镀锌件涂装前处理
（提高附着力、增加盐雾、增加耐侯性）
镀锌件涂装的原理
锌是一种活泼金属，在空气中，会迅速生成致密的氧化薄膜，延缓腐蚀速度。再者，锌的标准电极电位比铁负，当受到介质腐蚀形成原电池时，锌作为阳极，会被腐蚀溶解，保护钢铁基体。加之，镀锌成本低廉，因此，镀锌被广泛用于钢铁防护。
以前镀锌层、涂层往往都单独作为防护层。随着工业的不断发展，质量要求的不断提高，人们逐渐考虑将两种防护措施融合，提高防护能力，延长产品的使用寿命。于是，很多人考虑在镀层上涂装，希望融合镀层与涂层的防腐性，进一步加强防护层的防腐能力。特别是室外设施，例如我司经常遇到的变压器散热片、防火门、配电柜、高速路隔离栏等，也有一些室内高档设备，例如空调、冰箱外壳等。
双层防护结构的理想状态是：锌与铁基牢固结合，涂层与锌层牢固结合，锌层的缺陷由涂层掩盖，涂层的缺陷由锌层补充。当表层涂层存在缺陷或局部破损时，锌层作为候补防护层，避免铁基体被腐蚀。如图一。
镀锌件涂装理想结构 涂层破损，锌层作为候补防护层
图一 镀锌件涂装原理
镀锌件涂装面临的问题
实际生产应用中，人们发现：在锌上作涂装并不是件容易的事，涂层脱落是常见现象，根本不能实现“涂层+锌层”的理想防护体系，反而影响工件外观（如图二）。
图二 镀锌层上直接涂装效果
其原因在于锌的活泼易氧化。
锌防护层的通常来源有：电镀锌、热镀锌（又叫热浸锌）、热喷锌。
电镀锌是在缺氧条件下（溶液中）的还原产物，受空气影响小，活性高。因此，一般都需要做完出光和钝化才算电镀工作完成。以抑制电镀锌层本身的活性，避免
其暴露在空气和潮气中的部分迅速氧化水合成白粉。由于电镀锌过程中的人工电场控制性较强，锌层的表面平整度和光亮度较高，其后涂装的附着力问题较大。
热镀锌和热喷锌施工方法都在500℃上下的高温空气中完成。由于锌层形成温度较高，空气充足，表面会迅速形成一个高温厌氧的较致密氧化锌膜（原理类似钢铁在高温状态下形成的四氧化三铁），其本身对空气和水就有一定的惰性。因此，大多情况下，热镀锌和热喷锌后，不需要再钝化。热镀锌和热喷锌工艺的自然性较强，因此，锌层的表面平整度和光亮度不会太高，其后涂装的临时附着力较电镀锌稍好。
但在热镀锌热喷锌层上做过涂装的人都会发现：刚做的涂层，临时附着力还较好，但经过较长时间放置，或室外放置几天后，涂层附着力迅速下降，甚至出现整片暴口脱落，这与在热轧钢材上直接后涂装的现象很相似，其原理也基本一致。
在热镀锌或热喷锌表面直接后涂装，主要附着力来源于表面的粗糙度，涂层的实际附着点是在表面的致密氧化锌膜上，而致密氧化锌膜组成的刚性结构很强，抵抗变形的能力极弱，几乎没有形变应力调节能力。在储存或室外条件下，工件因受温度变化而收缩膨胀，产生的应力足以使外涂层着接点大量崩脱。
传统镀锌涂装前处理
涂装前处理是解决涂层附着力的有效措施，因此，在镀锌件涂装面临问题时，人们自然会想到前处理。人们曾经尝试过的前处理手段包括：粗化、磷化、硅丸皮膜剂等，但改善效果有限，并且还出现一些副作用：
一、粗化
粗化的办法主要是用钢丝刷在光滑的镀锌面上打磨出刷痕，以增加涂层与锌层的有效接触面积，增加涂层与锌层的着接点。
锌上的粗化痕迹光滑，对与板面平行力有很好的抗拒作用，对垂直板面的力抗拒能力很弱，对拉拔、弯折等的附着力改善是十分有限的。
