① 硅烷預處理工藝流程是什麼
工藝流程：
一、預脫脂—主脫脂—水洗—水洗—純水洗—硅烷處理—純水洗—純水洗—電泳
二、預脫脂—主脫脂—水洗—水洗—純水洗—硅烷處理—純水洗—乾燥—粉末塗裝
硅烷處理劑建槽：
一、硅烷處理劑建槽前要確保槽內清潔、無渣殘留、無污物或其它化學品殘留。檢查噴嘴有沒有堵塞，角度是否正確。如有必要，清洗整個設備。清洗結束必須檢查水洗水中磷的含量，要求磷含量小於10ppm。
二、測槽體積，在槽內注入電導率小於30μs/cm的去離子水到70%液位。
三、每1000升槽體積添加50公斤硅烷處理劑，然後再添加2公斤中和劑。
四、用去離子水將槽液補充到工作液位。
備註：
1、槽液工作PH值應保持在3.8—4.6之間，電導率控制在1500μs/cm左右。
2、硅烷處理劑添加時要用泵緩慢均勻添加，同時監測PH值和電導率。
槽液參數：
建槽去離子水：電導率＜30μs/cmCl⁻＜10ppm
槽液溫度：室溫—40℃
PH值：3.8—4.6
電導率上限：～5500μs/cm
硅烷處理時間：30—180秒
硅烷處理劑槽液控制：
1、必須維持好硅烷處理劑濃度以達到最佳效果。
2、槽液濃度通過監測PH值、電導率、活化物點來控制。
3、PH值和電導率每天要多次測量，測量PH要求採用對氟離子穩定的PH計（在PH=4和PH=6.86標定），維持槽液PH值在3.8—4.6之間。
4、活化物點檢測間隔可以稍長，根據處理工件量來確定。
5、槽液應該保持有溢流（一般每周10%），最佳補槽是通過控制槽液中的有效成分和污物的平衡來自動添加。浸漬使用時必須有溢流或定期排放部分槽液，以保持槽液平衡。
② 硅烷處理
硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料，對金屬或非金屬進行表面處理的過程。是目前技術發展較成熟的可取代磷化的前處理技術。硅烷處理與傳統磷化相比具有以下多個優點：無鎳、鋅、錳等有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程無渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調及鈍化工序，槽液使用壽命長，維護簡單。有效提高油漆對基材的附著力，可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。
③ 硅烷處理劑的槽液該如何控制
硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統磷化相比具有以下多個優點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調工序，槽液可重復使用。有效提高油漆對基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。
家電行業目前噴漆或噴粉前處理根據板材不同多採用磷化以及鉻鈍化處理。但以上兩種處理方法均存在較大缺陷。在環保方面：磷化含鋅、錳、鎳等重金屬離子並且含有大量的磷，鉻鈍化處理本身就含有嚴重毒性的鉻，已不能適應國家對於塗裝行業的環保要求。在使用成本方面：磷化處理過程中會產生大量磷化渣，需要一套除渣裝置與之配套。並且磷化使用溫度大多為30-50℃，因此還需要輔助加熱設備及熱源對磷化槽進行加熱。同時磷化及鉻鈍化後需要大量溢流水對工件進行漂洗。由於在環保性及使用成本方面存在缺陷，一種新型的環保、節能、低排放、低使用成本的噴漆前處理技術成為國內外廣大業內技術人員研究的重點。
使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設備、除渣槽、板框壓濾機及磷化污水處理等設備，節省設備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少20%-50%，更關鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統磷化的15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短，從而提高生產率，減少設備持續運作成本。
④ 硅烷化處理的詳情
一、金屬表面硅烷化處理的機理：
硅烷是一類含硅基的有機/無機雜化物，其基本分子式為：R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團，R'是有機官能團。
硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在：
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
硅烷水解後通過其SiOH基團與金屬表面的MeOH基團(Me表示金屬)的縮水反應而快速吸附於金屬表面。
