槽液主體組成：Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵工件）：Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大，磷化溫度高，處理時間長，膜孔隙較多，磷化晶粒呈顆粒狀。硅烷化處理為有機硅烷與金屬反應形成共價鍵反應原理，硅烷本身狀態不發生改變，因此在成膜後，金屬表面無明顯膜層物質生成。通過電鏡放大觀察，金屬表面已形成一層均勻膜層，該膜層較鋅系磷化膜薄，較鐵系磷化膜均勻性有很大提高此膜層即為硅烷膜。 冷軋板是目前家電企業用途最為廣泛的金屬材料，但冷軋板沒有鍍鋅板那樣的鍍鋅層、熱軋板的氧化皮及鋁板的氧化膜保護，因此冷軋板的耐腐蝕性能依賴於塗裝的保護。對已塗覆冷軋板試片採用500小時鹽水（5%濃度）浸泡試驗，檢驗各種經過不同前處理工藝靜電粉末噴塗後（漆膜平均厚度為50±2μm）的耐鹽水性能。由試驗結果可看出，在鹽水浸泡500小時後各種處理的試片都無變化。由此可知，各種處理方式對於工件的耐鹽水腐蝕性能無明顯差別。為檢驗各種處理工藝的附著力表現，對經過500小時鹽水（5%濃度）浸泡試驗後的試片進行附著力比較實驗，具體實施為圖4所示。
鐵系磷化 鋅系磷化 硅烷化
通過附著力比較試驗結果後可以明顯看到，鐵系磷化可剝離寬度較鋅系磷化與硅烷化差別明顯。鐵系磷化為大面積可剝離，而鋅系磷化與硅烷化處理板其可剝離寬度基本為零。因此可明顯看出鋅系磷化和硅烷化處理與漆膜附著力相當，同時兩者附著力明顯優於鐵系磷化。採用硅烷化處理效果與鋅系磷化效果在耐鹽水及附著力方面相當。 鍍鋅板目前因其本身具有較高耐腐蝕性能已被廣大高質量家電企業所採用。為檢驗硅烷化處理對於鍍鋅板的耐腐蝕性能以及附著力表現，設計試驗對鍍鋅試片採用各種前處理工藝，並對其噴塗相同厚度的粉末塗料進行塗裝，通過500小時鹽霧試驗對其進行附著力比較。
根據GB/T10125人造氣氛腐蝕試驗--鹽霧試驗對試驗鍍鋅試片進行500小時中性鹽霧試驗。試片漆膜平均厚度為70±2μm。對鍍鋅板進行附著力比較試驗，同樣用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離，考察其可剝離寬度。圖5所示為此項試驗結果。
普通鋅系磷化 鍍鋅專用磷化 硅烷化
通過試驗結果可以看出，普通鋅系磷化可剝離寬度最大，鍍鋅專用磷化可剝離寬度較普通鋅系磷化小，硅烷化可剝離寬度幾乎為零，附著力表現最佳。由此可得出結論，在鍍鋅板上運用硅烷化處理工藝後，可顯著提高鍍鋅板與漆膜間的附著力，提高鍍鋅塗裝產品的質量。 鋁及鋁合金材料本身具有重量輕、高強度等優點，目前已被家電零部件配套廠商所使用，傳統的鋁材表面處理主要為陽極氧化和鉻鈍化兩種。但陽極氧化處理存在使用成本高，設備投入大等缺點，而鉻鈍化本身存在對環境的巨大危害性。硅烷處理本身為環保型處理產品，對環境友好，同時使用成本與鉻鈍化相當，大大低於陽極氧化成本，因此可看做為鋁件塗裝前處理的理想替代產品。
根據GB/T1720漆膜附著力測定法，對鋁板進行不同處理並塗覆聚酯粉末塗料（厚度50±2μm），溫水（40±2℃）浸泡1200小時後，對其進行劃圈試驗。.通過試驗結果可以看出，未處理板為7級；鉻鈍化板為4級；硅烷處理板為1級。硅烷處理附著力最佳。

