【行业】 汽车、家电行业金属表面前处理技术发展动向 2014-06-27 涂装精英圈
在家电生产过程中，为了使金属材料表面具有防锈、抗腐蚀能力，首先需要对镀锌板、冷轧板等金属板材进行金属表面前处理。近年来，随着生产制造环保要求的提高以及技术进步，金属表面前处理技术快速发展，磷化液将逐步被淘汰的应用趋势备受家电企业的关注。
由于家电产品的多数金属工件对防腐有着较高的要求，一直以来，行业内比较普遍的解决方案是在金属涂装前处理工艺中，使用一种化学与电化学(简称为磷化液)反应形成磷酸盐化学转化膜(这个过程简称为磷化，所形成的磷酸盐转化膜称为磷化膜)，它和后道涂装一起，保护金属表面长时间不发生锈穿等问题。
这种磷化膜既可以给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属腐蚀，又可以用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。另外在金属冷加工处理中还可以起到减少摩擦的作用。经过多年的发展和应用实践，磷化已发展成为具有工艺简单、性能好和成本低等特点的成熟前处理方法。
不过，磷化的高能耗、高污染的特性也制约传统磷化的应用。2011年中国政府和公众都认识到，中国的经济发展需要吸取发达国家在工业化过程中的教训，不能以无节制地消耗环境和资源作为代价，需要转变以环境换发展的经济增长方式，这就要求有良好的可持续发展模式。由此，“十二五”规划把推广环保节能技术列入发展方向之一。“随着大家认识的提高和先行者的示范效应，未来将会有更多的企业采用环保前处理新技术。我们预计，今后几年，行业内传统磷化产品将逐步被环保产品所取代，这是一个大的趋势。”
随着日益严峻的环保压力不断增加，表面处理行业必定向更环保的方向发展，不论是当前还是未来，环保前处理(非磷化)产品的市场势必会发展壮大。
“目前，家电行业对环保型前处理(非磷化)工艺均有一定了解，大家对使用环保型前处理(非磷化)工艺替代传统的磷化前处理工艺的方向也有了一致的认识，可以说目前国内家电企业对环保型前处理(非磷化)工艺的接受度非常高，需求也十分迫切。”
与原有的磷化工艺相比，现有环保前处理(非磷化)工艺仍存在一些问题。比如，由于国内的生产企业所用的钢材材质差异很大，现有环保前处理(非磷化)工艺无法适应多种板材;某些环保前处理(非磷化)工艺对水质要求较高，给企业增加了设备投入和运行成本;经过环保前处理(非磷化)工艺处理的工件水洗后容易出现返锈现象，返工率和报废率较高。“总的来说，用于替代涂装前处理磷化的新兴工艺都存在着这样或那样的质量缺陷，尚不能完全满足磷化替代工业化生产的需要。”
有业内人士认为，尽管磷化后的金属表面性能很好，但是有的行业暂时还不能替代。不过在家电行业，环保前处理(非磷化)工艺完全可以替代磷化工艺，国内外企业的大量使用已经证明了这一点。经过几年的推广，目前国内主要大型家电企业已经进行了环保前处理(非磷化)产品的替换，只有一部分中小型企业仍在使用传统磷化产品。
国内家电企业对非磷化产品从最初的观望到有初步认识、再到切换使用，对环保前处理(非磷化)产品拥有的环保低能耗特性越来越感兴趣。
那些已经使用环保前处理(非磷化)产品的企业切实体会到了其在环保、节能等方面所带来的好处。 “2010年，我们公司对家电企业的几个主
要生产区域进行了市场调研和客户走访。结果显示，在局部地区，例如合肥，拥有前处理涂装线的家电企业基本上全部以环保前处理(非磷化)产品替代了磷化产品。即使目前依旧使用磷化产品的企业也尝试使用过、或者至少听说过可替代磷化产品的环保前处理产品”。
