電鍍鋅涂裝性能的影響因素及改善

李勇，丁國(guó)清，陳小平，王向東

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電鍍鋅涂裝性能的影響因素及改善

李勇1,2，丁國(guó)清1,2，陳小平3，王向東3

（1.鋼鐵研究總院 青島海洋腐蝕研究所，山東 青島 266071；2.青島鋼研納克檢測(cè)防護(hù)技術(shù)有限公司，山東 青島 266071；3.鋼鐵研究總院 工程用鋼研究所，北京 100081）

從涂裝過(guò)程的潤(rùn)濕、吸附、擴(kuò)散及化學(xué)反應(yīng)等涂裝界面作用機(jī)理分析了導(dǎo)致電鍍鋅涂裝性能差的原因，并針對(duì)電鍍鋅層和有機(jī)涂料的特點(diǎn)，從電鍍鋅層結(jié)構(gòu)及其表面處理兩個(gè)方面介紹了目前能夠有效改善電鍍鋅層涂裝性能的一些方法，其中磷化處理是目前最成熟、應(yīng)用最多的處理方式，不僅能提高涂層結(jié)合力，還能進(jìn)一步提高對(duì)基體的防護(hù)性能。

電鍍；涂裝性；復(fù)合鍍層； Zn-SiO2；磷化

長(zhǎng)期以來(lái)，電鍍鋅及鋅合金主要用作防護(hù)性鍍層，廣泛應(yīng)用于汽車、家電等各個(gè)領(lǐng)域。為了提高電鍍鋅的防腐性能和裝飾效果，常常在電鍍鋅表面增加有機(jī)涂層。電鍍鋅由于鍍鋅過(guò)程中的人工電場(chǎng)控制性較強(qiáng)，鋅層的表面原子排列緊密，平整度和光亮度較高，影響涂層的附著力，導(dǎo)致電鍍鋅與有機(jī)涂層的結(jié)合力大幅降低[1]，因此電鍍鋅一般不能直接涂裝。目前對(duì)電鍍鋅涂裝性的系統(tǒng)研究較少[2—5]，文中主要通過(guò)對(duì)影響電鍍鋅層涂裝性的因素進(jìn)行分析，并列舉了當(dāng)前幾種有效改善鍍鋅層涂裝性能的方法。

1 影響鍍鋅層涂裝性能的因素

涂裝過(guò)程包含著復(fù)雜的物理、化學(xué)作用，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度受多種因素的影響：有機(jī)涂層與金屬基體的表面形貌和結(jié)構(gòu)、涂裝工藝條件、有機(jī)涂層的厚度等。在電鍍鋅件的涂裝過(guò)程中，鍍層與涂層之間的表面、界面作用是其中最重要的影響因素。電鍍鋅與涂層之間相互作用的影響因素主要有：潤(rùn)濕與吸附作用、酸堿匹配作用、化學(xué)鍵結(jié)合、界面擴(kuò)散作用、界面的機(jī)械作用、弱界面層的作用和雙電層作用[6—8]。通過(guò)電鍍鋅層與有機(jī)涂層之間的這些相互作用可以很好地解釋電鍍鋅表面涂裝性能差的原因。

1.1 潤(rùn)濕及吸附作用

潤(rùn)濕作用是液固體兩相分子相互接觸的過(guò)程，大部分液體涂料與金屬基體涂裝過(guò)程，都屬于分子力作用[9]。在分子間作用力主導(dǎo)的涂裝過(guò)程中，潤(rùn)濕是前提條件，涂料添加稀釋劑可以增加涂料流動(dòng)性，提高與基體的潤(rùn)濕效果。

