Me gustaría recibir información sobre la fosfatación de silanos.
1 Introducción
El fosfatado tradicional tiene un excelente desempeño en la anticorrosión de metales y es ampliamente utilizado en procesos de tratamiento previo a la pintura. Sin embargo, el tratamiento de fosfatación se enfrenta a una situación cada vez más grave porque contiene metales pesados nocivos como zinc, níquel y manganeso, la temperatura de tratamiento es alta y el tratamiento de aguas residuales y residuos es complicado.
El tratamiento de sililación es actualmente una tecnología de pretratamiento relativamente madura que puede reemplazar la fosfatación. En comparación con la fosfatación tradicional, el tratamiento con silano tiene muchas ventajas destacadas: no contiene iones de metales pesados dañinos como níquel, zinc y manganeso, no contiene fósforo y no requiere calentamiento, el proceso de tratamiento con silano no contiene escorias; el tiempo de tratamiento es corto y el control es simple; hay pocos pasos de tratamiento, puede ahorrar el ajuste de la superficie y el proceso de pasivación, el líquido del baño tiene una larga vida útil y es fácil de mantener, puede mejorar efectivamente la adhesión de la pintura; el sustrato y puede procesar diversos sustratos como placas de hierro, placas galvanizadas, placas de aluminio, etc.
Mecanismo de tratamiento con silano en superficies metálicas
Como aglutinante, el silano se utilizaba ampliamente en compuestos poliméricos reforzados con vidrio o cerámica antes de que se descubrieran sus excelentes propiedades anticorrosivas en el material. A principios de los años 90 se inició una investigación sistemática y exhaustiva sobre las propiedades antioxidantes del silano [1]. A través de investigaciones, se ha descubierto que el silano se puede utilizar eficazmente para la anticorrosión de metales o aleaciones.
El silano es un híbrido orgánico/inorgánico que contiene silicio, y su fórmula molecular básica es: R’(CH2)nSi(OR)3. Donde OR es un grupo hidrolizable y r’ es un grupo funcional orgánico.
El silano suele existir en forma hidrolizada en solución acuosa:
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
Después de hidrolizar el silano, A través de la reacción de contracción entre su grupo SiOH y el grupo MeOH en la superficie del metal (Me representa metal), se adsorbe rápidamente en la superficie del metal.
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
Por un lado, el silano forma enlaces de valencia Si-O-Me en la interfaz metálica. En términos generales, la fuerza entre los enlaces de valencia * * * puede alcanzar los 700 kJ/herramienta y la combinación de silano y metal es muy fuerte, por otro lado, las moléculas de silano restantes se forman en la superficie del metal a través de la reacción de policondensación entre los grupos SiOH; Película de silano con estructura de red tridimensional Si-O-Si [2].
Durante el proceso de secado, la película de silano se combina con la pintura electroforética o el aerosol en polvo en el proceso posterior mediante una reacción de reticulación para formar un fuerte enlace químico. De esta manera, el sustrato, el silano y el recubrimiento pueden formar una estructura de película estable mediante enlaces químicos.
Características del tratamiento con silano en superficies metálicas
(1) El tratamiento con silano no contiene zinc, níquel ni otros metales pesados nocivos ni otros ingredientes nocivos. Se ha demostrado que el níquel es perjudicial para los seres humanos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) estipula que el níquel debe eliminarse a cero después de 2016, exigiendo que las aguas residuales de fosfatación, el vapor de fosfatación y el polvo de pulido de fosfatación no contengan níquel.
(2) El tratamiento con silano está libre de escorias. El costo de eliminación de escoria es cero, lo que reduce los costos de mantenimiento de los equipos.
La escoria de fosfatación es un compañero inevitable de la reacción de fosfatación tradicional. Por ejemplo, una línea de producción de automóviles que utiliza placas laminadas en frío producirá alrededor de 600 g de escoria de fosfatación con un contenido de humedad del 50% por cada automóvil (calculado en base a 100 m2). Una línea de producción con 654,38 millones de vehículos producirá 60 toneladas de escoria de fosfatación cada vez. año.
(3) No se necesita acelerador de nitrito, lo que evita el daño del nitrito y sus productos de descomposición al cuerpo humano.
(4) El consumo del producto es bajo, solo del 5% al 10% de la cantidad de fosfatado.
(5) El tratamiento con silano no requiere ajuste de superficie, pasivación ni otros procesos. Menos pasos de producción y tiempos de procesamiento más cortos ayudan a mejorar la productividad de la fábrica, acortar nuevas líneas de producción y ahorrar inversión en equipos y espacio.
(6) Es factible a temperatura ambiente y ahorra energía. No es necesario calentar el líquido del baño de silano y el fosfatado tradicional generalmente requiere entre 35 y 55 °C.
(7) No entra en conflicto con los equipos y procesos existentes y puede reemplazar directamente el fosfatado sin modificación del equipo, es compatible con el proceso de recubrimiento original y puede combinarse con varios tipos de pinturas y recubrimientos en polvo actualmente disponibles; usar.
4 La diferencia entre el tratamiento con silano y el tratamiento de fosfatación
(1) La diferencia en las condiciones de uso entre los procesos de fosfatación y tratamiento con silano se muestra en la Tabla 1.