『肆』 硅烷化反應原理

金屬表面處理環保新技術——硅烷化處理

[摘要] 硅烷化處理是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。在塗裝行業，塗裝前的表面處理以磷化為主，硅烷化處理與傳統磷化相比具有節能、環保和降低成本的優點。本文簡述了硅烷化處理的特點、基本原理、施工工藝等。

[關鍵詞] 硅烷；表面處理；磷化
硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統磷化相比具有以下多個優點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調工序，槽液可重復使用。有效提高油漆對基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材
0 基本原理
硅烷含有兩種不同化學官能團，一端能與無機材料（如玻璃纖維、硅酸鹽、金屬及其氧化物）表面的羥基反應生成共價鍵；另一端能與樹脂生成共價鍵，從而使兩種性質差別很大的材料結合起來，起到提高復合材料性能的作用。硅烷化處理可描述為四步反應模型，（1）與硅相連的3個Si-OR基水解成Si-OH；（2）Si-OH之間脫水縮合成含Si-OH的低聚硅氧烷；（3）低聚物中的Si-OH與基材表面上的OH形成氫鍵；（4）加熱固化過程中伴隨脫水反應而與基材形成共價鍵連接，但在界面上硅烷的硅羥基與基材表面只有一個鍵合，剩下兩個Si-OH或者與其他硅烷中的Si-OH縮合，或者游離狀態。
為縮短處理劑現場使用所需熟化時間，硅烷處理劑在使用之前第一步是進行一定濃度的預水解。
①水解反應：
在水解過程中，避免不了在硅烷間會發生縮合反應，生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷過少，硅烷處理劑現場的熟化時間延長，影響生產效率；低聚硅氧烷過多，則使處理劑渾濁甚至沉澱，降低處理劑穩定性及影響處理質量。

②縮合反應：

成膜反應是影響硅烷化質量的關鍵步驟，成膜反應進行的好壞直接影響塗膜耐蝕性及對漆膜的附著力。因此，對於處理劑的PH值等參數控制顯的尤為重要。並且對於硅烷化前的工件表面狀態提出了更高的要求：1、除油完全；2、進入硅烷槽的工件不能帶有金屬碎屑或其他雜質；3、硅烷化前處理最好採用去離子水。

③成膜反應：

其中R為烷基取代基，Me為金屬基材

成膜後的金屬硅烷化膜層主要由兩部分構成：其一即在金屬表面，硅烷處理劑通過成膜反應形成反應③產物，二是通過縮合反應形成大量反應②產物，從而形成完整硅烷膜，金屬表面成膜狀態微觀模型可描述為圖1所示結構。

1 硅烷處理與磷化的比較

隨著塗裝行業中環保壓力的逐漸增大，環保型塗裝前處理產品以代替傳統磷化如今顯的尤為重要。硅烷前處理技術做為磷化替代技術之一，目前已引起了世界塗裝行業的廣泛關注。與傳統磷化相比，硅烷處理技術具有環保性（無有毒重金屬離子）、低能耗（常溫使用）、低使用成本（每公斤處理量為普通磷化的5-8倍），無渣等優點。

美國已於上世紀90年代就開始對金屬硅烷前處理技術進行理論研究，歐洲於上世紀90年代中期也開始著手對於硅烷進行試探性研究。我國在本世紀初迫於環保方面的巨大壓力，各大研究機構及生產企業也著手對硅烷進行研究。