吸附理論認(rèn)為有機(jī)涂層的結(jié)合力主要來(lái)自于分子間作用力，分子間作用力包括范德華力和氫鍵力。涂層有機(jī)分子與基體金屬分子滿足一定距離條件后，分子間就會(huì)產(chǎn)生作用力，從而達(dá)到有效結(jié)合的目的。然而有機(jī)涂料絕大多數(shù)為高分子聚合物，其在固體表面的吸附狀況與低分子的吸附有所差異。高分子聚合物通常通過(guò)分子末端、鏈段中或側(cè)基中的吸附活性點(diǎn)（基團(tuán)）附著于被粘物體的吸附活性點(diǎn)上，其結(jié)合強(qiáng)度主要取決于涂裝過(guò)程產(chǎn)生的活性點(diǎn)數(shù)目[6]。在電鍍鋅涂裝過(guò)程中，光亮的電鍍鋅層表面張力較小，潤(rùn)濕性較差，且表面分子排列密實(shí)、整齊，基本沒(méi)有可供高分子鏈吸附的活性點(diǎn)。

1.2 酸堿匹配作用及界面化學(xué)反應(yīng)

酸堿匹配作用是由于物質(zhì)分子中電子的轉(zhuǎn)移過(guò)程造成的。在高分子涂料中，除了飽和碳?xì)渚酆衔锿?，很多聚合物分子中原子都有給、受電子的能力。因此，在涂裝及粘接過(guò)程中，酸堿作用是普遍存在的[10]。

Fowkes的研究認(rèn)為，偶極力在涂層粘接體系中對(duì)粘附功的作用可以忽略不計(jì)，除色散作用外，酸堿匹配作用對(duì)粘附功的貢獻(xiàn)最大[10]。

在涂裝粘接體系中，基體表面的酸堿屬性有時(shí)可以通過(guò)特定的表面處理來(lái)改變[11]，例如堿性玻璃（含20%氧化鈉）表面用5%鹽酸處理后，短時(shí)間內(nèi)即可將表面轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝?。潘慧銘等以MMA-天然橡膠接枝聚合物為粘接劑[12]，粘接經(jīng)過(guò)丙酮處理（不改變酸堿屬性），堿液處理以及酸液處理的玻璃片。結(jié)果表明，酸液處理的玻璃片的結(jié)合強(qiáng)度比丙酮處理及堿液處理的要高出1倍左右。這是由于酸性表面與粘接劑具有很好的酸堿匹配作用。黃素娟等研究了硅橡膠的酸堿作用[13]，結(jié)果表明，含有堿性和酸性偶聯(lián)劑的硅橡膠分別對(duì)酸性和堿性處理的玻璃的粘接性能明顯優(yōu)于不具備酸堿作用的粘接體系。

化學(xué)鍵力主要存在于物質(zhì)原子或離子之間，包括離子鍵和共價(jià)鍵連接等。在涂裝及粘接體系中，化學(xué)鍵較其他各種分子力的作用能大得多。涂裝界面的兩相之間一般達(dá)不到原子之間的接觸狀態(tài)，較難形成密集的化學(xué)鍵，但當(dāng)兩相物質(zhì)具有可以產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)時(shí)，則有可能形成一定數(shù)量的化學(xué)鍵，這對(duì)提高涂層結(jié)合力有著十分重要的意義?；瘜W(xué)鍵對(duì)附著力的影響可用式（1）表達(dá)：

F=KC(1)

式中：為化學(xué)活性基團(tuán)的數(shù)量；，為常數(shù)。

對(duì)于金屬材料表面而言，經(jīng)過(guò)氧化、陽(yáng)極化或酸洗處理后，其表面有可能產(chǎn)生活性的氧化層與水合結(jié)構(gòu)，在一定條件下可與有機(jī)高分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如在橡膠制品中，常在金屬表面鍍黃銅來(lái)提高橡膠與金屬的結(jié)合力，其機(jī)理是橡膠中的硫元素與鍍銅反應(yīng)生成硫化亞銅結(jié)構(gòu)，并通過(guò)硫原子與橡膠分子形成化學(xué)鍵。也可以對(duì)表面使用偶聯(lián)劑，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)化合物，提高有機(jī)涂層與基體結(jié)合力。