粗化只是物理改良，锌层与涂层的界面不具备抗盐雾扩散腐蚀能力，因此，粗化对盐雾基本没有提高。
二、磷化
磷化是钢铁涂装前处理的常用前处理手段，在钢铁涂装上有很好的效果，因此，人们自然会想到将磷化用到镀锌涂装前处理。但实际应用中却面临太多问题：
1、锌对酸非常敏感，磷化液PH 一般在1~3，磷化同时，锌层也在快速溶解，锌层破坏严重。
2、锌的快速溶解，导致磷化膜与锌层界面架空严重，结合力远不如铁件磷化。
3、大量锌溶解进入磷化液， Zn含量剧增，磷化膜挂灰严重，沉渣量也远远高于钢铁磷化，不得不频繁清渣、倒槽。使用成本也远高于铁件磷化。
4、磷化的污染问题是行业难题，锌件磷化的污染问题比铁件更严重。 2+
图三 镀锌件磷化效果
三、硅烷皮膜剂
硅烷皮膜剂是一种新兴的表面处理技术，是通过有机硅膜的亲金属和亲涂层的特性，实现涂层与金属的牢固结合。
但该技术的大规模工业实用性现在仍待考察，其中最大的问题是溶液耐污染能力。轻微的电解质污染就会造成硅烷凝聚，造成溶液报废。因此，通常要求工件清洗非常干净，并且经过一次纯水清洗，工业生产难度非常大。
我司704X 系列镀锌涂装前处理产品
我司704X 系列镀锌涂装前处理产品是应市场要求开发的产品。该产品是以我司自创的金属表面螯合技术为成膜机理，通过我司自主研发的螯合功能剂与锌原子螯合，形成致密的前处理膜层，通过该膜层的强界面偶联能力，达到提高涂层附着力，增加盐雾，提高耐候性等目的。我司704X 系列涂装前处理原理如图四。
图四 704X系列涂装前处理原理
我司704X 系列产品具有如下特点：
1、基本不破坏锌层。我司产品是以锌原子为中心，形成螯合前处理膜，对锌层无破坏。（注：如果是经过钝化处理的镀锌层，钝化层有微弱破坏。）
2、界面偶联能力强，避免涂层脱落问题。涂层与前处理层是通过化学螯合，牢固附着在前处理层上，涂层附着力非常好（国标划格拉拔0级）。
3、增加涂层盐雾时间。前处理层有很强的抗横向腐蚀能力，中性盐雾（NSS ）时间500小时以上。
4、增加涂层耐侯性。前处理层有很好的应力过度能力，避免在长期的温度变化下，因温度应力作用导致涂层脱落。
5、产品环保无毒，过SGS 认证。
6、工作液使用简单，浸泡、喷淋、涂刷均可。
7、工作液维护方便，处理过程基本无沉渣，省去了倒槽清渣等烦琐工作，避免渣聚积堵塞管道。
8、常温处理，节能降耗。
由于各厂家使用的镀锌工艺差异，钝化工艺不同，其产品表面的惰化程度也有差异。因此，我司分别用704XT1、704XT2、704XT3来适应各种条件：
704XT1：适应高钝化光亮镀锌件涂装前使用，解决其涂层附着力问题。 704XT2：适应低钝化镀锌件涂装前使用，解决其涂层附着力问题。
704XT3：适应无钝化镀锌件涂装前使用，解决其涂层附着力问题。
涂装前处理的作用
涂装前处理应具备提高附着力、增加盐雾、提高耐侯性三大作用。这三大作用分别针对的问题分别是：
一、附着力
附着力是保证涂层与基体牢固结合，保证防护体系完整性，同时保持工件外观统一性，是涂装质量的基础。如果附着力不好，涂层就起不到防护作用，不但失去了涂装的意义，还影响工件的美观。
我司涂装前处理产品是通过化学螯合成膜，前处理膜是以锌层为基础长出来的，与锌层结合力非常好，前处理与涂层是通过化学键与有机涂层发生界面偶联，结合力远大于物理力。因此，我司产品对涂装附着力的提高非常明显，画格拉拔达0级，拉力实验可达8Kg （锌上直接涂装一般只能达到画格拉拔3级，拉力实验4Kg 以下）。
