金属表面硅烷化处理在家电行业中的应用

盐水性能。由试验结果可看出，在盐水浸泡500小时后各种处理的试片都无变化。由此可知，各种处理方式对于工件的耐盐水腐蚀性能无明显差别。为检验各种处理工艺的附着力表现，对经过500小时盐水（5%浓度）浸泡试验后的试片进行附着力比较实验，具体实施为图4所示。 铁系磷化 锌系磷化 硅烷化

通过附着力比较试验结果后可以明显看到，铁系磷化可剥离宽度较锌系磷化与硅烷化差别明显。铁系磷化为大面积可剥离，而锌系磷化与硅烷化处理板其可剥离宽度基本为零。因此可明显看出锌系磷化和硅烷化处理与漆膜附着力相当，同时两者附着力明显优于铁系磷化。采用硅烷化处理效果与锌系磷化效果在耐盐水及附着力方面相当。 2.5 盐雾试验比较

镀锌板目前因其本身具有较高耐腐蚀性能已被广大高质量家电企业所采用。为检验硅烷化处理对于镀锌板的耐腐蚀性能以及附着力表现，设计试验对镀锌试片采用各种前处理工艺，并对其喷涂相同厚度的粉末涂料进行涂装，通过500小时盐雾试验对其进行附着力比较。

根据GB/T10125人造气氛腐蚀试验--盐雾试验对试验镀锌试片进行500小时中性盐雾试验。试片漆膜平均厚度为70±2μm。对镀锌板进行附着力比较试验，同样用划刀延划叉部位向边缘部位剥离，考察其可剥离宽度。图5所示为此项试验结果。

普通锌系磷化 镀锌专用磷化 硅烷化

通过试验结果可以看出，普通锌系磷化可剥离宽度最大，镀锌专用磷化可剥离宽度较普通锌系磷化小，硅烷化可剥离宽度几乎为零，附着力表现最佳。由此可得出结论，在镀锌板上运用硅烷化处理工艺后，可显著提高镀锌板与漆膜间的附着力，提高镀锌涂装产品的质量。 2.6 温水浸泡比较

铝及铝合金材料本身具有重量轻、高强度等优点，目前已被家电零部件配套厂商所使用，传统的铝材表面处理主要为阳极氧化和铬钝化两种。但阳极氧化处理存在使用成本高，设备投入大等缺点，而铬钝化本身存在对环境的巨大危害性。硅烷处理本身为环保型处理产品，对环境友好，同时使用成本与铬钝化相当，大大低于阳极氧化成本，因此可看做为铝件涂装前处理的理想替代产品。 根据GB/T1720漆膜附着力测定法，对铝板进行不同处理并涂覆聚酯粉末涂料（厚度50±2μm），温水（40±2℃）浸泡1200小时后，对其进行划圈试验。.通过试验结果可以看出，未处理板为7级；铬钝化板为4级；硅烷处理板为1级。硅烷处理附着力最佳。

3 硅烷处理线设计 3.1 硅烷处理喷淋线设计 3.1.1 设计理念

为了适应国家对于环境日益严格的要求，涂装前处理线设计理念为无磷、不含重金属和亚硝酸盐、常温或降温处理的环保节能型涂装前处理线。其特点在于： 1．采用无磷脱脂，环保性好；

2．采用硅烷常温处理，无需加温，节省能源；

3．采用硅烷代替磷化，消除了磷和重金属污染，对环境友好；

脱脂剂采用无磷液体脱脂剂，较低温（40-45℃）处理；表面成膜工序采用硅烷处理剂，常温使用、不含磷和重金属、无渣、极短处理时间（5-60s），省去表调及成膜后水洗工序，提高生产效率、降低能耗、减少排放等方面具有明显优势的同时，该涂装前处理线另一特点是可共线处理冷轧板、镀锌板、铝及铝合金等多种基材。 3.1.2 工艺流程

冷轧板、镀锌板、铝板浸泡线工艺流程：

预脱脂→脱脂→水洗→水洗→(纯水洗)→硅烷处理→烘干→喷粉 镀锌板、铝板浸泡线工艺流程：

预脱脂→脱脂→水洗→水洗→(纯水洗)→硅烷处理→烘干→喷粉 因冷轧板本身没有镀锌层及表面氧化膜的保护，在工序间容易返锈。对于冷轧板喷淋线工艺流程可进行改进，烷处理前增加一步较低浓度的预硅烷处理过程。

冷轧板工艺流程：

预脱脂→脱脂→水洗→水洗→(纯水洗)→预硅烷处理→硅烷处理→烘干→喷粉

注：无纯水洗时，防腐蚀性能会有所降低。 3.1.3 喷淋硅烷处理工艺参数表 硅烷喷淋涂装前处理工艺参数表见表4

工位处理处理时温度（℃） 使用压力 名称 方式 间 预脱喷淋 40-45 ≥90秒 0.12-0.2Mpa 脂 脱脂 喷淋 40-45 水洗 喷淋 常温 水洗 喷淋 常温 纯水喷淋 常温 洗 硅烷喷淋 常温 处理 烘干 110-140 加热方喷嘴 式 板式换“V”型热器 喷嘴 板式换“V”型≥120秒 0.12-0.2Mpa 热器 喷嘴 “V”型≥30秒 0.12-0.2Mpa 无 喷嘴 “V”型≥30秒 0.08-0.13Mpa 无 喷嘴 ≥20秒 0.08-0.13Mpa 无 ≥20秒 0.08-0.13Mpa 无 ≥10分 钟 雾化喷嘴 雾化喷嘴 3.2 浸泡硅烷处理工艺参数表

硅烷浸泡涂装前处理工艺参数表见表5

处理方式 脱脂 浸泡 水洗 浸泡 水洗 浸泡 纯水洗 浸泡 硅烷处理 浸泡 晾干或烘 干 工位名称 温度 常温 常温 常温 常温 常温 处理时间 适宜 ≥30秒 ≥30秒 ≥20秒 ≥20秒 加热方式 无 无 无 无 无 常温 110-140℃ 适宜 4 典型硅烷处理使用方式 硅烷处理的典型工艺见表6。 表6 典型的硅烷处理工艺 工艺1 工艺2 硅烷处理剂（使用5.0% 浓度） 处理方式 浸泡,喷淋,滚涂 槽体材料 不锈钢, 玻璃工艺3 2.0-3.0% 工艺4 1.0-2.0% 0.5-1.5% 浸泡,喷淋,滚浸泡,喷淋,滚浸泡,喷淋,滚涂 涂 涂 不锈钢, 玻璃不锈钢, 玻璃不锈钢, 玻璃钢，塑料 控制参数 PH值 5.0-6.8 温度 常温 处理时间（秒） 5-120 适用材料 钢铁件 5 硅烷化性能检测 5.1 漆膜耐蚀性

钢，塑料 5.5-6.8 常温 5-120 镀锌件、铝件 钢，塑料 5.5-6.8 常温 5-120 不锈钢件 钢，塑料 5.5-6.8 常温 5-60 磷化后钝化 GB/T14293人造气氛腐蚀试验一般要求 GB/T10125人造气氛腐蚀试验盐雾试验 5.2 漆膜附着力

GB/T9286&ASTMD3359色漆和清漆漆膜的划格试验

GB/T5270金属基体上的金属覆盖层（电沉积层和化学沉积层）附着强度试验方法

GB/T1720漆膜附着力测定法 5.3漆膜耐水性

GB/T5209色漆和清漆耐水性的测定--浸水法