1.3 界面擴(kuò)散與機(jī)械作用

涂裝體系的界面擴(kuò)散作用和物質(zhì)的溶解過(guò)程類似，都是一種混合的過(guò)程。在涂裝體系中，擴(kuò)散作用的結(jié)果產(chǎn)生模糊界面，甚至導(dǎo)致涂層界面消失。通過(guò)擴(kuò)散作用在界面處就會(huì)出現(xiàn)相互擴(kuò)散交織的現(xiàn)象，提高了結(jié)合力。對(duì)于電鍍鋅的涂裝體系，由于鍍層表面金屬原子排列密實(shí)，與有機(jī)涂層之間不會(huì)發(fā)生溶解或溶脹現(xiàn)象，因此在電鍍鋅的涂裝體系中界面擴(kuò)散作用不大[9]。

機(jī)械作用力是指有機(jī)涂料充滿或部分充滿基體表面的空隙或凹面，涂層固化后就會(huì)使得基體表面與有機(jī)涂料之間形成各種形式的嚙合結(jié)構(gòu)，并且凹凸不平的表面可以起到增大接觸面積的作用。為了提高涂層結(jié)合力，物體表面應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行表面粗化，使表面具有一定的粗糙度。例如金屬表面通過(guò)噴砂處理增加表面粗糙度，以提高其表面與有機(jī)涂層的結(jié)合力。

電鍍鋅層表面的鋅原子之間是以金屬鍵緊密結(jié)合起來(lái)的，原子的位置固定不變，排列規(guī)整、有序性高，大多能生成晶體結(jié)構(gòu)，密度大而結(jié)構(gòu)致密，表面光滑無(wú)空隙或凹面，不但金屬分子不能發(fā)生擴(kuò)散，就是涂料分子也不可能擴(kuò)散到鍍層里面去。這也是電鍍鋅表面涂層結(jié)合力性能差的主要原因。同時(shí)由于電鍍鋅層很薄，因此不能通過(guò)物理噴砂的方式來(lái)增加表面粗糙度。

1.4 雙電層的作用

當(dāng)金屬與非金屬物質(zhì)緊密接觸時(shí)，由于非金屬物質(zhì)對(duì)電子的親和力大，金屬對(duì)電子的親和力小，在金屬與非金屬的界面區(qū)就會(huì)產(chǎn)生接觸電勢(shì)并形成雙電層。雙電層導(dǎo)致的靜電吸引作用力有時(shí)候是界面作用力的成因之一。在一般的涂裝及粘接體系中，雙電層作用所產(chǎn)生的靜電吸引力對(duì)附著力的貢獻(xiàn)幾乎可以忽略不計(jì)[9]。

1.5 弱界面層的作用

在涂裝過(guò)程中，環(huán)境介質(zhì)中的低分子物質(zhì)（水分、油污和空氣等）通過(guò)吸附、滲透、遷移、凝聚等過(guò)程在涂層與基體界面處形成低分子物質(zhì)的富集區(qū)域，產(chǎn)生弱界面層。弱界面層的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致涂裝性能的下降，甚至涂層失效、剝落[9]。由此在涂裝過(guò)程中，為了降低弱界面對(duì)涂層結(jié)合性能的影響，應(yīng)盡量保持電鍍鋅表面的清潔，減少鍍層表面的油污和灰塵。

2 改善電鍍鋅涂裝性能的方法

為改善電鍍鋅層的涂裝性，一方面可以優(yōu)化涂料配方及涂裝工藝；另一方面，可以改變電鍍鋅層結(jié)構(gòu)及優(yōu)化涂層界面。通過(guò)分析涂層結(jié)合力的影響因素可以發(fā)現(xiàn)，在涂裝過(guò)程中，酸堿匹配與化學(xué)反應(yīng)作用和界面擴(kuò)散與機(jī)械互鎖作用對(duì)涂層結(jié)合力的影響最大。其中界面擴(kuò)散和機(jī)械作用主要通過(guò)對(duì)表面進(jìn)行粗化處理來(lái)改善，增加表面粗糙度，增大有機(jī)涂層與電鍍鋅的接觸面積；酸堿匹配作用和化學(xué)反應(yīng)作用主要通過(guò)電鍍過(guò)程或?qū)﹄婂冧\進(jìn)行后處理產(chǎn)生活性基團(tuán)來(lái)改善。目前電鍍鋅層表面涂層結(jié)合力可以通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行改善。

