化学预处理剂

    化学预处理剂 : 在金属涂装前,为了在金属表面形成 一层化学性的保护膜,而使用的一种化学药剂。 此种药剂所形成的膜与金属可以紧密结合,同 时在该膜上进行涂装时,与涂料也能紧密结合。 根据预处理的方法和材质不同,使用的预处理 剂也不同。现在常用的处理方法及预处理剂如 下表所示。

金属预处理剂

处理法 金属	磷酸盐法	铬酸盐法	其 他
钢铁	磷酸锌,磷 酸铁,磷酸 锌钙	铬酸盐(铬 酸铬)	铬酐 - 锌 粉,环氧富 锌涂料
锌,锌合 金	磷酸锌	铬酸盐,磷 酸铬酸盐	复合氧化膜
铝,铝合 金		铬酸盐,磷 酸铬酸盐	阳极氧化

(1) 磷酸锌处理剂。①钢铁用磷酸锌处理 剂。以磷酸、磷酸锌为主剂,然后配以硝酸盐、亚 硝酸盐、氯酸盐或溴酸盐等氧化剂而制成的水 溶液,再加入微晶化剂配制而成。也可以六偏磷 酸钠加入锌盐为主剂,再加入氧化剂及微晶化 剂配制而成。将钢铁浸入加热后的预处理剂水 溶液中,或将预处理液喷施在钢铁的表面,在钢 铁的表面即可生成化学薄膜。

Fe+2H₃PO₄→Fe(H₂PO₄)₂+H₂↑ (a)
Zn(H₂PO₄)₂→ZnHPO₄+H₃PO₄(b)
3ZnHPO₄→Zn₃(PO₄)₂↓+H₃PO₄(c)

在反应(a)中,磷酸使钢铁溶解,钢铁表面的pH 值升高,使反应(b)和(c)能够进行,在钢铁表面 析出不溶性的磷酸锌结晶而成膜。氧化剂将反 应(a)生成的H₂氧化成H₂O,表面膜就成为磷酸 锌水合物[Zn₃(PO₄)₂·4H₂O]及[Zn₃Fe (PO₄)₃·4H₂O]的混合物。通常,如果膜的厚度 增加,耐腐蚀性也增加,但表面膜与钢铁的粘附 性及涂料膜的光泽度降低。表面膜的结晶愈细, 涂料膜的光泽度及表面膜与钢铁的粘附性愈 好。②锌及锌合金用磷酸锌处理剂,处理剂的组 成、反应机理与①相同,但是Ni、Fe等重金属离 子被强化。熔融锌电镀时,可加入氟离子。
(2) 磷酸铁处理剂。以磷酸钠或磷酸铵为 主剂,并加入促进剂氯酸钠及溴酸钠等,以及表 面活性剂。表面膜是由[Fe₃H₃(PO₄)₄·4H₂O]及 [γ-Fe₂O₃]组成的非晶体。可用浸渍、喷涂、滚 压、TFS法对钢铁进行处理。表面膜的重量为 0.3～1.0g/m²,涂装后,粘附性好,但较磷酸锌 处理剂的防腐性差。
(3) 磷酸锌钙处理剂。以磷酸锌和磷酸钙 为主剂,其反应机理与磷酸锌处理剂相同。磷酸 锌钙表面膜适合作为钢铁处理剂,其组成 为[Zn₂Ca(PO₄)₂·2H₂O]、[Zn₃(PO₄)₂·4H₂O]、 [Zn₂Fe(PO₄)₂·4H₂O],粘附性好、耐热性及耐 腐蚀性强,可作为电镀涂料及粉体涂料。
(4) 铬酸盐处理剂。由铬酐及H₂SO₄、HCl、 H₂SiF₆、HF、HNO₃中任何一种或两种为主,若 将钢铁、锌、铝等金属浸入处理液中,金属开始 溶解,同时生成还原性的三价铬、三价铬与六价 铬的混合液,以铬酸铬的形式析出,而形成表面 膜,表面膜的组成以[xCr₂O₃·yCrO₃·2H₂O] 为主,再在其中配以铬酸盐及金属氧化物。
(5) 磷酸铬酸盐处理剂。以铬酐、磷酸、HF 或H₂SiF₆为主。再在铬酸铬表面膜中导入 CrPO₄。
(6) 复合氧化膜剂。这是为钢板镀锌而开 发的处理剂。由苛性碱、钴、镍、铁盐及含氧羧酸 盐等螯合剂所组成。表面膜的组成为Fe、Co等 重金属的复合膜,较磷酸锌表面膜的粘附性、加 工性好,但耐腐蚀性差。
除上述外,在钢铁处理时,也有采用三聚磷 酸钠者。