二、盐雾
盐雾是检测涂层抗横向腐蚀扩散能力的，体现产品在涂层存在缺陷或出现轻微破损时，腐蚀的扩散速度。
盐雾时间长短与前处理关系非常密切，要求前处理层自身有很强的抗横向腐蚀能力，还要保证涂层的附着力好。
如果涂层附着力好，但前处理膜抗横向腐蚀能力差，那么，腐蚀会沿前处理层迅速扩散，导致涂层脱落（如图）。
如果涂层附着力不好，前处理层抗横向腐蚀能力再强盐雾时间也很短。盐水会
沿疏松的涂层缝隙渗透到前处理层正面，形成纵向腐蚀，前处理层很薄，抗纵向腐蚀能力是很弱的（如图）。
我司涂装前处理层兼具优异的抗横向腐蚀能力和提高涂层附着力能力，因此，盐雾时间比一般前处理产品长得多（如图）。
三、耐侯性
涂层耐侯性分两部分：
其一，涂层自身耐老化能力。涂层在受温度、光线、腐蚀气体或液体等影响，自身的老化速度，这部分耐侯性取决于涂料质量。涂层老化表现为硬化、龟裂、粉化等。
其二，耐温度形变应力能力。温度变化造成材料形变，金属和涂层的膨胀系数相差很大，形变过程中产生内应力，如果应力得不到消减，涂层与基材的着接点就会崩脱，造成涂层附着力降低，甚至出现涂层脱落。室外设备由于温度变化幅度更大，温度应力损害更大。
我司涂装前处理层具有很强的应力调整能力，涂层与基材在温度形变时产生的应力，通过前处理层的调整过渡，被大大消减，失去原有的破坏能力。即使在温差变化频繁的室外，也能保持涂层长期紧密的附着在工件上，大大增强了涂层耐侯性。
成都亚先晶泰新材料有限公司 技术部
镀锌件涂装前处理
（提高附着力、增加盐雾、增加耐侯性）
镀锌件涂装的原理
锌是一种活泼金属，在空气中，会迅速生成致密的氧化薄膜，延缓腐蚀速度。再者，锌的标准电极电位比铁负，当受到介质腐蚀形成原电池时，锌作为阳极，会被腐蚀溶解，保护钢铁基体。加之，镀锌成本低廉，因此，镀锌被广泛用于钢铁防护。
以前镀锌层、涂层往往都单独作为防护层。随着工业的不断发展，质量要求的不断提高，人们逐渐考虑将两种防护措施融合，提高防护能力，延长产品的使用寿命。于是，很多人考虑在镀层上涂装，希望融合镀层与涂层的防腐性，进一步加强防护层的防腐能力。特别是室外设施，例如我司经常遇到的变压器散热片、防火门、配电柜、高速路隔离栏等，也有一些室内高档设备，例如空调、冰箱外壳等。
双层防护结构的理想状态是：锌与铁基牢固结合，涂层与锌层牢固结合，锌层的缺陷由涂层掩盖，涂层的缺陷由锌层补充。当表层涂层存在缺陷或局部破损时，锌层作为候补防护层，避免铁基体被腐蚀。如图一。
镀锌件涂装理想结构 涂层破损，锌层作为候补防护层
图一 镀锌件涂装原理
镀锌件涂装面临的问题
实际生产应用中，人们发现：在锌上作涂装并不是件容易的事，涂层脱落是常见现象，根本不能实现“涂层+锌层”的理想防护体系，反而影响工件外观（如图二）。
图二 镀锌层上直接涂装效果
其原因在于锌的活泼易氧化。
锌防护层的通常来源有：电镀锌、热镀锌（又叫热浸锌）、热喷锌。
电镀锌是在缺氧条件下（溶液中）的还原产物，受空气影响小，活性高。因此，一般都需要做完出光和钝化才算电镀工作完成。以抑制电镀锌层本身的活性，避免