2.1 聚合物摻雜的鋅基復(fù)合鍍層

傳統(tǒng)的復(fù)合電鍍是在鍍液中均勻彌散地分散大量不溶性的固體小微粒，制成懸浮狀態(tài)的鍍液進(jìn)行電鍍，當(dāng)鍍液中的金屬離子在工件表面進(jìn)行沉積的同時(shí)將固體微粒包覆在鍍層中，從而得到在基體上基質(zhì)金屬原子和固體微粒彌散分布的復(fù)合電鍍鍍層。姚素薇等提出了一種在國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)報(bào)道的新型復(fù)合電鍍方法：讓鋅的電沉積過(guò)程與丙烯酸鹽的電化學(xué)引發(fā)自由基聚合過(guò)程同時(shí)在陰極表面上進(jìn)行，得到了聚丙烯酸鹽大分子鏈摻雜的鋅基復(fù)合鍍層，并可在復(fù)合鍍層的表面形成聚合物薄膜[14]。張衛(wèi)國(guó)等通過(guò)該原理獲得了鋅-聚丙烯腈（Zn/PAN）的復(fù)合鍍層[15]，并對(duì)復(fù)合鍍層與純鋅鍍層的膠接性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如圖1所示。鍍層的膠接強(qiáng)度隨著復(fù)合鍍層聚合物（聚丙烯腈）含量的增加而提高。

這是由于聚丙烯腈大分子鏈的一端鑲嵌在鋅鍍層中，另一端與有機(jī)高分子鏈發(fā)生相互作用或是形成化學(xué)鍵。同時(shí)鍍層表面摻雜的聚丙烯腈分子鏈可以提高鍍層表面的粗糙度，增大了涂層與金屬鋅之間的粘附強(qiáng)度，從而改善了鍍層的涂裝性能。

采用同樣的方法，姚素薇等制備了鋅-聚丙烯酰胺復(fù)合鍍層[16]，并測(cè)試了復(fù)合鍍層的潤(rùn)濕性與鍍層同有機(jī)涂層的結(jié)合力，與涂層的結(jié)合強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表1。可以看出，復(fù)合鍍層與有機(jī)涂層的結(jié)合強(qiáng)度較純鋅鍍層有顯著提高，可將鍍層的涂裝性提高3~4倍。

圖1 鍍層中PAN含量與結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)系

表1 與涂層的粘合強(qiáng)度等級(jí)

對(duì)復(fù)合鍍層的潤(rùn)濕性進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果也表明，鍍層表面的潤(rùn)濕角隨著鍍層中聚丙烯酰胺摻雜量的增加而減小。說(shuō)明聚丙烯酰胺大分子鏈的摻雜顯著提高了復(fù)合鍍層的潤(rùn)濕性能。

聚合物摻雜的鋅基復(fù)合鍍層都是在鍍層表面產(chǎn)生了能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)。由式（1）可知，附著力與化學(xué)鍵的數(shù)量成正比。這樣，鍍層表面鑲嵌的大量有機(jī)高分子鏈與涂層的高分子鏈接觸時(shí)，就會(huì)形成大量化學(xué)鍵，提高了電鍍鋅層的涂裝性能。

2.2 鋅-有機(jī)高分子復(fù)合鍍層

該方法是采用傳統(tǒng)的復(fù)合電鍍，將不溶性固體微?；蚶w維均勻地彌散分布在電鍍液中，金屬離子在工件表面進(jìn)行電沉積的同時(shí)將固體微?；蚶w維包裹在金屬鍍層中，形成金屬基復(fù)合鍍層[17]。利用該方法則可以根據(jù)底漆來(lái)選擇要添加的有機(jī)高分子或其他能夠與底漆形成化學(xué)鍵的固體微?；蚶w維，使其能夠與有機(jī)涂層形成酸堿匹配、化學(xué)鍵或其他相互作用，來(lái)提高結(jié)合力。如采用粒徑為0.1~2.0 μm的環(huán)氧系、苯酚系等樹(shù)脂，獲得Zn-有機(jī)高分子復(fù)合鍍層，可明顯提高鍍層同漆膜的結(jié)合力[18]。