1.1 工位工序方面比較

硅烷化處理對傳統磷化處理在操作工藝上有所改進，在工藝過程方面現有磷化處理線無需改造即可投入硅烷化生產。表1對傳統磷化工藝和硅烷化處理進行比較。
傳統磷化硅烷化
傳統磷化 硅烷化
①預脫脂 ★ ★
②脫脂 ★ ★
③水洗 ★ ★
④水洗 ★ ★
⑤表調 ★ ☆
⑥表面成膜 ★ ★
⑦水洗 ★ ☆
⑧水洗 ★ ☆
註：★—需要☆—不需要
表1 磷化與硅烷化工位布置比較
由表1可見，硅烷化處理與磷化處理相比較可省去表調及磷化後兩道水洗工序。因硅烷化處理時間短，因此在原有磷化生產線上無需設備改造，只需調整部分槽位功能即可進行硅烷化處理：（1）對於懸鏈輸送方式改造，可將①預脫脂、②脫脂、④水洗、保留；③水洗改為脫脂槽；⑤表調、⑥磷化改為水洗槽；⑦水洗改為硅烷化處理；⑧備用。在改換槽位功能的同時提高鏈速進行生產，以加快前處理生產節拍，提高生產率。
1.2 處理條件方面比較
傳統磷化處理因沉渣、含磷及磷化後廢水等環保問題，一直是各塗裝生產企業為之困擾的問題。隨著國家對環保及節能減排的重視程度不斷提高，在未來時間里，塗裝行業的環保及能耗問題會越來突出。硅烷技術的推出，對於整個塗裝行業的前處理環保及節能降耗問題，進行了革命性的改善。表2將傳統磷化與硅烷化處理的使用條件進行比較。
傳統磷化 硅烷化
使用溫度 35-40℃ 常溫
處理過程是否產生沉渣 有 無
倒槽周期 3 -6個月 6-12個月
是否需要表調 有 無
處理後水洗 有 無
表2 磷化與硅烷化處理條件比較
由表2可見，在使用溫度方面，由於硅烷成膜過程為常溫化學反應，因此在日常使用中槽液無需加熱即可達到理想處理效果。此方面與磷化處理比較，為應用企業節省了大量能源並減少燃料廢氣排放；另一方面硅烷化反應中無沉澱反應，所以在日常處理中不產生沉渣，消除了前處理工序中的固體廢物處理問題並有效地延長了槽液的倒槽周期；此外，硅烷化處理對前處理工位設置進行了優化，省去傳統表調及磷化後水洗工序。通過此項優化，大大減輕了塗裝企業的污水處理的壓力。
1.3 使用成本方面比較
因成膜原理的差異，硅烷化處理與磷化相比在使用溫度上就已有較大幅度的降低，省去表調工序。並且在其他涉及生產成本方面，硅烷化相比較磷化也有著明顯的優勢。表3在使用成本方面將硅烷化與磷化相比較。
傳統磷化
配槽用量 60-70kg/噸 30-50kg/噸
每公斤濃縮液處理面積 30-40m2 200-300m2
處理時間 4-5min 0.5-2min
是否需要除渣槽 是 否
表3 磷化與硅烷化使用成本比較
使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設備、除渣槽、板框壓濾機及磷化污水處理等設備，節省設備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少20%-50%，更關鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統磷化的15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短，從而提高生產率，減少設備持續運作成本。
1.4 微觀形貌比較
因為各種磷化及硅烷化的成膜機理大有不同，因此金屬表面的膜層狀態及形貌也各不相同。從微觀形貌方面，通過電子掃描電鏡（SEM）圖3觀察可發現在金屬表面生成的膜層的區別。
金屬裸板 鐵系磷化
鋅系磷化 硅烷化
由以上電鏡照片可明顯看出，各種處理之間膜層形貌存在較大差異。其中鋅系磷化槽液主體成份是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促進劑等。形成的磷化膜層主體組成（鋼鐵件）成分為Zn3(PO4)2•4H2O、Zn2Fe(PO4)2•4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。相比較鋅系磷化而言，傳統鐵系磷化槽液主體組成：Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵工件）：Fe5H2(PO4)4•4H2O,磷化膜厚度大，磷化溫度高，處理時間長，膜孔隙較多，磷化晶粒呈顆粒狀。硅烷化處理為有機硅烷與金屬反應形成共價鍵反應原理，硅烷本身狀態不發生改變，因此在成膜後，金屬表面無明顯膜層物質生成。通過電鏡放大觀察，金屬表面已形成一層均勻膜層，該膜層較鋅系磷化膜薄，較鐵系磷化膜均勻性有很大提高此膜層即為硅烷膜。
