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氟鋯酸表面處理技術(shù)原理和應(yīng)用
來(lái)源：Chinese website | 發(fā)布時(shí)間：2023年04月26日
氟鋯酸表面處理技術(shù)原理、技術(shù)內(nèi)容以及應(yīng)用
1.氟鋯酸表面處理技術(shù)原理
鋯化技術(shù)采用氟鋯酸作為主劑，利用氟鋯酸的水解反應(yīng)在金屬基材表面形成一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無(wú)定型氧化物轉(zhuǎn)化膜；轉(zhuǎn)化膜依靠鋯化物與金屬基材牢固結(jié)合，同時(shí)，依靠鋯化液中的高分子化合物與涂層強(qiáng)烈結(jié)合，從而獲得高性能的金屬表面皮膜，從而達(dá)到優(yōu)良的附著力和防腐能力。其在冷軋板上的成膜機(jī)理如反應(yīng)方程式（1）、（2）所示。
Fe+3HF?FeF3+3/2H2 （1）
H2ZrF6+2H2O?ZrO2+6HF （2）
通過(guò)反應(yīng)方程式（1）的腐蝕反應(yīng)，HF 被消耗，使反應(yīng)（2）的平衡向右移動(dòng)形成ZrO2，膜的主要成分以Zr 的氧化物和氫氧化物。在此過(guò)程中，Zr 的氧化物和氫氧化物的羥基可與高分子化合物結(jié)合，常溫下可形成納米尺寸厚度的有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化膜。
該技術(shù)采用鋯化液替代磷化液對(duì)金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，省略了磷化工藝中對(duì)槽液進(jìn)行加熱處理的升溫環(huán)節(jié)，降低了能耗。
2.關(guān)鍵技術(shù)
在常溫條件下，鋯化技術(shù)對(duì)金屬表面處理的效果超越傳統(tǒng)的加熱磷化處理工藝。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的常溫鋯化技術(shù)廣泛存在金屬件二次腐蝕或返銹問(wèn)題，該技術(shù)將稀土元素鈰引入鋯化前處理工藝，鋯化液在與高分子化合物成膜過(guò)程中，鈰摻雜入復(fù)合鋯化膜中，使形成的納米厚度鋯化膜在結(jié)構(gòu)上更為致密均勻，可有效防止處理后金屬件的二次氧化，解決了常溫鋯化技術(shù)推廣中的過(guò)度腐蝕和返銹問(wèn)題。在處理中低檔冷軋板時(shí)，返銹率小于0.5%，遠(yuǎn)低于國(guó)際平均水平（約40%）。
3.工藝流程
金屬涂裝前常溫鋯化處理技術(shù)與傳統(tǒng)磷化工藝的流程對(duì)比見(jiàn)圖1、圖2。
傳統(tǒng)磷化工藝通常為：
預(yù)脫脂→脫脂→水洗→水洗→表調(diào)→中溫磷化（需加熱）→封閉→水洗→水洗→水洗→水洗→干燥；
采用鋯化節(jié)能技術(shù)，其工藝通常簡(jiǎn)化為：
預(yù)脫脂→脫脂→水洗→水洗→常溫鋯化液處理（無(wú)需加熱）→水洗→干燥。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
1．能耗：0.5tce/km2處理面積；
2．工段操作溫度：環(huán)境溫度（5～35℃）；
3．前處理槽容量：6t～200t；
4．廢水量（日）：＜3t，以6t處理槽計(jì)；
5．噴淋泵功率：44kW/h。
三、應(yīng)用案例
該技術(shù)適用于輕工行業(yè)、汽車(chē)、家電、機(jī)電、建材、裝備制造業(yè)、鋁型材、彩涂板等金屬制品行業(yè)，目前已在遼寧、浙江、江蘇、山東、天津、廣東等地進(jìn)行推廣應(yīng)用，其典型用戶(hù)有三菱重工，海爾（青島）空調(diào)機(jī)有限公司、海爾開(kāi)立冷凍設(shè)備有限公司、比亞迪汽車(chē)制造有限公司、日立電器有限公司、一汽大眾汽車(chē)有限公司、大連愛(ài)麗絲有限公司、廣州海信有限公司、中國(guó)船舶集團(tuán)、中國(guó)航空航發(fā)集團(tuán)、深圳富士康等企業(yè)。以建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)500萬(wàn)臺(tái)冷藏設(shè)備，3200萬(wàn)m2涂裝面積改造為例，對(duì)噴淋設(shè)備進(jìn)行改造，改造后每年可節(jié)能4080tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益472萬(wàn)元。
