金屬涂裝前常溫鋯化處理節能技術

一、技術名稱：金屬涂裝前常溫鋯化處理節能技術

二、技術所屬領域及適用范圍：輕工行業 汽車、家電、機電、建材、裝備制造業、鋁型材、彩涂板等金屬制品行業

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

目前，我國用于金屬涂裝行業的磷化液年消耗量在200萬t以上。由于常溫磷化防腐性能指標不達標，所以約60%企業使用中溫磷化技術(50-60℃)，每噸磷化液升溫并維持工段溫度需10.6tce，能耗較高。應用該技術可實現節能量6萬tce/a，CO2減排約16萬t/a。

四、技術內容

1.技術原理

鋯化技術采用氟鋯酸作為主劑，利用氟鋯酸的水解反應在金屬基材表面形成一種化學性質穩定的無定型氧化物轉化膜；轉化膜依靠鋯化物與金屬基材牢固結合，同時，依靠鋯化液中的高分子化合物與涂層強烈結合，從而獲得高性能的金屬表面皮膜，從而達到優異的附著力和防腐能力。其在冷軋板上的成膜機理如反應方程式（1）、（2）所示。

Fe+3HF?FeF3+3/2H2         （1）

H2ZrF6+2H2O?ZrO2+6HF   （2）

通過反應方程式（1）的腐蝕反應，HF被消耗，使反應（2）的平衡向右移動形成ZrO2，膜的主要成分以Zr的氧化物和氫氧化物。在此過程中，Zr的氧化物和氫氧化物的羥基可與高分子化合物結合，常溫下可形成納米尺寸厚度的有機-無機雜化膜。

該技術采用鋯化液替代磷化液對金屬表面進行預處理，省略了磷化工藝中對槽液進行加熱處理的升溫環節，降低了能耗。

2.關鍵技術

在常溫條件下，鋯化技術對金屬表面處理的效果超越傳統的加熱磷化處理工藝。國內外現有的常溫鋯化技術廣泛存在金屬件二次腐蝕或返銹問題，該技術首次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程中，鈰摻雜入復合鋯化膜中，使形成的納米厚度鋯化膜在結構上更為致密均勻，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推廣中的過度腐蝕和返銹問題。在處理中低檔冷軋板時，返銹率小于0.5%，遠低于國際平均水平（約40%）。

3.工藝流程

金屬涂裝前常溫鋯化處理技術與傳統磷化工藝的流程對比見圖1、圖2。

傳統磷化工藝通常為：

預脫脂→脫脂→水洗→水洗→表調→中溫磷化（需加熱）→封閉→水洗→水洗→水洗→水洗→干燥；

采用鋯化節能技術，其工藝通常簡化為：

預脫脂→脫脂→水洗→水洗→常溫鋯化液處理（無需加熱）→水洗→干燥。