1.5 鹽水浸泡試驗比較比較
冷軋板是目前用途最為廣泛的金屬材料，在每個行業都有大規模的應用，但冷軋板沒有鍍鋅板那樣的鍍鋅層、熱軋板的氧化皮及鋁板的氧化膜保護，因此冷軋板的耐腐蝕性能依賴於塗裝的保護。對已塗覆冷軋板試片採用500小時鹽水（5%濃度）浸泡試驗，檢驗各種經過不同前處理工藝靜電粉末噴塗後（漆膜平均厚度為50±2μm）的耐鹽水性能。由試驗結果可看出，在鹽水浸泡500小時後各種處理的試片都無變化。由此可知，各種處理方式對於工件的耐鹽水腐蝕性能無明顯差別。為檢驗各種處理工藝的附著力表現，對經過500小時鹽水（5%濃度）浸泡試驗後的試片進行附著力比較實驗。具體實施為圖4所示，用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離，考察其可剝離寬度。
鐵系磷化 鋅系磷化 硅烷化
通過附著力比較試驗結果後可以明顯看到，鐵系磷化可剝離寬度較鋅系磷化與硅烷化差別明顯。鐵系磷化為大面積可剝離，而鋅系磷化與硅烷化處理板其可剝離寬度基本為零。因此可明顯看出鋅系磷化和硅烷化處理與漆膜附著力相當，同時兩者附著力明顯優於鐵系磷化。採用硅烷化處理效果與鋅系磷化效果在耐鹽水及附著力方面相當。
1.6 鹽霧試驗比較
鍍鋅板目前因其本身具有較高耐腐蝕性能已被廣大高質量家電及汽車企業所採用。為檢驗硅烷化處理對於鍍鋅板的耐腐蝕性能以及附著力表現，設計試驗對鍍鋅試片採用各種前處理工藝，並對其噴塗相同厚度的粉末塗料進行塗裝，通過500小時鹽霧試驗對其進行附著力比較。
根據GB/T10125-1997人造氣氛腐蝕試驗--鹽霧試驗對試驗鍍鋅試片進行500小時中性鹽霧試驗。試片漆膜平均厚度為70±2μm。對鍍鋅板進行附著力比較試驗，同樣用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離，考察其可剝離寬度。圖5所示為此項試驗結果。
普通鋅系磷化 鍍鋅專用磷化 硅烷化
通過試驗結果可以看出，普通鋅系磷化可剝離寬度最大，鍍鋅專用磷化可剝離寬度較普通鋅系磷化小，硅烷化可剝離寬度幾乎為零，附著力表現最佳。由此可得出結論，在鍍鋅板上運用硅烷化處理工藝後，可顯著提高鍍鋅板與漆膜間的附著力，提高鍍鋅塗裝產品的質量。
2 處理方式
工件處理方式，是指工件以何種方式與槽液接觸達到化學預處理之目的，包括全浸泡式、全噴淋式、噴淋浸泡組合式、刷塗式等。它主要取決於工件的幾何尺寸及形狀、場地面積、投資規模、生產量等因素的影響。例如幾何尺寸復雜的工件，不適合於噴淋方式；油箱、油桶類工件在液體中不易沉入，因而不適合於浸泡方式。
2.1 全浸泡方式
將工件完全浸泡在槽液中，待處理一段時間後取出，完成除油或硅烷化等目的的一種常見處理方式，工件的幾何形狀繁簡各異，只要液體能夠到達的地方，都能實現處理目標，這是浸泡方式的獨特優點，是噴淋、刷塗所不能比擬的。其不足之處，是沒有機械沖刷的輔助使用。並且象連續懸掛輸送工件時，除工件在槽內運行時間外，還有工件上下坡時間，因而使設備增長，場地面積和投資增大，並且工序間停留時間較長，易引起工序間返銹，影響硅烷化質量。
2.2 全噴淋方式
用泵將液體加壓，並以0.1～0.2Mpa的壓力使液體形成霧狀，噴射在工件上達到處理效果。優點是生產線長度縮短，相應節首了場地、設備、不足之處是，幾何形狀較復雜的工件，像內腔、拐角處等液體不易到達，處理效果不好，因此只適合於處理幾何形狀簡單的工件。並且能有效的減小首次投槽費用。
2.3 噴淋-浸泡結合式
