中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，隨著汽車(chē)行業(yè)對(duì)車(chē)輛耐蝕性和耐久性要求的持續(xù)提升，鍍鋅板行業(yè)憑借優(yōu)異的防護(hù)性能，已逐步替代傳統(tǒng)冷軋板成為汽車(chē)制造的核心材料之一。汽車(chē)涂裝作為決定車(chē)輛外觀與服役壽命的關(guān)鍵工序，其流程中的前處理環(huán)節(jié)尤為重要，涵蓋脫脂、水洗、化成、烘烤等步驟，而脫脂作為前處理的第一道工序，不僅承擔(dān)著清洗除油的作用，更需為后續(xù)化成工藝提供均勻、良好的表面狀態(tài)。當(dāng)前，鍍鋅板涂裝前處理的化成工藝主要分為磷化處理與鋯化處理，前者雖能通過(guò)生成穩(wěn)定無(wú)機(jī)膜層提升耐蝕性，但存在能耗高、含危害元素等問(wèn)題;后者作為無(wú)磷環(huán)保新工藝，具有低成本、低能耗優(yōu)勢(shì)，已成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。然而，脫脂工藝參數(shù)對(duì)鍍鋅板涂裝性能的影響研究仍較為薄弱，尤其是脫脂堿度這一關(guān)鍵指標(biāo)，如何通過(guò)其調(diào)控優(yōu)化鍍鋅板的脫脂、磷化及鋯化性能，成為2025年鍍鋅板行業(yè)技術(shù)研究的重要方向。以下是2025年鍍鋅板行業(yè)技術(shù)分析。

  一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：鍍鋅板前處理性能研究的材料與方法

  1.1 試驗(yàn)材料選擇

  試驗(yàn)選用三種不同強(qiáng)度級(jí)別的鍍鋅板，其基體主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：1# 試樣含碳 0.18%、硅 0.50%、錳 1.20%、磷 0.120%、硫 0.045%，其余為鐵;2# 試樣含碳 0.25%、硅 0.60%、錳 1.70%、磷 0.100%、硫 0.045%，其余為鐵;3# 試樣含碳 0.20%、硅 0.50%、錳 1.60%、磷 0.030%、硫 0.025%，其余為鐵。

  1.2 鍍鋅板脫脂性能評(píng)價(jià)方法

  脫脂劑取自實(shí)際產(chǎn)線，以 pH 值衡量脫脂堿度，采用專業(yè) pH 計(jì)將脫脂劑 pH 分別調(diào)整至 10.5、11.5、12.5 三個(gè)梯度。鍍鋅板試樣經(jīng)不同堿度脫脂處理后，用純水沖洗 30 秒，觀察表面水膜完整性;吹干后，通過(guò) X 射線熒光光譜儀測(cè)量表面防銹油量，每組試樣測(cè)量 3 個(gè)點(diǎn)并取平均值作為最終涂油量數(shù)據(jù)。

  1.3 鍍鋅板電化學(xué)性能測(cè)試方案

  《2025-2030年中國(guó)鍍鋅板行業(yè)市場(chǎng)深度研究與戰(zhàn)略咨詢分析報(bào)告》采用電化學(xué)工作站進(jìn)行性能測(cè)試，腐蝕介質(zhì)為 3.5% NaCl 溶液，采用三電極體系：鉑電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，鍍鋅板試樣為工作電極(暴露面積 1cm2)。通過(guò)線性掃描法測(cè)定腐蝕電位與腐蝕電流密度，掃描范圍為 - 1.4~-0.7V，階躍高度 0.1mV，階躍時(shí)間 0.6s;電化學(xué)阻抗譜測(cè)試頻率范圍為 100000Hz 至 0.01Hz，振幅 10μA，并用專業(yè)軟件擬合等效電路獲取關(guān)鍵參數(shù)。

  1.4 鍍鋅板表面元素分布表征手段

  采用輝光放電光譜儀對(duì)鍍鋅板試樣進(jìn)行逐層剝離與分析，獲取不同元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨深度變化的曲線，重點(diǎn)觀察鋁、氧等元素在表面及近表面區(qū)域的分布情況。

  1.5 鍍鋅板磷化性能測(cè)試流程

  磷化采用 Zn/Mn/Ni 三元磷化體系，表調(diào)劑為磷酸鈦膠體溶液，嚴(yán)格按照產(chǎn)線工藝參數(shù)處理。通過(guò)掃描電鏡觀察磷化膜形貌，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用重量法測(cè)定磷化膜重，以此評(píng)估磷化性能。