其暴露在空气和潮气中的部分迅速氧化水合成白粉。由于电镀锌过程中的人工电场控制性较强，锌层的表面平整度和光亮度较高，其后涂装的附着力问题较大。
热镀锌和热喷锌施工方法都在500℃上下的高温空气中完成。由于锌层形成温度较高，空气充足，表面会迅速形成一个高温厌氧的较致密氧化锌膜（原理类似钢铁在高温状态下形成的四氧化三铁），其本身对空气和水就有一定的惰性。因此，大多情况下，热镀锌和热喷锌后，不需要再钝化。热镀锌和热喷锌工艺的自然性较强，因此，锌层的表面平整度和光亮度不会太高，其后涂装的临时附着力较电镀锌稍好。
但在热镀锌热喷锌层上做过涂装的人都会发现：刚做的涂层，临时附着力还较好，但经过较长时间放置，或室外放置几天后，涂层附着力迅速下降，甚至出现整片暴口脱落，这与在热轧钢材上直接后涂装的现象很相似，其原理也基本一致。
在热镀锌或热喷锌表面直接后涂装，主要附着力来源于表面的粗糙度，涂层的实际附着点是在表面的致密氧化锌膜上，而致密氧化锌膜组成的刚性结构很强，抵抗变形的能力极弱，几乎没有形变应力调节能力。在储存或室外条件下，工件因受温度变化而收缩膨胀，产生的应力足以使外涂层着接点大量崩脱。
传统镀锌涂装前处理
涂装前处理是解决涂层附着力的有效措施，因此，在镀锌件涂装面临问题时，人们自然会想到前处理。人们曾经尝试过的前处理手段包括：粗化、磷化、硅丸皮膜剂等，但改善效果有限，并且还出现一些副作用：
一、粗化
粗化的办法主要是用钢丝刷在光滑的镀锌面上打磨出刷痕，以增加涂层与锌层的有效接触面积，增加涂层与锌层的着接点。
锌上的粗化痕迹光滑，对与板面平行力有很好的抗拒作用，对垂直板面的力抗拒能力很弱，对拉拔、弯折等的附着力改善是十分有限的。
粗化只是物理改良，锌层与涂层的界面不具备抗盐雾扩散腐蚀能力，因此，粗化对盐雾基本没有提高。
二、磷化
磷化是钢铁涂装前处理的常用前处理手段，在钢铁涂装上有很好的效果，因此，人们自然会想到将磷化用到镀锌涂装前处理。但实际应用中却面临太多问题：
1、锌对酸非常敏感，磷化液PH 一般在1~3，磷化同时，锌层也在快速溶解，锌层破坏严重。
2、锌的快速溶解，导致磷化膜与锌层界面架空严重，结合力远不如铁件磷化。
3、大量锌溶解进入磷化液， Zn含量剧增，磷化膜挂灰严重，沉渣量也远远高于钢铁磷化，不得不频繁清渣、倒槽。使用成本也远高于铁件磷化。
4、磷化的污染问题是行业难题，锌件磷化的污染问题比铁件更严重。 2+
图三 镀锌件磷化效果
三、硅烷皮膜剂
硅烷皮膜剂是一种新兴的表面处理技术，是通过有机硅膜的亲金属和亲涂层的特性，实现涂层与金属的牢固结合。
但该技术的大规模工业实用性现在仍待考察，其中最大的问题是溶液耐污染能力。轻微的电解质污染就会造成硅烷凝聚，造成溶液报废。因此，通常要求工件清洗非常干净，并且经过一次纯水清洗，工业生产难度非常大。
我司704X 系列镀锌涂装前处理产品
我司704X 系列镀锌涂装前处理产品是应市场要求开发的产品。该产品是以我司自创的金属表面螯合技术为成膜机理，通过我司自主研发的螯合功能剂与锌原子螯合，形成致密的前处理膜层，通过该膜层的强界面偶联能力，达到提高涂层附着力，增加盐雾，提高耐候性等目的。我司704X 系列涂装前处理原理如图四。
图四 704X系列涂装前处理原理
我司704X 系列产品具有如下特点：