噴淋-浸泡結合式，一般是在某道工序時，工件先是噴淋，然後入槽浸泡，出槽後再噴淋，所有的噴淋、浸泡均是同一槽液。這種結合方式即保留了噴淋的高效率，提高處理速度，又具有浸泡過程，使工件所有部位均可得到有效處理。因此噴淋-浸泡結合式前處理即能在較短時間內完成處理工序，設備佔用場地也相對較少，同時又可獲得滿意的處理效果。在硅烷化處理中可考慮脫脂工序採用噴淋-浸泡結合式。
2.4 刷塗方式
直接將處理液通過手工刷塗到工件表面，來達到化學處理的目的，這種方式一般不易獲得很好的處理效果，在工廠應用較少。對於某些大型、形狀較簡單的工件，可以考慮用這種方式。
3 工藝流程
根據硅烷化的用途及處理板材不同，分為不同的工藝流程。
3.1 鐵件、鍍鋅件
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
3.2 鋁件
預脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
3.3 磷化後鈍化
有銹工件：
預脫脂——水清洗——脫脂除銹「二合一」¬——水清洗——中和——表調——磷化——水洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理。
無銹工件：
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——表調——磷化——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理。
3.4 工件防銹
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾
4 典型硅烷處理使用方式
硅烷處理的典型工藝見表4。
工藝1 工藝2 工藝3 工藝4
硅烷處理劑（使用濃度） 5.0% 2.0-3.0% 1.0-2.0% 0.5-1.5%
處理方式 浸泡,噴淋,滾塗 浸泡,噴淋,滾塗 浸泡,噴淋,滾塗 浸泡,噴淋,滾塗
槽體材料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料
控制參數
PH值 5.0-6.8 5.5-6.8 5.5-6.8 5.5-6.8
溫度 常溫 常溫 常溫 常溫
處理時間（秒） 5-120 5-120 5-120 5-60
適用材料 鋼鐵件 鍍鋅件、鋁件 不銹鋼件 磷化後鈍化
表4 典型的硅烷處理工藝
5 工藝設計上幾點注意事項
在工藝設計中有些小地方應該十分注意，即使有些是與設備設計有關的，如果考慮不周，將會對生產線的運行及工人操作產生很多不利的影響，如工序間隔時間，溢流水洗，工件的工藝孔，槽體及加熱管材料等。
5.1 工序間隔時間
各個工序間的間隔時間如果太長，會造成工件在運行過程中二次生銹，最好設有工序間水膜保護，可減少生銹。生銹泛黃泛綠的工件，嚴重影響硅烷化效果，造成工件泛黃，不能形成完整的硅烷膜，所以應盡量縮短工序間的間隔時間。工序間的間隔時間若太短，工件存水處的水，不能完全有效的瀝干，產生串槽現象，特別在噴淋方式時，會產生相互噴射飛濺串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破壞。因此在考慮工序間隔時，應根據工件幾何尺寸、形狀選擇一個恰當的工序間隔時間。
5.2 溢流水清洗
提倡溢流水洗，以保證工件充分清洗干凈，減少串槽現象。溢流時應該從底部進水，對角線上部開溢流孔溢流。
5.3 工件工藝孔
對於某些管形件或易形成死角存水的工件，必須選擇適當的位置鑽好工藝孔，保證水能在較短的時間內充分流盡。否則會造成串槽或者要在空中長時間瀝干，產生二次生銹，影響硅烷化效果。
6 硅烷化性能檢測
1 漆膜耐蝕性
GB/T14293-1998 人造氣氛腐蝕試驗一般要求
GB/T10125-1997 人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗
2 漆膜附著力
GB9286-1998&ASTMD3359 色漆和清漆漆膜的劃格試驗
GB5270-85 金屬基體上的金屬覆蓋層（電沉積層和化學沉積層）附著強度試驗方法
3 漆膜耐水性
GB5209-85 色漆和清漆耐水性的測定--浸水法