  1.6 鍍鋅板鋯化性能測(cè)試方式

  鋯化藥劑采用氟鋯酸體系，鍍鋅板試樣經(jīng)鋯化處理后，利用 X 射線熒光光譜儀測(cè)定鋯元素強(qiáng)度，鋯元素強(qiáng)度越高，代表鋯化膜重越大，鋯化性能越優(yōu)。

  二、結(jié)果分析：脫脂堿度對(duì)鍍鋅板關(guān)鍵性能的影響規(guī)律

  2.1 脫脂堿度對(duì)鍍鋅板脫脂能力的影響：無(wú)顯著差異且均達(dá)清洗標(biāo)準(zhǔn)

  三種鍍鋅板試樣經(jīng) pH10.5、11.5、12.5 的脫脂劑處理后，純水沖洗時(shí)水膜覆蓋率均為 100%，無(wú)明顯收縮現(xiàn)象，外觀均保持良好狀態(tài)。清洗前，1# 鍍鋅板表面原始涂油量最高，約 800mg/m2;2#、3# 鍍鋅板原始涂油量略低，約 600mg/m2，該差異可能與試樣保存、加工過(guò)程相關(guān)。清洗后，經(jīng) X 射線熒光光譜測(cè)試，三種鍍鋅板表面防銹油殘余量均處于 60~80mg/m2 范圍內(nèi)，說(shuō)明在 pH10.5~12.5 區(qū)間內(nèi)，不同堿度的脫脂劑均可有效清洗鍍鋅板表面油污，脫脂堿度對(duì)鍍鋅板脫脂能力無(wú)顯著影響。

  2.2 脫脂堿度對(duì)鍍鋅板電化學(xué)性能的影響：堿度升高加速腐蝕反應(yīng)

  鍍鋅板表面通常存在 20~200nm 的氧化膜，該氧化膜在脫脂劑 OH?作用下會(huì)發(fā)生溶解，溶解程度差異直接影響電化學(xué)性能。當(dāng)脫脂 pH 由 10.5 升至 12.5 時(shí)，1# 鍍鋅板腐蝕電流密度由 10.26μA/cm2 增大至 11.55μA/cm2，增幅 13%;2# 鍍鋅板腐蝕電流密度由 5.64μA/cm2 增大至 8.30μA/cm2，增幅 47%;3# 鍍鋅板腐蝕電流密度由 27.16μA/cm2 增大至 35.62μA/cm2，增幅 31%。

  電化學(xué)阻抗譜擬合結(jié)果顯示，等效電路中電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)隨脫脂 pH 升高呈下降趨勢(shì)：1# 鍍鋅板 Rct 由 1752Ω?cm2 降至 1367Ω?cm2，下降 22%;2# 鍍鋅板 Rct 由 1864Ω?cm2 降至 1560Ω?cm2，下降 16%;3# 鍍鋅板 Rct 由 1353Ω?cm2 降至 678Ω?cm2，下降 50%。腐蝕電流密度增大與電荷轉(zhuǎn)移電阻降低均表明，脫脂堿度升高會(huì)加快鍍鋅板的腐蝕速率。

  2.3 脫脂堿度對(duì)鍍鋅板表面元素的影響：高堿度促進(jìn)鋁及氧化物溶解

  以 1# 鍍鋅板為研究對(duì)象，pH10.5 脫脂處理后，在距表面 100nm 范圍內(nèi)可觀察到明顯的鋁和氧元素富集，說(shuō)明鍍鋅板表面仍殘留少量鋁及其氧化物;當(dāng)脫脂 pH 升至 12.5 時(shí)，表面 100nm 內(nèi)鋁和氧元素富集現(xiàn)象完全消失，表明鋁及其氧化物已全部溶解。這一結(jié)果證實(shí)，隨著脫脂堿度升高，脫脂劑中 OH?與鍍鋅板表面鋁及其氧化物的反應(yīng)程度增強(qiáng)，導(dǎo)致表面鋅元素暴露量增加，活性點(diǎn)數(shù)量增多，表面活性顯著提升。