“目前从全球范围来讲，应用磷化前处理最多的主要是汽车行业。因为汽车具有需要适应各种严酷环境的特性，对涂装质量的要求最高，所以涂装界有‘汽车能用的，其他行业也可以用’的共识。我司已经成功地将硅烷工艺应用在汽车行业。我们在马来西亚等地区汽车生产线完成了硅烷工艺的切换并投入批量生产，已有20多万辆轿车使用了硅烷技术”。
近年来，原材料价格的不断上涨对家电企业的压力越来越大，环保前处理(非磷化)产品的综合成本与传统磷化产品相比有一定优势。总体来看，环保前处理(非磷化)产品单位面积的处理费用及综合成本都要低于传统磷化产品，这也是家电企业能够接受新技术的一个重要原因。
2011年，原材料的价格上涨将带动金属前处理产品的价格走高。在磷、锌和镍等传统磷化主要原材料成本不断上升的推动下，预计磷化液的价格将上涨。市场上环保前处理(非磷化)产品的价格水平由于受资源价格上涨的影响也会略有上升。不过，随着硅烷产品销售量的大幅提高，我们正在努力消化原材料价格上升带来的成本增加，努力保持价格平稳。”南京科润有关负责人也表示，未来的一段时间内，该公司将尽可能保持环保前处理(非磷化)产品的价格相对稳定。
环保前处理(非磷化)产品应用趋势
目前，环保前处理(非磷化)产品以基于纳米陶瓷的锆系产品(陶化剂)和基于有机硅烷偶联剂的硅烷产品为主，国内外均有厂家进行这两类产品的开发和推广。已在国内推广并使用。我司目前应用于中国家电市场的产品是第三代硅烷产品，产品应用范围广泛，性能优良，与电泳漆的配套性优异，同时运行稳定，控制简便，对环境友好，可全面取代目前的传统锌系磷化工艺。
据了解，国内市场销售的环保前处理(非磷化)产品水平参差不齐。南京科润有关负责人认为，这主要由于一些国内环保前处理(非磷化)产品生产厂家对锆系产品的原理理解片面，主观认为研制相对简单，因此，很多供应商短时间内就开发出此类产品并进行了上线运行。但通过现场调研发现，有些产品在使用中存在工艺运行不稳定、成膜质量不稳定以及倒槽时间短等问题。
“其实，锆化产品的研制并不如想象中简单，要考虑很多因素，需对配方进行持续的优化和改进，一个成熟的锆化产品需要通过一个严谨的研发体系，经过大量的实验室实验和现场应用才能获得。”
另外，解决市场上环保前处理(非磷化)产品鱼龙混杂的办法不是没有。“我认为，可以制定环保前处理(非磷化)产品行业标准。经过环保前处理(非磷化)的金属，第一，膜层要均匀、肉眼可见，结晶致密、连续，不挂灰。可解决生产管理不便的问题。第二，成膜耐水性好，水洗后在室内常温下自然晾干不返锈。可解决生产中工件死角积水返锈的问题。第三，工件经10%盐酸酸洗20分钟后仍能形成颜色均匀的可见膜层，且水洗后在室内常温下自然晾干不返锈。可解决酸洗板不能正常成膜的问题。第四，工件成膜后能耐3%氯化钠溶液浸泡1小时无锈点出现。可解决成膜耐蚀性不好的问题。第五，工件成膜后能在常温下耐PH值12的氢氧化钠溶液浸泡1小时。可解决成膜与电泳涂料配套性不好的问题。”
对于未来环保前处理(非磷化)产品的发展趋势，未来的技术发展趋势是产品涂装质量更高，使用更便捷，能耗更低，对环境更友好。”目前我司推出了硅烷偶联剂前处理技术，以适应不同的生产环境和质量要求，此外，还将陆续研究和开发除了硅烷以外的新型材料。业内有关知名人士则认为，环保前处理产品的发展趋势是方便操作、适应处理多种材质、有较高的防腐性能和涂料的附着力强。
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