『伍』 硅烷化處理的詳情

一、金屬表面硅烷化處理的機理：
硅烷是一類含硅基的有機/無機雜化物，其基本分子式為：R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團，R'是有機官能團。
硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在：
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
硅烷水解後通過其SiOH基團與金屬表面的MeOH基團(Me表示金屬)的縮水反應而快速吸附於金屬表面。
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
一方面硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵。一般來說，共價鍵間的作用力可達700kJ/tool，硅烷與金屬之間的結合是非常牢固的；另一方面，剩餘的硅烷分子通過SiOH基團之間的縮聚反應在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網狀結構的硅烷膜[2]。
該硅烷膜在烘乾過程中和後道的電泳漆或噴粉通過交聯反應結合在一起，形成牢固的化學鍵。這樣，基材、硅烷和油漆之間可以通過化學鍵形成穩固的膜層結構。
二、金屬表面硅烷處理的特點
(1)硅烷處理中不含鋅、鎳等有害重金屬及其它有害成分。鎳已經被證實對人體危害較大，世界衛生組織(WHO)規定，2016年後鎳需達到零排放，要求磷化廢水、磷化蒸氣、磷化打磨粉塵中不得含鎳。
(2)硅烷處理是無渣的。渣處理成本為零，減少設備維護成本。
磷化渣是傳統磷化反應的必然伴生物。比如一條使用冷軋板的汽車生產線，每處理1輛車(以100m2計)，就會產生約600g含水率為50%的磷化渣，一條10萬輛車的生產線每年產生的磷化渣就有60t。
(3)不需要亞硝酸鹽促進劑，從而避免了亞硝酸鹽及其分解產物對人體的危害。
(4)產品消耗量低，僅是磷化的5%～10%。
(5)硅烷處理沒有表調、鈍化等工藝過程，較少的生產步驟和較短的處理時間有助於提高工廠的產能，可縮短新建生產線，節約設備投資和佔地面積。
(6)常溫可行，節約能源。硅烷槽液不需要加溫，傳統磷化一般需要35～55℃。
(7)與現有設備工藝不沖突，無需設備改造而可直接替換磷化；與原有塗裝處理工藝相容，能與目前使用的各類油漆和粉末塗裝相匹配。
三、工藝流程
根據硅烷化的用途及處理板材不同，分為不同的工藝流程。它的處理工藝，比以前的磷化，要求很嚴格。
(1)鐵件、鍍鋅件
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
(2) 鋁件
預脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
四、常用的硅烷試劑
BSA N,O-Bis(trimethylsiyl)acetamide N,O-雙(三甲基硅烷基)乙醯胺
BSTFA Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide 雙(三甲基硅烷基)三氟乙醯胺DMDCS Dimethyldichlorosilane 二甲基二氯硅烷HMDS 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazane 1,1,1,3,3,3,-六甲基二硅烷MTBSTFA N-(ter-Butyldimethylsilyl)-N-methyltrifluoroacetamide N-(特丁基二甲基硅烷基)-N-甲基三氟乙醯胺TBDMCS t-Butyldimethyl chlorosilane 特丁基二甲基氯硅烷TFA Trifluoroacetic acid 三氟乙酸TMCS Trimethylchlorosilane 三甲基氯硅烷TMSDEA Trimethylsilyldiethylamine 三甲基硅烷基二乙胺TMSI Trimethylsilylimidazole 三甲基硅烷咪唑

『陸』 硅化和硅烷化是不是一回事

1、硅烷技術是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程，從而生成一種超薄硅烷有機膜的技術，該膜具有優良的耐腐蝕性，和對塗料有優良附著力。

