矽烷陶化劑:鋼鐵在進行塗裝前通常需要進行前處理，包括除油、除銹等工藝，化 -百科知識中文網

背景

鋼鐵在進行塗裝前通常需要進行前處理，包括除油、除銹等工藝，化學前處理方法通常還要在鋼鐵的表面形成一層化學轉化膜，該轉化膜既有一定的防腐能力，可以避免零件在噴塗前短暫的時間內返銹，也可以增加零件表面的粗糙度，增強塗料與基底的結合力。目前大部分採用的是磷化工藝，隨著節能減排的不斷推進，新型無磷轉化膜（陶化膜）正在悄然取代傳統的磷化膜。陶化液應該就是所謂的鋯系、鋯鈦系、矽烷系、鋯矽烷系等。

當前汽車前處理行業充滿挑戰和競爭，隨著環保法規的日益嚴格、能源和原材料成本的日益增加，以及勞動力成本的上漲，促使原材料供應商不斷進行技術創新。氧化鋯轉化膜技術的發明，給汽車前處理行業帶來了全新的發展前景。

矽烷陶化劑

組成

1.矽烷處理劑

水溶液中通常以水解的形式存在：矽烷水解後通過其SiOH基團與金屬表面的MeOH基（M表示金屬）的縮水反應而快速吸附於金屬表面；一方面矽烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵。

Si(OR)3+H2O----------Si(OH)+3ROH (1)

Si(OH)+MOH-----------SiOM+ H2O (2)

一般來說，共價鍵問的作用力可達70010，矽烷與金屬之間的結合是非常牢固的；另一方面，剩餘的矽烷分子通過SiOH基團之間的縮聚反應在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網狀結構的矽烷膜。該矽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、矽烷和油漆之間可以通過化學鍵形成穩固的膜層結構。

陶化原理

1）酸的侵蝕使金屬表面H+濃度降低：Fe-2e—Fe2+，2H++2e—2[H]

2）納米矽促進反應加速：

[Si]：ZrO2+4[H]—[Zr]+2H2O

式中[Si]為納米矽，[Zr]為還原產物，納米矽為反應活化體，加快了反應速度，進一步導致金屬表面H+濃度急劇下降，生成的[Zr] 成為成膜晶核。

3）鋯酸根的兩級離解：

H2ZrF6+H+—ZrF62-+2H+

由於表面的H+濃度急劇下降，導致鋯酸根各級離解平衡向右移動，最終為ZrF6-。

4）鋯酸鹽沉澱結晶成膜：當表面離解出的ZrF6-，與溶解中的金屬離子Fe2+達到溶度積常數Ksp時，就會形成鋯酸鹽沉澱。

Fe2++ ZrF62-+H2O — FeZrF6+2H20

鋯酸鹽沉澱與水分子一起形成成膜物質，以[Zr]為膜晶核不斷堆積，晶核繼續長大成為晶粒，無數個晶粒堆積形成轉化膜。矽烷化處理和陶化處理都可稱之為無磷成膜處理，目前市場上還有其它方式的無磷成膜處理方法，這些新技術與矽烷化或陶化處理有很多相似之處，一般都含有微量甚至不含重金屬和磷酸鹽，不需要表調，可處理多種板材等，處理時間短，可以提高生產效率，在節能減排方面具有相當大的優勢，無磷成膜技術必將成為未來鋼鐵表面化學轉化膜的主要處理方式。

陶化工藝流程

預脫脂→主脫脂→ 水洗 → 純水洗 →皮膜（陶化）→ 純水洗 →烘乾→ 後處理

矽烷陶化劑

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