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
一方面硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵。一般來說，共價鍵間的作用力可達700kJ/tool，硅烷與金屬之間的結合是非常牢固的；另一方面，剩餘的硅烷分子通過SiOH基團之間的縮聚反應在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網狀結構的硅烷膜[2]。
該硅烷膜在烘乾過程中和後道的電泳漆或噴粉通過交聯反應結合在一起，形成牢固的化學鍵。這樣，基材、硅烷和油漆之間可以通過化學鍵形成穩固的膜層結構。
二、金屬表面硅烷處理的特點
(1)硅烷處理中不含鋅、鎳等有害重金屬及其它有害成分。鎳已經被證實對人體危害較大，世界衛生組織(WHO)規定，2016年後鎳需達到零排放，要求磷化廢水、磷化蒸氣、磷化打磨粉塵中不得含鎳。
(2)硅烷處理是無渣的。渣處理成本為零，減少設備維護成本。
磷化渣是傳統磷化反應的必然伴生物。比如一條使用冷軋板的汽車生產線，每處理1輛車(以100m2計)，就會產生約600g含水率為50%的磷化渣，一條10萬輛車的生產線每年產生的磷化渣就有60t。
(3)不需要亞硝酸鹽促進劑，從而避免了亞硝酸鹽及其分解產物對人體的危害。
(4)產品消耗量低，僅是磷化的5%～10%。
(5)硅烷處理沒有表調、鈍化等工藝過程，較少的生產步驟和較短的處理時間有助於提高工廠的產能，可縮短新建生產線，節約設備投資和佔地面積。
(6)常溫可行，節約能源。硅烷槽液不需要加溫，傳統磷化一般需要35～55℃。
(7)與現有設備工藝不沖突，無需設備改造而可直接替換磷化；與原有塗裝處理工藝相容，能與目前使用的各類油漆和粉末塗裝相匹配。
三、工藝流程
根據硅烷化的用途及處理板材不同，分為不同的工藝流程。它的處理工藝，比以前的磷化，要求很嚴格。
(1)鐵件、鍍鋅件
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
(2) 鋁件
預脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
四、常用的硅烷試劑
BSA N,O-Bis(trimethylsiyl)acetamide N,O-雙(三甲基硅烷基)乙醯胺
BSTFA Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide 雙(三甲基硅烷基)三氟乙醯胺DMDCS Dimethyldichlorosilane 二甲基二氯硅烷HMDS 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazane 1,1,1,3,3,3,-六甲基二硅烷MTBSTFA N-(ter-Butyldimethylsilyl)-N-methyltrifluoroacetamide N-(特丁基二甲基硅烷基)-N-甲基三氟乙醯胺TBDMCS t-Butyldimethyl chlorosilane 特丁基二甲基氯硅烷TFA Trifluoroacetic acid 三氟乙酸TMCS Trimethylchlorosilane 三甲基氯硅烷TMSDEA Trimethylsilyldiethylamine 三甲基硅烷基二乙胺TMSI Trimethylsilylimidazole 三甲基硅烷咪唑
⑤ KH550的使用方法
硅烷偶聯劑kh-550處理二氧化鈦，以用於表面改性。該二氧化鈦是通過在易燃或不燃性氣體的存在下，在高溫氣相條件下，水解諸如TiCl4的揮發性鈦化合物來制備的，並且所述氧化鈦具有從55～150m2／g的BET比表面積，且具有銳鈦礦／金紅石晶體結構，其中銳鈦礦的比例(後面稱之為「銳鈦礦比例」)落在0．3和0．98。
許多市售的根據硫酸法等生產的所謂濕氧化鈦產品具有表面位點(surfacearea，site)，以提高其比表面積，甚至提高氧化鈦顆粒的內部比表面積。因此，它們的乾燥損失較大，以及它們的帶電性較差。此外，它們具有較大的體積密度。與其相比，所謂乾燥的氧化鈦顆粒具有相對小的內部比表面積，岡此具有較小的乾燥損失、相對強的帶電性以及較小的體積密度。
例如，這里要用作起始原料的揮發性鈦化合物包括TiCl4和諸如Ti(OCH3)4、Ti(0C2H5)4等的鈦醇鹽等。
當通過分解這些揮發性鈦化合物所制備的氧化鈦具有小於55m2／g的BET比表面積時，均勻分散較為困難。因此，當添加到調色劑中時，該調色劑的流動性變得較差。另一方面，具有大於150m2／g的BET比表面積的氧化鈦在較大程度上聚集，因此它也會損害調色劑的流動性。