1.氟鋯酸表面處理技術(shù)原理
鋯化技術(shù)采用氟鋯酸作為主劑，利用氟鋯酸的水解反應(yīng)在金屬基材表面形成一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無(wú)定型氧化物轉(zhuǎn)化膜；轉(zhuǎn)化膜依靠鋯化物與金屬基材牢固結(jié)合，同時(shí)，依靠鋯化液中的高分子化合物與涂層強(qiáng)烈結(jié)合，從而獲得高性能的金屬表面皮膜，從而達(dá)到優(yōu)良的附著力和防腐能力。其在冷軋板上的成膜機(jī)理如反應(yīng)方程式（1）、（2）所示。
Fe+3HF?FeF3+3/2H2 （1）
H2ZrF6+2H2O?ZrO2+6HF （2）
通過(guò)反應(yīng)方程式（1）的腐蝕反應(yīng)，HF 被消耗，使反應(yīng)（2）的平衡向右移動(dòng)形成ZrO2，膜的主要成分以Zr 的氧化物和氫氧化物。在此過(guò)程中，Zr 的氧化物和氫氧化物的羥基可與高分子化合物結(jié)合，常溫下可形成納米尺寸厚度的有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化膜。
該技術(shù)采用鋯化液替代磷化液對(duì)金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，省略了磷化工藝中對(duì)槽液進(jìn)行加熱處理的升溫環(huán)節(jié)，降低了能耗。
2.關(guān)鍵技術(shù)
在常溫條件下，鋯化技術(shù)對(duì)金屬表面處理的效果超越傳統(tǒng)的加熱磷化處理工藝。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的常溫鋯化技術(shù)廣泛存在金屬件二次腐蝕或返銹問(wèn)題，該技術(shù)將稀土元素鈰引入鋯化前處理工藝，鋯化液在與高分子化合物成膜過(guò)程中，鈰摻雜入復(fù)合鋯化膜中，使形成的納米厚度鋯化膜在結(jié)構(gòu)上更為致密均勻，可有效防止處理后金屬件的二次氧化，解決了常溫鋯化技術(shù)推廣中的過(guò)度腐蝕和返銹問(wèn)題。在處理中低檔冷軋板時(shí)，返銹率小于0.5%，遠(yuǎn)低于國(guó)際平均水平（約40%）。
3.工藝流程
金屬涂裝前常溫鋯化處理技術(shù)與傳統(tǒng)磷化工藝的流程對(duì)比見(jiàn)圖1、圖2。
傳統(tǒng)磷化工藝通常為：
預(yù)脫脂→脫脂→水洗→水洗→表調(diào)→中溫磷化（需加熱）→封閉→水洗→水洗→水洗→水洗→干燥；
采用鋯化節(jié)能技術(shù)，其工藝通常簡(jiǎn)化為：
預(yù)脫脂→脫脂→水洗→水洗→常溫鋯化液處理（無(wú)需加熱）→水洗→干燥。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
1．能耗：0.5tce/km2處理面積；
2．工段操作溫度：環(huán)境溫度（5～35℃）；
3．前處理槽容量：6t～200t；
4．廢水量（日）：＜3t，以6t處理槽計(jì)；
5．噴淋泵功率：44kW/h。
三、應(yīng)用案例
該技術(shù)適用于輕工行業(yè)、汽車(chē)、家電、機(jī)電、建材、裝備制造業(yè)、鋁型材、彩涂板等金屬制品行業(yè)，目前已在遼寧、浙江、江蘇、山東、天津、廣東等地進(jìn)行推廣應(yīng)用，其典型用戶(hù)有三菱重工，海爾（青島）空調(diào)機(jī)有限公司、海爾開(kāi)立冷凍設(shè)備有限公司、比亞迪汽車(chē)制造有限公司、日立電器有限公司、一汽大眾汽車(chē)有限公司、大連愛(ài)麗絲有限公司、廣州海信有限公司、中國(guó)船舶集團(tuán)、中國(guó)航空航發(fā)集團(tuán)、深圳富士康等企業(yè)。以建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)500萬(wàn)臺(tái)冷藏設(shè)備，3200萬(wàn)m2涂裝面積改造為例，對(duì)噴淋設(shè)備進(jìn)行改造，改造后每年可節(jié)能4080tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益472萬(wàn)元。
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