(2) La diferencia de costo entre los productos de fosfatación y los productos de silano en aplicaciones prácticas se muestra en la Tabla 2.
Ejemplos de tratamiento con silano en superficies metálicas
5.1 Tecnología de aplicación
Con la promoción continua de la tecnología de silano, muchos fabricantes han cambiado el proceso de pretratamiento de fosfatación tradicional original a Proceso de pretratamiento de silano respetuoso con el medio ambiente. El autor participó una vez en la transformación del proceso de pretratamiento de un mueble de aire acondicionado. El proceso de fosfatado original de la fábrica es el siguiente:
Lavado con agua caliente → desengrasado previo → desengrasado principal → lavado con agua 1 → lavado con agua 2 → acondicionamiento de superficies → fosfatado → lavado con agua 3 → lavado con agua 4 → secado → pulverización de polvo.
Después del tratamiento con silano, el proceso de tratamiento seleccionado es el siguiente:
Lavado con agua caliente → predesengrase → desengrase principal → lavado con agua 1 → lavado con agua 2 → inyección directa de agua pura → tratamiento con silano → lavado con agua 3 → Lavado 4 → secar → pulverización en polvo.
Tabla 2 Diferencia de costos entre productos de fosfatación y productos de silano
5.2 Condiciones de tratamiento
Las condiciones del tratamiento de silano son las siguientes:
Método de procesamiento : Pulverización;
Temperatura: temperatura ambiente;
Tiempo: 2 minutos;
Área de tratamiento en cubeta: 2000 m2/kg;;
Valor de pH: 3,8~4,5~5,5.
5.3 Rendimiento del procesamiento
El alambre se trata con silano y las propiedades del producto final se muestran en la Tabla 3.
5.4 Costo Integral
No se requiere ajuste de superficie, ahorrando los químicos necesarios para el tanque de ajuste de superficie (la línea de producción originalmente no contaba con paso de pasivación).
Cuando la temperatura de trabajo del tanque de silano desciende a la temperatura ambiente, el consumo de energía térmica se reduce y el ahorro de costos se calcula de la siguiente manera:
Fosfatado (calculado en base al fosfatado temperatura de 40 ~ 45°C), actualmente doméstico. Generalmente, el consumo de energía térmica de las líneas de fosfatado es de 80 yuanes/km2. Se espera que el silano (sólo calentado a más de 15 ℃ en invierno) consuma 10 yuanes/km2.
Energía térmica: la fosfatación es 100 yuanes/km2 más cara que el silano, lo que ahorra alrededor de 0,07 yuanes/m2 de energía térmica.
Se reduce el número de bombas de circulación del tanque de silano y se reduce el consumo de energía. Los ahorros de costes se calculan de la siguiente manera:
La fosfatación generalmente tiene cuatro bombas de 30 kW/h, y el número de bombas de circulación del tanque de silano se reduce. el costo anual de electricidad (basado en el precio de la electricidad en L yuanes calculado) es 1 × 4 × 30 × 6000 h = 720 000 yuanes; mientras que el silano solo necesita transportar una bomba, el consumo anual de electricidad es 1 × 30 × 6000 h = 18 000 yuanes, y el área de tratamiento anual es de aproximadamente 3,6 millones de m2, lo que supone un ahorro de 0,1,5 yuanes/m2.
La presión sobre el tratamiento de aguas residuales ha aumentado considerablemente. Según las estadísticas, los productos químicos necesarios para el tratamiento de aguas residuales después del tratamiento con silano en esta línea de producción se han reducido entre un 40% y un 50%. La razón es que el tratamiento con silano no produce residuos de metales pesados nocivos y sólo puede descargarse después de ajustar el pH.
6 Precauciones en la aplicación práctica del tratamiento con silano
(1) Se requiere agua pura. Para obtener un excelente rendimiento de la película de pintura y prolongar la vida útil del baño de silano, se debe utilizar agua pura en el baño de silano.
(2) No utilice depósitos de combustible de hierro fundido. Para reducir la erosión del tanque y la pérdida resultante de los ingredientes activos del silano, se recomienda que el tanque esté hecho de materiales distintos al hierro fundido, como acero inoxidable superior a 304, tanques de hierro fundido revestidos con fibra de vidrio o tanques duros. PVC o PE.
(3) La escoria de fosfatado debe limpiarse durante la renovación de líneas antiguas.
7 Conclusión
Como nueva tecnología de pretratamiento respetuosa con el medio ambiente, el silano se ha utilizado ampliamente en todo el mundo. Los productos de silano de Carmitel ya operan de manera estable en los sectores de electrodomésticos, repuestos de vapor, agricultura y vehículos pesados. Con el desarrollo continuo de la tecnología de silano, los productos de silano son reconocidos gradualmente por las líneas de producción de automóviles nacionales y extranjeras. La primera línea de producción de automóviles con pretratamiento de silano se puso en producción en Renault, Francia, a finales de 2008. También tiene clientes en China como Gree Electric, Hisense, Bosch y Federal-Mogul.
La tecnología de silano sustituirá a la tecnología de fosfatación tradicional debido a su buen rendimiento, aportando un nuevo clímax a la industria nacional de pretratamiento.