2、相比磷化，硅烷有何無可比擬的優勢：
（1）更環保不含磷、無有害重金屬顯著降低廢水處理成本
（2）省去表調和鈍化環節，提升生產效率，節約人工
（3）單位面積劑處理成本更優化，處理時間更短，清槽頻次更低，能耗更低
（4）生產更加靈活，可共線處理多種金屬
（5）操作更簡單，工藝參數控制更便捷
3、工藝流程
鋅系磷化
預脫脂-脫脂-水洗-水洗-表調-磷化-水洗-水洗-鈍化-水洗-乾燥
硅烷/陶化
脫脂-水洗-純水洗-硅烷-純水洗-乾燥
節省表調、鈍化兩道工序，5個工位，原有生產線可直接升級，改造費用低
常州君合科技是一家專業生產硅烷溶液的高新技術，年生產力達2萬余噸，遠銷世界十幾個國家和地區，在國內也享有高知名度和良好的口碑。

『柒』 硅烷處理時環保的嗎

硅烷/陶化劑系列
金屬表面硅烷處理技術是塗裝前處理環保節能新技術，具有常溫、無磷無渣無毒、工藝簡單流程短、成本低等傳統磷化無可相比的特點，是由有機硅烷為主體，高分子防銹材料等助劑復合而成的，工件經處理後，在金屬表面吸附超薄（50-500nm）的類似於磷化晶體的三維網狀結構的有機硅烷膜層，同時在界面形成結合力很強的Si-0-Me共價鍵，可將金屬表面和有機塗層偶合，具有很好的附著力，可用於各種鋼鐵、合金、不銹鋼等材質塗裝前處理，取代傳統磷化，六價鉻鈍化處理。
產品特點

無磷無渣、無重金屬離子、無ROHs禁用物質，能達到污水零排放的要求
金屬使用硅烷處理劑後表面形成納米級有機硅烷膜50-500nm， 完全替換傳統磷化膜，磷化液重量通常為2-3g/㎡，而有機硅烷膜0.1g/㎡，相差20多倍
使用操作方法較簡單，僅需控制PH值和電導率，避免了磷化處理中的游離酸、總酸、促進劑、鋅、鎳的含量及溫度等繁瑣的技術控制參數
Si-0-Me共價鍵結合力強，表面防護膜穩定，產品防護性能好
循環使用，節約成本，常溫操作，降低能耗
適用范圍：
適用於在鋼鐵、鍍鋅板、鋅及鋁合金材料表面納米硅烷處理
理化性質：
1、外觀：無色透明液體； 2、開槽溫度：2-3%
3、處理溫度：常溫； 4、處理時間：0.5-2min
5、PH值：8.5-9； 6、處理方式：噴淋/浸泡
7、電導率：250-400μS/cm 8、保質期：12個月
工藝流程：
脫脂劑→主脫脂→水洗→水洗→納米硅烷→烘乾
使用維護：
1. 槽液配製：向槽內加4/5水（可選擇純水（電導率≤10μS/cm）），然後按20-30KG/m³的用量配比，充分攪拌後加水至工作液浮面，檢測並調節電導率及PH至值要求值即可；
2. 槽液管理：工作過程中PH值偏高於要求值時可用PH調節劑調整，濃度降低時（處理量300-400㎡/L），用比色計測定工作液濃度，調整濃度3-5%；
3. 其它：當槽液出現懸浮混濁時可採用聚丙烯精密過濾機＜25μm循環過濾，清理槽液，嚴重混濁時，建議更換槽液。
注意事項：
1. 嚴格控制PH值在工藝范圍內（特別是鋅鋁合金件）
2. 若槽液PH值小於4.0時，其工件與塗層附著力會降低
測試方法：
1. 硅烷膜防護性能可以借用磷化膜的防護性能測試方法（游鹼滴定法，比色計法）；
2. 工件硅烷膜可採用百格/重擊等方法測試及採用讀數顯微鏡觀察表面膜裝框
3. 金屬表面硅烷處理膜成膜連續性可用X-射線螢光法測試，或硅烷處理成膜檢測劑