随着汽车工业的快速发展,镀锌钢板已经越来越多地应用于车身及其他零部件。它的使用不仅可以轻量化车身,还可以增加车身耐腐蚀性,延长汽车使用寿命,因而在镀锌钢板表面的前处理和涂装也越来越受到重视。目前几乎所有汽车制造商们都还在使用传统的Zn2+、Mn2+、Ni2+及亚硝酸盐中温三元磷化处理工艺,该工艺不仅严重污染环境,危害施工人员健康,而且还消耗大量能源。为此,本论文从节能环保角度开发了和电泳配套性较好的不同晶态磷化工艺,具有一定的市场应用前景。本论文主要内容分为以下三个方面:(1)通过对促进剂和添加剂的选择和复配,采用正交实验方法配制了一种无亚硝酸盐的常温低渣磷化液,该磷化液在28~33°C下磷化处理镀锌钢板2.5 min,即能够在其钢板表面形成优良的晶态磷化膜,且磷化沉渣极少。通过电位-时间曲线、电化学Tafel极化曲线、交流阻抗(EIS)图谱、扫描电镜(SEM)、XRD图谱和中性盐雾循环等实验研究了晶态磷化成膜过程及膜层性能。结果表明:磷化膜表面紧凑致密,呈片颗粒状结构,主要成分为Zn3(PO4)2·4H2O、Mn2Zn(PO4)2·4H2O、Zn2Ni(PO4)2·4H2O及Zn2Mn(PO4)2·4H2O,膜层各项性能均能达到国家标准,可满足汽车板涂装行业需求。(2)选用小分子量乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对纳米SiO2进行表面改性处理,增强其在溶液中的分散性。通过粒径、Zeta电位等测试表明,在乙醇水溶液体系中纳米SiO2含量为0.3 g,硅烷含量为0.15 g时,改性效果最好,改性后的纳米SiO2平均粒径为165 nm。将改性后的纳米SiO2代替镍离子加入磷化液,制备出复合改性纳米二氧化硅的无镍磷化膜。当改性纳米SiO2在磷化液中含量达到0.4 g/L时,钢板表面的磷化膜耐蚀性较强,膜厚也适中,然后继续增加改性纳米SiO2含量,膜层开始粗糙,膜厚大幅增加。通过电化学Tafel极化曲线、EIS阻抗图谱、扫描电镜(SEM)、XRD图谱等实验对复合改性纳米SiO2磷化膜进行表征,结果表明复合膜层具有优异的耐蚀性能,能够有效地阻止介质对膜层的腐蚀,膜层主要由Mn2Zn(PO4)2·4H2O、Zn2Mn(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O及少量SiO2所组成。(3)利用上述晶态磷化工艺所制备的磷化样板作为阴极电泳的基板,探究电泳电压、电泳时间、电泳温度、膜层耐碱性对电泳漆膜的配套性影响。结果表明:该两种磷化膜具有优异的耐碱性能,在电泳电压为200~240 V、电泳时间为120~180 s,电泳温度为25~30°C时均能够获得较好的电泳膜层。对电泳后的漆膜涂层进行附着力、杯凸、盐雾划叉等实验测试,同样表明上述制备的两种磷化膜和电泳有较好的配套性,电泳后的漆膜各项性能均能达到国家及行业标准。