具有小於0．3的銳鈦礦比例的氧化鈦是不宜的，因為其表面活性太弱以至於不能顯著改性表面。即使其表面得到改性，該類型的氧化鈦也不會具有優良的疏水性。另一方面，具有大於0．98的銳鈦礦比例的氧化鈦也是不宜的，因為其表面活性太強；當進行表面改性時，表面改性劑部分分解，且不能均勻地改性復合物(compound)的表面。這里提到的銳鈦礦比例是根據後面實施例部分中描述的方法獲得的。
例如，在600~1800℃的溫度下，在以二氧化鈦計原料氣體中的鈦濃度落在5和250g／m3之間的條件下，在諸如氫氧氣、甲烷、乙烷等的易燃性氣體或諸如氬氣、氦氣、氮氣等的不燃性氣體的存在下，可以通過將揮發性鈦化合物熱水解來制備具有從55～150m2／g的BET比表面積和具有從0．3～0．98的銳鈦礦比例的氧化鈦。
在本發明中，用於以上述方式制備的氧化鈦的表面改性劑優選是上述式(I)或(II)表示的硅烷偶聯劑和／或上述式(III)表示的硅氧烷化合物。但是，式(I)和(II)的長鏈烷基硅烷偶聯劑(其中R是具有多於18個碳原子的烷基)是不宜的，因為它們會導致硬脂阻隔(stearichindrance)，因此不能均勻地改性氧化鈦顆粒的表面。此外，用它們處理的顆粒常常聚集。
在式(I)中，對於用在本發明中的硅烷偶聯劑，R優選具有1～10個碳原子的烷基，並且X優選是羥基、具有1～3個碳原子的烷氧基或諸如Cl等的鹵素原子。具體地說，式(I)的硅烷偶聯劑包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基三甲氧基硅烷、二甲基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷等。
在式(II)中，對於用在本發明中的另一硅烷偶聯劑，R'優選是具有1～3個碳原子的烷基。
具體地說，該硅烷偶聯劑包括六甲基二硅氮烷等。其中用氫原子取代一些R'的式(II)的硅烷偶聯劑的一個實例是四甲基二硅氮烷，並且用乙烯基取代一些R'的一個實例是二乙烯基四甲基二硅氮烷。
式(III)的低分子量硅氧烷化合物通常在使氧化鈦顆粒呈疏水性方面是無效的。式(III)的高分子量硅氧烷化合物在使氧化鈦顆粒呈疏水性方面可能是有效的，但是用它們處理的顆粒通常將會聚集。
在表示用於本發明的硅烷化合物的式(III)中，R2優選是氫原子、甲基、乙基、丙基等，X'優選是羥基、甲氧基、甲基、乙基、丙基等，並且m優選是從1～500，更優選是從15～300。對於硅氧烷化合物，優選其是具有從1000～20000的分子量的二甲
基聚硅氧烷、甲基氫聚硅氧烷、粉末塗料組合物、電子照相術的調色劑等的添加劑。在使用中，本發明的疏水性氧化鈦細粉並不僅限於單獨使用，而是可以與其它金屬氧化物細粉相組合。例如，本發明的疏水性氧化鈦細粉可以與經過表面改性的干處理的氧化硅細粉、經過表面改性的濕處理的氧化鈦細粉等相組合。
使用本發明的疏水性氧化鈦細粉的調色劑包括單組分磁性調色劑、單組分非磁性調色劑、雙組合調色劑等。本發明的疏水性氧化鈦細粉可應用於帶負電苟的調色劑和帶正電荷的調色劑。使用本發明的疏水性氧化鈦細粉的系統包括單色和彩色成像系統。
參照以下實施例和對比實施例詳細描述本發明，但是這些實施例並不限制本發明的范圍。
在以下實施例和對比實施例中，根據下述方法測量：疏水性氧化鈦細粉的銳鈦礦比例、帶電量和疏水度；調色劑組合物的休止角和45μm篩通過百分率(兩者均指示調色劑的流動性)；以及帶電改變數(其指示組合物對周圍環境條件的帶電量穩定性)。
(1)銳鈦礦比例
用玻璃板把要測量的疏水性氧化鈦細粉樣品對著樣品保持器進行擠壓，並在兩者之間使樣品變平，然後用X射線衍射儀(來自Phillips)對其進行分析。在所產生的衍射圖中，給出了銳鈦礦型晶體結構的最強干涉線在(101)處的衍射峰(IR)和金紅石型晶體結構的最強干涉線在(110)處的衍射峰(IR)，根據以下等式獲得銳鈦礦型晶體結構的含量(A)。
所獲得的值表示樣品的銳鈦礦比例。
A(％)=100／(1+1．265×IA／IR)
[參考：R．A．Spurr，H．Myers，Anal．chem．，29，760(1957)]
(2)帶電量
把50g鐵粉載體和要測量的0．1g疏水性氧化鈦細粉樣品放入75mL的玻璃容器中，用蓋子蓋上，並使用轉鼓混合器(mmblermixer)振盪5min。取出0．1g混有疏水性氧化鈦細粉樣品的鐵粉載體，並通過使用吹放(blow—offstaticelectrometer)靜電計(來自ToshibaChemical的TB—200型)用氮氣將其吹1min。如此測量的靜電值表示樣品的帶電量。
(3)疏水度
將1g疏水性氧化鈦細粉樣品放入200mL的分液漏斗中，向其中添加100mL純水。在用塞子密封之後，使用轉鼓混合器將其振盪10min，然後靜置10min。從漏斗中取出20～30mL的下層混合物，並將其移到多個10mm的石英比色皿中。用純水比色皿作為空白，用比色法測量各比色皿，並測量在500nm的透射率。由此表示樣品的疏水度。
