解析铝型材喷涂前硅烷处理技术

　　1.前言

　　铝合金建筑型材是当今门窗和幕墙主要的结构材料，在全世界范围内广泛应用。未经表面处理的铝合金挤压型材外观单一，并且在潮湿大气中容易腐蚀，因而很难满足建筑材料高装饰性和耐腐蚀性的要求。为了提高装饰效果、增强抗腐蚀性及延长使用寿命，铝型材一般都要进行表面处理。有机涂层处理的铝型材因具有表面质量优异、质感柔和，颜色丰富美观，抗腐蚀性能和耐候性好等优点而得到大量使用，在铝型材表面处理中约占35%，近年来在国内发展较快。

　　为了保证和提高有机聚合物喷涂膜的附着力和有机聚合物膜下的耐腐蚀性，无论粉末喷涂层还是喷漆层，通常都需要在铝合金化学转化膜的底层上进行，一般不会在裸金属表面直接喷涂。目前工业上使用广泛的是铬酸盐处理的黄铬化膜，也有磷铬酸处理的绿铬化膜。如今避免六价铬的严重环境污染是一项必须实现的目标，无铬化学转化膜的工业化是十分重要和刻不容缓的。现今无铬化学转化处理方法有钼酸盐转化处理、含钴配合物体系转化处理、钛/锆氟酸盐转化处理、稀土化合物体系的转化处理、有机硅烷体系转化处理等，其中后三种显示具有工业化的前景。硅烷是最具潜力的一种，以有机硅烷为主的表面处理工艺简单、无毒性、无污染、适用广泛，处理后金属表面防腐性优异，附着力良好。

　　2.前处理常用工艺

　　铝型材喷涂前要进行前处理，工业上广泛采用铬酸盐、磷铬酸盐化学处理。

　　常用前处理工艺流程：

　　(1)脱脂——水洗——碱蚀——水洗——中和——水洗——化学转化(铬化)——水洗——水洗——烘干(60℃-85℃)。

　　(2)“三合一”清洗——水洗——水洗——化学转化(铬化)——水洗——水洗——烘干(60℃-85℃)。

　　对铝材来说，铬化是最常用的一种化学转化前处理方法。铬化膜提高了铝材与涂层之间的附着力，改善了涂层的防腐性能。其厚度达到600mg/m2-1500mg/m2。

　　3.硅烷处理技术

　　3.1硅烷处理机理

　　硅烷分子的一般结构式用Y-R-SiX3，其中X是结合在硅原子上的水解性基团如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等;Y为有机官能团如氨基、环氧基等;R是具有饱和或不饱和键的碳链。它分布在金属与有机涂层界面上时，在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着“乳化剂”的作用，将两种性质悬殊的材料连接起来。

　　硅烷在金属表面行为的理论有多种，其中Arkies[3]提出的理论模型被认为是最接近实际的一种理论，该理论提出四步反应过程：①硅烷接触空气中的水分发生水解，与硅相连的Si-X基水解成Si-OH;②Si-OH之间脱水缩合成含Si-OH的低聚硅氧烷;③这些低聚物中的Si-OH与基体金属表面的羟基形成氢键;④加热干燥发生脱水反应形成部分共价键从而金属表面被硅烷覆盖。