采用該復(fù)合電鍍的方式，可根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境、所需功能來(lái)滿足各種實(shí)際需求，應(yīng)用范圍很廣。如Zn-PTFE復(fù)合鍍層，利用聚四氟乙烯(PTFE)極低的表面能，形成的復(fù)合鍍層具有很高的潤(rùn)滑性[19]。當(dāng)用于涂裝環(huán)境時(shí)，則需要與涂料有較好的匹配效果，形成結(jié)合力很強(qiáng)的涂裝界面。復(fù)合電鍍中摻雜的固體微?；蚶w維如何均勻的分布于鍍液中，并同金屬離子共同沉積于工件表面，同時(shí)保證鍍層與基體的結(jié)合力是復(fù)合電鍍的難點(diǎn)，目前復(fù)合電鍍工藝的研究仍然不夠完善。

2.3 Zn-SiO2復(fù)合鍍層

在粘接領(lǐng)域的長(zhǎng)期實(shí)踐證明，SiO2等氧化物與有機(jī)高分子易形成配位鍵。利用該特性，可采用Zn-SiO2復(fù)合電鍍的方式，提高鍍層與有機(jī)涂層的結(jié)合性能。王秉濟(jì)[20]等研究了Zn-SiO2復(fù)合鍍層與高分子粘接劑的粘接性能，結(jié)果顯示，當(dāng)鍍層中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~30%時(shí)，鍍層表面與高分子粘接劑的粘接性能最佳。其主要通過(guò)兩個(gè)方面的協(xié)同作用來(lái)提高復(fù)合鍍層與膠粘劑的粘接強(qiáng)度。

1）機(jī)械作用。由于復(fù)合鍍層表面呈凹凸形狀，不但增加了膠粘劑同鍍層的接觸面積，更主要的是由于凹凸的鍍層表面與膠粘劑之間形成機(jī)械互鎖的作用，形成了較強(qiáng)的機(jī)械結(jié)合力。即提高了鍍層表面同粘接劑之間的機(jī)械作用。

2）界面化學(xué)作用：SiO2等氧化物容易形成配位鍵，又因膠粘劑中含有眾多的氧、氮、氯等具有未共享電子對(duì)的原子，它們易與表面的SiO2之間形成配位鍵，鍍層表面的SiO2含量越高，形成的配位鍵密度就越大，鍍層與粘接劑之間的粘接強(qiáng)度也就越大。

與粘接劑類似的，也可以通過(guò)這種方法提高有機(jī)涂層與鍍層的結(jié)合力。劉德麗等研究了Zn-納米SiO2微粒的復(fù)合鍍層[21]，結(jié)果顯示，鍍液中添加納米SiO2可以顯著提高鍍層與有機(jī)涂層的附著力，而不會(huì)影響鍍層與基體的附著力。這是因?yàn)閺?fù)合鍍層表面存在大量裸露的納米SiO2，相當(dāng)于鍍層表面存在大量的硅羥基，由于硅羥基與有機(jī)高分子有較好的親和性，因而能夠顯著提高鍍層與有機(jī)涂層的附著力[22—23]。同時(shí)，鍍液中納米SiO2含量越高，鍍層表面的硅羥基數(shù)量就越多，同時(shí)鍍層表面也更粗糙，這些都有利于提高鍍層與有機(jī)高分子的結(jié)合力。該復(fù)合鍍層的難點(diǎn)之一在于如何使納米材料均勻穩(wěn)定地分散在鍍液中[24]。

2.4 電鍍鋅的表面處理

電鍍鋅完成后往往需要進(jìn)一步表面處理，最常見(jiàn)的是鈍化處理，但鈍化膜的存在會(huì)影響有機(jī)涂層的附著力，不利于涂裝[25]。電鍍鋅的其他化學(xué)表面處理，如氧化、陽(yáng)極化或酸洗處理后，其表面有可能產(chǎn)生活性的氧化層與水合結(jié)構(gòu)，在一定程度上能提高電鍍鋅的涂裝性能，但同時(shí)會(huì)破壞鍍層的防護(hù)性。

