淺談幾種環(huán)保型金屬表面的處理工藝

單鑫

（哈爾濱市燃氣壓力容器檢驗所，哈爾濱 150090）

金屬表面處理是一個與各行業(yè)的發(fā)展密切相關的工藝技術，在過去幾十年里，關于金屬表面處理的技術發(fā)展速度飛快，出現(xiàn)了化學鍍、電鍍、表面清洗、磷化、噴涂等高科技工藝，然而在發(fā)展技術的同時，很多的科研機構和廠家都忽略了處理工藝的環(huán)境保護，使得在金屬表面處理作業(yè)中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題不能得到預防，無法做到事前控制，而是出現(xiàn)對環(huán)境、人體的危害之后采取事后的補救措施。一方面容易造成不良的社會影響，另一方面對企業(yè)來說也不經(jīng)濟，因此在提倡綠色生產(chǎn)以及循環(huán)經(jīng)濟的今天，發(fā)展環(huán)保型金屬表面處理工藝無疑具有重大的現(xiàn)實意義。

1 水性防腐涂層

在金屬表面進行涂刷溶劑型涂料可以獲得較為致密的涂層，但由于溶劑揮發(fā)會導致VOC超標，不符合環(huán)保的要求，因此應當取代。在實際工作中，用粉末涂料涂裝的方式可以有效降低有機溶劑的含量，并且成本較低，但是涂層的致密度不夠，因此限制了其實際應用效果。近年來，水性涂料用在金屬表面防腐涂層成為一種趨勢，由于水性涂料不含對人體有害的溶劑，并且成膜性好，施工簡單，對設備和工藝條件要求不高，因此可廣泛推廣。目前較為成功的成膜配方有水性丙烯酸氨基固化體系，固含量為40%的羥基乳液以及全甲醚化水性氨基樹脂。對于水性涂層的制備，可以采用手工涂刷的方式，也可采用噴涂工藝，其中手工涂刷的均勻性略差，但能保證不漏涂，因此可用在結構較復雜的金屬工件中。噴涂較為均勻，但是對拐角等隱蔽部位的處理效果不好，因此比較適合工件結構簡單的場合。

2 金屬表面硅烷化處理

硅烷化處理是一種在傳統(tǒng)磷化的基礎上改進后形成的一種無污染的表面處理工藝，其主要原料為有機硅烷，可廣泛用于各種金屬的表面處理，當前關于金屬表面硅烷化處理工藝的研究較多，發(fā)展速度很快。與磷化工藝相比，硅烷化處理在過程中不需要加熱，只需常溫即可進行，因此節(jié)省了燃料，與此同時也就間接降低了燃料燃燒過程產(chǎn)生的空氣污染，并且在整個工藝過程中沒有重金屬離子的參與，也不產(chǎn)生沉渣，因此對環(huán)境和人體無害，工藝成本較低，是普通磷化處理成本的20%以下。因此在世界各國已經(jīng)普遍認為硅烷化處理是代替?zhèn)鹘y(tǒng)磷化處理的重要技術之一。

在用硅烷化工藝進行金屬表面處理時，可以在金屬表面形成一層致密的保護膜，并且與金屬表面之間的附著力也較強，這主要是因為硅烷含有兩種不同的官能團，其中一個官能管可與金屬等無機物表面的羥基發(fā)生反應形成共價鍵，因此結合力較大，而另一個官能團能與樹脂形成共價鍵，因此使樹脂與金屬表面能夠緊密結合，再加上合理的涂裝工藝（如噴涂、刷涂、滾涂、浸泡等）就使得在金屬表面能夠形成一層均勻、致密并牢固的保護膜，達到耐腐蝕、氧化的目的。

3 無氰化鍍銅工藝

電鍍銅一般用于鑄模、鍍鎳、鍍鉻、鍍銀和鍍金的打底，在對金屬表面鍍銅時，一般傳統(tǒng)的鍍液內(nèi)都要含有氰化物，而氰化物對人體來說是有劇毒的物質(zhì)，一旦泄露到環(huán)境中也會對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，國內(nèi)外一直在致力于尋求一種無氰化鍍銅工藝，使鍍銅的過程能夠達到無害化、環(huán)保的要求。本文提供一種無氰電鍍銅工藝，即按照CuCl2與H2O質(zhì)量比為28:100配制氯化銅溶液，并經(jīng)活性炭處理，然后在70℃，600mL水中加入250g的 NCBC990U(粉體)，充分攪拌后加入 100mL NCBC990M(淺黃色液體)，然后用KOH調(diào)節(jié)pH值至6～8，將兩種溶液混合均勻并加入去離子水至溶液總體積達到1000mL后加熱到80℃，然后自然降溫到50℃，待鍍液澄清透明后經(jīng)過濾，電鍍時，將鍍液加熱至反應溫度，電解15～30min后可作為電鍍液使用，進行電鍍操作。實驗證明這種無氰化電鍍的鍍層較為均勻，并且達到整個工藝過程的無害化。

4 鋁材無黃煙光亮清洗工藝

在鋁材的光亮清洗工藝中一般是采用磷酸、硫酸、硝酸的混合酸液中，加熱至一定的溫度后進行的，因此在清洗的過程中會產(chǎn)生大量的酸霧、黃煙。黃煙的成分為氮氧化物，對環(huán)境造成一定的污染，并且對操作人員的身體健康也有害，隨著科技的發(fā)展，目前人們普遍采用不加硝酸，而添加一種特殊的添加劑的方式。國內(nèi)目前生產(chǎn)這種添加劑的廠商有黃巖精細化工廠和佛山吉力達表面處理材料廠等，添加劑的成分未知，但已經(jīng)證實這種工藝在清洗過程中無黃煙產(chǎn)生，更加環(huán)保。

5 不銹鋼的無害酸洗鈍化

對不銹鋼等進行表面的酸洗鈍化可以清除工件表面的銹跡、油污、氧化層、污垢等，使其一方面可以變?yōu)榫鶆虻你y白色，美觀大方，另一方面通過酸洗鈍化大大提高不銹鋼工件的抗腐蝕性能。近年來，人們研究出一種環(huán)保型的酸洗鈍化工藝，其酸液配方為檸檬酸4%(質(zhì)量分數(shù))、氧化劑X5%(體積分數(shù))、乙醇2.5%(體積分數(shù))、溫度40℃、鈍化時間60min，經(jīng)鈍化處理后不銹鋼表面抗腐蝕性顯著增加，并且操作簡單，人體直接接觸也無害。

6 結語

隨著人們環(huán)境保護觀念的增強，金屬表面的處理工藝也要求必須要環(huán)保，因此必須改變傳統(tǒng)金屬表面處理工藝以犧牲環(huán)境為發(fā)展代價的局面，在原有工藝的基礎上不斷改進，使金屬表面處理行業(yè)實現(xiàn)與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。