百年磷化在开启涂装前处理技术发展革命的同时,也给环境带来了严重的污染。其中,磷元素造成的水体富营养化,镍元素造成的重金属污染越来越引起人们的关注。随着环保法规对重金属排放的日益严格,磷化工艺亟需改进或代替。大连ZX电气有限公司磷化涂装前处理工艺中使用的鞍钢ST12型冷轧板在生产过程中存在脱脂水洗后易锈,转化膜烘干前沥水容易返锈的缺点,针对ST12型冷轧板的这种特点本文提出一种新型锆化技术,旨在作为磷化技术的替代技术应用在原磷化生产线上。新型锆化液以氟锆酸为主剂,添加少许水性高分子和无毒助剂。利用助剂促进氟锆酸的水解反应生成致密的锆的氧化物并与水溶性高分子共同作用,在金属基材表面形成一种化学性质稳定的无定型有机/无机复合转化膜,转化膜依靠氧化锆与金属底材结合,依靠有机高分子与有机涂层结合,从而获得优异的附着力和耐腐蚀能力。同时,转化膜在形成过程中有铁的氧化物参与成膜,在转化膜的不同阶段转变成不同颜色的氧化物。涂装前处理转化膜颜色的出现在实际工业生产中具有重大的指导意义。本文通过常温下对ST12型冷轧板进行不同时间的锆化处理,在冷轧板(CRS)表面制得一层淡黄色,金黄色,黄蓝色和蓝紫色等不同颜色的转化膜。采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了不同颜色转化膜的形貌和元素组成;通过电化学阻抗谱(EIS)研究了不同颜色转化膜的电化学性能,中性盐雾试验(NSS)检测粉末涂装后的耐腐蚀能力。结果表明,不同颜色的转化膜主要由C、O、Fe、Zr和F等元素组成,均具有一定的耐腐蚀能力,均可以显著提高涂装之后冷轧板的抗腐蚀能力,其中,金黄色转化膜的Rp为800~1100(Ω?cm2),NSS试验评级为0级或1级,表现出更加优异的耐腐蚀能力。通过转化膜颜色变化、交流阻抗谱检测和NSS试验探究锆化温度、锆化液浓度、锆化时间和pH对成膜过程和涂装质量的影响。结果显示,锆化时间越长,锆化液浓度越高,锆化温度越高,成膜速度越快;成膜反应对pH有较高的要求,pH过高或过低都不利于成膜反应的进行。锆化工作液最佳条件为:10℃以上的常温环境下,锆化液浓度为4%,pH=4.5,锆化时间为5min。针对ST12型冷轧板的特点配制缓蚀剂和封闭剂,缓蚀剂的应用参数为:缓蚀剂浓度2%,使用时不受处理时间限制;封闭剂的应用参数为封闭剂浓度为0.5%,处理时间不能超过3min。本文所述新型锆化技术于2014年10月在大连ZX电气公司喷淋涂装线成功进行试生产。试生产样板顺利通过检测,500小时NSS试验评级为0级,1000小时NSS试验评级为1级,显示出优异的耐腐蚀能力。本文成功的解决了ST12型冷轧板在涂装前处理工艺中的特殊缺点,为新型锆化技术的推广提供了一套完整可行的研究方案。