磷化處理作為另外一種常用的金屬表面防護(hù)手段，常用于涂裝前打底，提高涂層與基體結(jié)合力。在電鍍鋅層表面進(jìn)行磷化處理既能保證電鍍鋅層優(yōu)良的耐蝕性，又可以提高電鍍鋅與有機(jī)涂層的結(jié)合力[26]，作為電鍍鋅層的涂裝前處理，已得到廣泛應(yīng)用。曾祥德等將電鍍鋅鐵合金與磷化工藝組合起來(lái)[27]，得到的復(fù)合膜層提高了基體與漆膜的結(jié)合能力。同時(shí)具有良好的抗蝕性，其防護(hù)性優(yōu)于熱鍍鋅，生產(chǎn)成本卻低于比熱鍍鋅。

磷化處理后之所以提高了電鍍鋅的涂裝性，是由于磷化膜具有多孔性，如圖2所示。有機(jī)涂料可以滲透到這些空隙之中，與磷化膜緊密結(jié)合，它提供了一個(gè)良好的吸附界面，同時(shí)增加了涂層接觸面積，從而使有機(jī)涂層的附著力提高。磷化膜的結(jié)晶越細(xì)小，能夠提供的附著點(diǎn)就越多，接觸面積越大，就越有利于涂層結(jié)合。筆者以40號(hào)達(dá)因筆分別測(cè)試了電鍍鋅層與磷化膜層的表面張力，結(jié)果顯示，在電鍍鋅層表面測(cè)試很快就收縮成水珠，而在磷化膜表面，2 s內(nèi)測(cè)試液便潤(rùn)濕了磷化膜表面，磷化膜的潤(rùn)濕性要遠(yuǎn)高于電鍍鋅層[28]。

圖2 磷化膜SEM形貌

卜明哲在其學(xué)位論文中研究了鎂合金表面的磷化處理，來(lái)提高鎂合金件的粘接性能[29]，同時(shí)可以提高鎂合金的耐蝕性。由此可見(jiàn)，金屬表面的磷化處理不僅可以提高有機(jī)涂層的結(jié)合力，對(duì)提高耐蝕性和粘接性也有極大作用，不僅適用于基體金屬，也可用于金屬鍍層的處理。

另外，由于磷化膜屬于不導(dǎo)電的膜層，當(dāng)漆膜損壞時(shí)，腐蝕過(guò)程就會(huì)被限制在漆膜損壞的地方。磷化膜仍與基體金屬牢固的結(jié)合在一起，因而可以防止電解液的擴(kuò)散形成微電池，從而抑制了漆膜下的腐蝕，可以進(jìn)一步提高電鍍鋅對(duì)基體金屬的防護(hù)性。電鍍鋅后進(jìn)行磷化可以得到耐蝕性與涂裝性都非常優(yōu)異的復(fù)合膜層。

鍍層涂裝前進(jìn)行磷化處理雖然對(duì)涂層結(jié)合力和耐蝕性都有提升，但磷化處理的最大缺點(diǎn)是環(huán)境污染，且能耗大。為了取代傳統(tǒng)磷化處理，硅烷化金屬表面處理技術(shù)作為一種新型的“綠色”環(huán)保表面處理技術(shù)，已成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)，但電鍍鋅層表面硅烷化處理的研究仍然較少[30]。不同于磷化膜，硅烷化處理是在金屬基體表面形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)膜，使基體與外界環(huán)境隔離，提高防護(hù)性。同時(shí)硅烷膜表面存在大量的活性基團(tuán)，使基體與有機(jī)涂料的高分子之間通過(guò)它形成化學(xué)鍵偶聯(lián)在一起，消除界面而形成緊密連接，極大地提高了電鍍鋅與有機(jī)涂層的結(jié)合力[31]。與傳統(tǒng)磷化相比，硅烷化處理不含磷，無(wú)需加熱，處理時(shí)間短且不產(chǎn)生沉渣，對(duì)環(huán)境完全無(wú)害，是涂裝前處理的重要發(fā)展工藝之一。