1、基本不破坏锌层。我司产品是以锌原子为中心，形成螯合前处理膜，对锌层无破坏。（注：如果是经过钝化处理的镀锌层，钝化层有微弱破坏。）
2、界面偶联能力强，避免涂层脱落问题。涂层与前处理层是通过化学螯合，牢固附着在前处理层上，涂层附着力非常好（国标划格拉拔0级）。
3、增加涂层盐雾时间。前处理层有很强的抗横向腐蚀能力，中性盐雾（NSS ）时间500小时以上。
4、增加涂层耐侯性。前处理层有很好的应力过度能力，避免在长期的温度变化下，因温度应力作用导致涂层脱落。
5、产品环保无毒，过SGS 认证。
6、工作液使用简单，浸泡、喷淋、涂刷均可。
7、工作液维护方便，处理过程基本无沉渣，省去了倒槽清渣等烦琐工作，避免渣聚积堵塞管道。
8、常温处理，节能降耗。
由于各厂家使用的镀锌工艺差异，钝化工艺不同，其产品表面的惰化程度也有差异。因此，我司分别用704XT1、704XT2、704XT3来适应各种条件：
704XT1：适应高钝化光亮镀锌件涂装前使用，解决其涂层附着力问题。 704XT2：适应低钝化镀锌件涂装前使用，解决其涂层附着力问题。
704XT3：适应无钝化镀锌件涂装前使用，解决其涂层附着力问题。
涂装前处理的作用
涂装前处理应具备提高附着力、增加盐雾、提高耐侯性三大作用。这三大作用分别针对的问题分别是：
一、附着力
附着力是保证涂层与基体牢固结合，保证防护体系完整性，同时保持工件外观统一性，是涂装质量的基础。如果附着力不好，涂层就起不到防护作用，不但失去了涂装的意义，还影响工件的美观。
我司涂装前处理产品是通过化学螯合成膜，前处理膜是以锌层为基础长出来的，与锌层结合力非常好，前处理与涂层是通过化学键与有机涂层发生界面偶联，结合力远大于物理力。因此，我司产品对涂装附着力的提高非常明显，画格拉拔达0级，拉力实验可达8Kg （锌上直接涂装一般只能达到画格拉拔3级，拉力实验4Kg 以下）。
二、盐雾
盐雾是检测涂层抗横向腐蚀扩散能力的，体现产品在涂层存在缺陷或出现轻微破损时，腐蚀的扩散速度。
盐雾时间长短与前处理关系非常密切，要求前处理层自身有很强的抗横向腐蚀能力，还要保证涂层的附着力好。
如果涂层附着力好，但前处理膜抗横向腐蚀能力差，那么，腐蚀会沿前处理层迅速扩散，导致涂层脱落（如图）。
如果涂层附着力不好，前处理层抗横向腐蚀能力再强盐雾时间也很短。盐水会
沿疏松的涂层缝隙渗透到前处理层正面，形成纵向腐蚀，前处理层很薄，抗纵向腐蚀能力是很弱的（如图）。
我司涂装前处理层兼具优异的抗横向腐蚀能力和提高涂层附着力能力，因此，盐雾时间比一般前处理产品长得多（如图）。
三、耐侯性
涂层耐侯性分两部分：
其一，涂层自身耐老化能力。涂层在受温度、光线、腐蚀气体或液体等影响，自身的老化速度，这部分耐侯性取决于涂料质量。涂层老化表现为硬化、龟裂、粉化等。
其二，耐温度形变应力能力。温度变化造成材料形变，金属和涂层的膨胀系数相差很大，形变过程中产生内应力，如果应力得不到消减，涂层与基材的着接点就会崩脱，造成涂层附着力降低，甚至出现涂层脱落。室外设备由于温度变化幅度更大，温度应力损害更大。
我司涂装前处理层具有很强的应力调整能力，涂层与基材在温度形变时产生的应力，通过前处理层的调整过渡，被大大消减，失去原有的破坏能力。即使在温差变化频繁的室外，也能保持涂层长期紧密的附着在工件上，大大增强了涂层耐侯性。
成都亚先晶泰新材料有限公司 技术部