  2.4 脫脂堿度對(duì)鍍鋅板磷化性能的影響：膜重與形貌均無(wú)明顯變化

  三種鍍鋅板經(jīng)不同堿度脫脂處理后進(jìn)行磷化，磷化膜重測(cè)試結(jié)果顯示：1# 鍍鋅板磷化膜重穩(wěn)定在 3.8~3.9g/m2，2# 鍍鋅板為 3.5~3.6g/m2，3# 鍍鋅板為 3.6~3.7g/m2，同種鍍鋅板在不同脫脂堿度下的磷化膜重?zé)o顯著差異。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，1# 鍍鋅板磷化結(jié)晶呈典型片狀結(jié)構(gòu)，結(jié)晶均勻、致密且覆蓋性良好，不同脫脂堿度下，磷化結(jié)晶的尺寸與形貌均未出現(xiàn)明顯變化。這表明脫脂堿度對(duì)鍍鋅板磷化性能無(wú)顯著影響，主要原因在于磷化液 pH 通常為 2.0~2.5，酸性較強(qiáng)，且磷化過(guò)程中通過(guò)表面調(diào)整、添加促進(jìn)劑等方式提升反應(yīng)速率，弱化了脫脂對(duì)鍍鋅板表面狀態(tài)的影響。

  2.5 脫脂堿度對(duì)鍍鋅板鋯化性能的影響：堿度升高顯著提升鋯化效果

  鍍鋅板經(jīng)不同堿度脫脂后進(jìn)行鋯化處理，X 射線熒光光譜儀測(cè)定的鋯元素強(qiáng)度數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)脫脂 pH 為 10.5、11.5 時(shí)，2# 鍍鋅板鋯化膜重最低，1# 鍍鋅板次之，3# 鍍鋅板最高;當(dāng)脫脂 pH 升至 12.5 時(shí)，1# 鍍鋅板鋯化膜重最低，2# 鍍鋅板次之，3# 鍍鋅板仍最高。但無(wú)論哪種鍍鋅板，其鋯元素強(qiáng)度均隨脫脂 pH 升高而上升，即鋯化膜重逐漸增大，鋯化性能不斷提升。

  這一現(xiàn)象的核心原因在于，鋯化液 pH 通常為 4.0~4.5，酸性偏弱，成膜反應(yīng)速率較慢，對(duì)鍍鋅板表面狀態(tài)更為敏感。隨著脫脂堿度升高，鍍鋅板表面鋁及其氧化物與 OH?反應(yīng)生成可溶物并溶解，露出更多鋅元素形成活性點(diǎn)，降低了鋯化反應(yīng)阻力，加快了鋯化反應(yīng)速率，最終實(shí)現(xiàn)鋯化性能的提升。

  三、全篇總結(jié)

  本研究圍繞脫脂堿度對(duì)鍍鋅板涂裝前處理性能的影響展開(kāi)，通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，明確了以下核心結(jié)論：首先，在 pH10.5~12.5 區(qū)間內(nèi)，脫脂堿度對(duì)鍍鋅板脫脂性能無(wú)顯著影響，不同堿度脫脂劑均可將表面防銹油殘余量控制在 60~80mg/m2，滿足后續(xù)工藝要求;其次，脫脂堿度對(duì)鍍鋅板磷化性能同樣無(wú)明顯作用，磷化膜重穩(wěn)定且結(jié)晶形貌良好，這與磷化液強(qiáng)酸性及工藝優(yōu)化對(duì)表面狀態(tài)的弱化效應(yīng)相關(guān);最后，脫脂堿度是影響鍍鋅板鋯化性能的關(guān)鍵因素，隨著 pH 從 10.5 升至 12.5，鍍鋅板表面鋁及氧化物溶解程度增大，活性點(diǎn)數(shù)量增多，腐蝕電流密度增幅達(dá) 13%~47%，電荷轉(zhuǎn)移電阻降幅達(dá) 16%~50%，鋯化反應(yīng)阻力降低，鋯化膜重持續(xù)上升，鋯化性能顯著提升。

  上述研究結(jié)果為2025年鍍鋅板行業(yè)涂裝前處理工藝優(yōu)化提供了重要技術(shù)支撐，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控脫脂堿度，可在保證脫脂與磷化效果的基礎(chǔ)上，高效提升鍍鋅板鋯化性能，推動(dòng)無(wú)磷環(huán)保前處理技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，助力汽車(chē)行業(yè)實(shí)現(xiàn)耐蝕性與環(huán)保性的協(xié)同發(fā)展。

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