3 結(jié)語(yǔ)

影響電鍍鋅表面涂裝性的最主要原因是鍍層表面光滑、難以擴(kuò)散、潤(rùn)濕性差、與有機(jī)涂層不易形成化學(xué)鍵等，可以通過(guò)這幾個(gè)方面對(duì)電鍍鋅的涂裝性能進(jìn)行改善。其中復(fù)合鍍層可以改善電鍍鋅表面狀態(tài)，提高鍍層的涂裝性，但復(fù)合電鍍工藝的研究仍然不夠完善，存在諸多問(wèn)題。磷化處理作為另外一種常用的金屬表面防護(hù)手段，可以增強(qiáng)電鍍鋅與有機(jī)涂層之間的結(jié)合力，并可進(jìn)一步提高對(duì)基體的防護(hù)性，是目前最為成熟、應(yīng)用最廣的提高電鍍鋅涂裝性的方法。硅烷化處理作為磷化處理的替代工藝，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，操作簡(jiǎn)單，是提高電鍍鋅涂裝性的發(fā)展重點(diǎn)之一。

[1] 李建三. 鍍鋅鋼板磷化工藝的研究[J]. 電鍍與環(huán)保, 2003, 23(3): 23—24.

[2] 張安富. 鍍鋅系鋼板的涂裝性能[J]. 表面技術(shù), 1990(1): 19—23.

[3] 沈國(guó)良. 鍍鋅鋼材涂裝[J]. 上海涂料, 2006, 44(8): 20—22.

[4] 陳慕祖. 鍍鋅鋼板涂裝中的缺陷與改進(jìn)[J]. 汽車工藝與材料, 2004, 33(9): 30—33.

[5] SHIN H C, DONG J, LIU M. Nanoporous Structures Prepared by an Electrochemical Deposition Process[J]. Advanced Materials, 2003, 15(19): 1610—1614.

[6] 潘慧銘, 黃素娟. 表面, 界面的作用與粘接機(jī)理 (一)[J]. 粘接, 2003, 24(2): 40—45.

[7] 潘慧銘, 黃素娟. 表面, 界面的作用與粘接機(jī)理 (二)[J]. 粘接, 2003, 24(3): 41—46.

[8] 潘慧銘, 黃素娟. 表面, 界面的作用與粘接機(jī)理 (三)[J]. 粘接, 2003, 24(4): 37—42.

[9] 李小兵, 劉瑩. 固體表面潤(rùn)濕性機(jī)理及模型[J]. 功能材料, 2007, 38(10): 3919—3924.

[10] MITTAL K L. Physicochemical Aspects of Polymer Surfaces[M]. New York: Plenum Press, 1983.

[11] 姚似玉, 王耀林. 界面酸堿作用對(duì)粘接性能的貢獻(xiàn)[J]. 中國(guó)膠粘劑, 1998, 7(3): 4—7.

[12] 潘慧銘, 黃素娟. 材料的表面能與粘接界面的酸堿作用[J]. 粘接, 1999, 20(S1): 5—8.

[13] 黃素娟, 潘慧銘. 界面酸堿配位作用對(duì)粘合性能影響的研究[J]. 中國(guó)膠粘劑, 1992, 1(6): 23—27.

[14] 姚素薇, 廖川平, 郭鶴桐. 鋅電沉積與丙烯酸鹽聚合的復(fù)合過(guò)程[J]. 應(yīng)用化學(xué), 1997, 14(1): 118—121.

[15] 張衛(wèi)國(guó), 周旻, 姚素薇, 等. 鋅/聚丙烯腈復(fù)合鍍層的研究[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)與工程技術(shù)版, 2001, 34(2): 175—177.

[16] 姚素薇, 廖川平, 周旻, 等. 聚丙烯酰胺大分子鏈摻雜基質(zhì)金屬鋅的復(fù)合過(guò)程[J]. 化工學(xué)報(bào), 2001, 52(6): 527—529.

[17] 馮秋元, 李廷舉, 金俊澤. 復(fù)合電鍍機(jī)理研究及最新進(jìn)展[J]. 稀有金屬材料與工程, 2007, 36(3): 559—564.

