如今，全球環(huán)境政策日趨嚴(yán)格，各種可能對(duì)地球和人類造成危害的物質(zhì)正逐漸被淘汰。雖然占當(dāng)前世界主流地位的金屬表面前處理技術(shù)——鋅系磷化和鐵系磷化的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，但是其與生俱來的缺點(diǎn)依舊無法克服。硅烷（OXSILAN）技術(shù)就是其中一種較為成熟的新型金屬表面前處理應(yīng)用技術(shù)。

硅烷技術(shù)克服了鋅系磷化過程中那些無法克服的先天不足，經(jīng)過多年發(fā)展，現(xiàn)已具有較高的工業(yè)化應(yīng)用水平，能夠滿足汽車、家電等行業(yè)的使用要求。

1、機(jī)理及特點(diǎn)

作為一種金屬預(yù)處理技術(shù)，硅烷技術(shù)是利用硅烷的特性為使用者提供所需要的防腐蝕性能和更好的油漆結(jié)合力。而作為該技術(shù)核心的硅烷是一類硅基的有機(jī)／無機(jī)雜化物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式可表示為：Y-R-Si-X；其中X為水解基團(tuán)，Y為能與樹脂等起反應(yīng)的有機(jī)官能團(tuán)。不同的硅烷含有不同的X基團(tuán)和Y基團(tuán)，并表現(xiàn)出不同的水解速度和反應(yīng)性。正是因?yàn)楣柰榫邆溥@種特性，每一特定的領(lǐng)域都可以尋找到與之需求相適應(yīng)的硅烷溶液。

硅烷發(fā)生水解反應(yīng)生成硅醇，硅醇羥基在無機(jī)物（金屬）表面形成氫鍵，進(jìn)一步發(fā)生脫水反應(yīng)形成-Si-O-Me共價(jià)鍵（Me代表金屬），并在無機(jī)物表面形成覆膜；同時(shí)，硅烷的水解產(chǎn)物硅醇分子間又可以相互縮合、齊聚，形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膜覆蓋于金屬基材表面。這就是硅烷在金屬表面形成涂層的作用機(jī)理。

烘干后，金屬基材表面形成的硅烷膜，與電泳漆或噴粉通過交聯(lián)反應(yīng)結(jié)合在一起，形成牢固的化學(xué)鍵，從而使得金屬基材、硅烷和油漆之間可以通過化學(xué)鍵形成良好的附著力和穩(wěn)固的膜層結(jié)構(gòu)。

2、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

與鋅系磷化相比，硅烷技術(shù)具有環(huán)保、節(jié)能、綜合成本低三大優(yōu)點(diǎn)：

首先，硅烷技術(shù)前處理很好地解決了傳統(tǒng)磷化過程中產(chǎn)生的磷化渣問題。例如，對(duì)冷軋板進(jìn)行前處理，鋅系磷化的出渣量約為1gm2，而硅烷前處理基本不產(chǎn)生渣，僅在處理時(shí)產(chǎn)生極少量的沉淀；同時(shí)，硅烷處理不會(huì)排放有害的重金屬和磷，相反，鋅系磷化則必然排放磷、鎳、鋅等有害物質(zhì)和大量磷化渣。據(jù)了解，大量含磷廢水的排放會(huì)導(dǎo)致水域富氧化，而鎳等重金屬是危害人體的致癌物質(zhì)，磷化渣更是給整個(gè)生產(chǎn)帶來諸多問題，特別是在生產(chǎn)旺季，也必須停線清理槽體和管道的磷化渣。

其次，鋅系磷化的過程需要保持高溫狀態(tài)（50~55℃，而硅烷技術(shù)只需在室溫下就可成膜，對(duì)成膜環(huán)境的要求低，且成膜速度快，從而能夠節(jié)省大量熱能；且由于去掉了鋅系磷化的表調(diào)和鈍化兩道工序，降低了電能的消耗。另外，由于硅烷處理液不含鉻及金屬磷酸鹽，在前處理過程中，不會(huì)產(chǎn)生酸性金屬廢棄物，從而能夠減少水的消耗總量。

第三，無論鋅系磷化還是硅烷，都要消耗一定量的化學(xué)制劑。雖然二者的化學(xué)品的消耗成本基本持平，但是硅烷在如下方面有著巨大的優(yōu)勢：一是廢水處理的成本低；而磷化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水和磷化渣，后期處理成本較高。二是設(shè)備投資較少，工序簡單，僅需控制三項(xiàng)參數(shù)；而磷化工藝復(fù)雜，工序較多，要控制多項(xiàng)參數(shù)。

3、切換改造和成本：

鑒于硅烷的低成本和高環(huán)保性能與家電企業(yè)降低成本和環(huán)保生產(chǎn)的訴求不謀而合，現(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的家電企業(yè)開始選擇這種新型的前處理技術(shù)。據(jù)了解，除了新的生產(chǎn)線可以選擇硅烷技術(shù)，原有的磷化生產(chǎn)線也可以直接切換成硅烷工藝。

當(dāng)前，常見的鋅系磷化前處理工藝已經(jīng)在慢慢地淘汰鈍化工藝，但是一般前處理都需要兩道脫脂才能滿足現(xiàn)場的清潔度要求，所以實(shí)際需要使用化學(xué)品的槽體數(shù)量為4個(gè)（見表1）。而硅烷使用的工藝更為簡便，只需將原有磷化工藝生產(chǎn)線直接進(jìn)行切換改造即可，即只需將鋅系磷化中的表調(diào)槽換成水洗槽或空置（見表2）。另外，硅烷可以與各種后道處理方式配套，比如噴粉、電泳、噴漆等。而硅烷技術(shù)還有一個(gè)較為突出優(yōu)勢就是：一條生產(chǎn)線、一套控制參數(shù)，同時(shí)共線處理冷軋板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。

當(dāng)然，并不是所有種類的硅烷都能與金屬之間形成良好的結(jié)合性，凱密特爾公司所采用的氧化硅烷等偶聯(lián)劑可以明顯提高涂層的附著力和耐蝕性。同時(shí)，包括鹽霧試驗(yàn)在內(nèi)的多種試驗(yàn)結(jié)果表明：采用硅烷溶液對(duì)金屬表面進(jìn)行處理，能夠大大增強(qiáng)金屬與涂層之間的結(jié)合性能，大幅度提高其抗腐蝕能力，與鉻酸鹽或磷酸鹽轉(zhuǎn)化層（即采用磷化工藝形成的）的防腐蝕效果相當(dāng)。

作為一項(xiàng)納米級(jí)金屬預(yù)處理技術(shù)，硅烷技術(shù)不含任何有害金屬，并能夠?yàn)槎喾N金屬基材提供優(yōu)越的防腐性能，正在逐步替代可適用產(chǎn)業(yè)的預(yù)處理工藝。