[18] 陳勁松, 黃因慧, 劉志東, 等. 電沉積復(fù)合鍍層研究的新動(dòng)態(tài)[J]. 電鍍與精飾, 2006, 28(2): 21—25.

[19] 楊中東. 鋅—聚四氟乙烯復(fù)合鍍[J]. 材料保護(hù), 2001, 34(11): 21—22.

[20] 王秉濟(jì), 馬桂英. Zn-SiO2復(fù)合鍍層與高分子膠粘劑粘結(jié)性能的研究[J]. 電鍍與精飾, 1989, 11(5): 3—5.

[21] 劉德麗, 李寧, 程瑾寧, 等. 鋅-納米 SiO2微粒復(fù)合鍍層電沉積工藝研究[J]. 電鍍與精飾, 2009, 31(5): 13—17.

[22] 王鈾. 納米結(jié)構(gòu)涂層與納米改性材料[J]. 金屬熱處理, 2010, 35(1): 9—14.

[23] KHAN T R, ERBE A, AUINGER M, et al. Electrodeposition of Zinc–silica Composite Coatings: Challenges in Incorporating Functionalized Silica Particles into a Zinc Matrix[J]. Science and Technology of Advanced Materials, 2011, 12(5): 055005.

[24] 周言敏, 李建芳. 超聲條件下脈沖電鍍Ni-納米Al2O3復(fù)合鍍層及其顯微硬度研究[J]. 表面技術(shù), 2015, 44(5): 53—82.

[25] 郭太雄, 袁萍, 劉春富. 熱鍍鋅環(huán)保鈍化板的涂裝性研究[J]. 軋鋼, 2012, 29(3): 22—24.

[26] 周琦, 安成強(qiáng). 鍍鋅鋼板磷化鈍化二合一工藝的研究[J]. 材料保護(hù), 2000, 33(7): 29—30.

[27] 曾祥德, 楊朝明, 王濟(jì)中, 等. 電鍍鋅鐵合金與磷化的組合工藝[J]. 材料保護(hù), 2004, 37(6): 57—58.

[28] 李勇, 陳小平, 王向東, 等. 一種常溫磷化液的研制及應(yīng)用[J]. 材料保護(hù), 2016, 49(9): 38—42.

[29] 卜明哲. AZ31 鎂合金表面的磷酸二氫鈉磷化處理及粘接性能研究[D]. 鄭州: 鄭州大學(xué), 2011.

[30] 王華, 李淑英. 鍍鋅鋼板表面硅烷膜的制備及性能研究[J]. 表面技術(shù), 2016, 45(10): 168—172.

[31] 石敏, 龐志成, 許育東, 等. 硅烷化金屬表面處理的研究進(jìn)展及展望[J]. 金屬功能材料, 2011, 18(6): 62—66.

Influencing Factors and Improvement of Electroplating Zinc Coating Paintability

LI Yong1,2, DING Guo-qing1,2, CHEN Xiao-ping3, WANG Xiang-dong3

(1.Qingdao Marine Corrosion Institute, Central Iron and Steel Research Institute, Qingdao 266071, China; 2.Qingdao NCS Testing & Corrosion Protection Technology Co., Ltd, Qingdao 266071, China; 3.Division of Engineering Steel, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China)

This paper analyzed the reasons leading to poor performance of coating adhesive from the mechanism of coating interface, including wetting, adsorption, diffusion and chemical reactions. And aiming at the characteristics of coating and organic coatings, some methods for improving the paintability of galvanized coatings were introduced from aspects of coating structure and coating surface treatment. Phosphating treatment is the most mature and most applied method, which could not only improve the adhesion of coatings, but also improve the protective performance of the substrate.

electrodeposition; paintability; composite coating; Zn-SiO2; phosphating

10.7643/ issn.1672-9242.2017.06.016

TJ04；TG174.4

A

1672-9242(2017)06-0084-05

2017-04-19；

2017-05-19

李勇（1991—）男，山東德州人，碩士，主要研究方向?yàn)榻饘俨牧系母g與防護(hù)。