(4)休止角
在混合器中，將要測量的0．4g疏水性氧化鈦細粉樣品與40g的具有負電性的8μm的調色劑混合，使用PT-N型的粉末測定儀(來自HosokawaMicron．)對所產生的調色劑組合物進行粉末測試，其中測量樣品的休止角。如此測量的具有至多35度的休止角的樣品具有良好的流動性。
(5)45μm篩通過百分率
在混合器中，將要測量的0．4g疏水性氧化鈦細粉樣品與40g的具有負電性的8μm的調色劑混合，使用PT-N』型的粉末測定儀(來自Hosokawa，Micron)對所產生的調色劑組合物進行粉末測試，其中使該組分依次通過150μm、75μm以及45μm的篩子進行篩濾，同時振動篩子，並獲得通過所有這些150μm、75μm以及45μm的篩子的樣品的比例。這表示樣品通過45μm的篩子的百分率。如此測量的具有至少85％的值的樣品具有良好的流動性。
(6)帶電改變數
將已經在混合器中通過混合要測量的0．4g疏水性氧化鈦細粉樣品和40g的8μm的具有負電性的調色劑所制備的2g調色劑組合物和48g鐵粉載體放入75mL的玻璃容器中。用相同的方式另外准備兩份混合物。將其分別在HH和LL條件下放置24h。HH條件表示具有40℃的溫度和85％的濕度的環境；LL條件表示具有10℃的溫度和20％的濕度的環境。使用轉鼓混合器將已經在HH和LL環
境中放置了24h的調色劑組合物和鐵粉載體的混合物分別振盪5min。從如此振盪的由調色劑組合物和鐵粉載體組成的混合物中分別取出0．2g，並通過使用吹放靜電計(來自ToshibaChemical的TB—200型)用氮氣將其吹1min。如此測量的靜電值分別表示調色劑組合物在兩種不同條件下的帶電量。獲取在HH環境中放置了24h的混合物和在LL環境中也放置了24h的混合物之間的帶電量的差。差值至多為5μC／g的樣品具有良好的穩定性，而不會受到周圍環境的影響。
⑥ 硅烷化反應原理
金屬表面處理環保新技術——硅烷化處理
[摘要] 硅烷化處理是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。在塗裝行業，塗裝前的表面處理以磷化為主，硅烷化處理與傳統磷化相比具有節能、環保和降低成本的優點。本文簡述了硅烷化處理的特點、基本原理、施工工藝等。
[關鍵詞] 硅烷；表面處理；磷化
硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統磷化相比具有以下多個優點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調工序，槽液可重復使用。有效提高油漆對基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材
0 基本原理
硅烷含有兩種不同化學官能團，一端能與無機材料（如玻璃纖維、硅酸鹽、金屬及其氧化物）表面的羥基反應生成共價鍵；另一端能與樹脂生成共價鍵，從而使兩種性質差別很大的材料結合起來，起到提高復合材料性能的作用。硅烷化處理可描述為四步反應模型，（1）與硅相連的3個Si-OR基水解成Si-OH；（2）Si-OH之間脫水縮合成含Si-OH的低聚硅氧烷；（3）低聚物中的Si-OH與基材表面上的OH形成氫鍵；（4）加熱固化過程中伴隨脫水反應而與基材形成共價鍵連接，但在界面上硅烷的硅羥基與基材表面只有一個鍵合，剩下兩個Si-OH或者與其他硅烷中的Si-OH縮合，或者游離狀態。
為縮短處理劑現場使用所需熟化時間，硅烷處理劑在使用之前第一步是進行一定濃度的預水解。
①水解反應：
在水解過程中，避免不了在硅烷間會發生縮合反應，生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷過少，硅烷處理劑現場的熟化時間延長，影響生產效率；低聚硅氧烷過多，則使處理劑渾濁甚至沉澱，降低處理劑穩定性及影響處理質量。
②縮合反應：
成膜反應是影響硅烷化質量的關鍵步驟，成膜反應進行的好壞直接影響塗膜耐蝕性及對漆膜的附著力。因此，對於處理劑的PH值等參數控制顯的尤為重要。並且對於硅烷化前的工件表面狀態提出了更高的要求：1、除油完全；2、進入硅烷槽的工件不能帶有金屬碎屑或其他雜質；3、硅烷化前處理最好採用去離子水。
③成膜反應：
其中R為烷基取代基，Me為金屬基材
成膜後的金屬硅烷化膜層主要由兩部分構成：其一即在金屬表面，硅烷處理劑通過成膜反應形成反應③產物，二是通過縮合反應形成大量反應②產物，從而形成完整硅烷膜，金屬表面成膜狀態微觀模型可描述為圖1所示結構。
1 硅烷處理與磷化的比較
隨著塗裝行業中環保壓力的逐漸增大，環保型塗裝前處理產品以代替傳統磷化如今顯的尤為重要。硅烷前處理技術做為磷化替代技術之一，目前已引起了世界塗裝行業的廣泛關注。與傳統磷化相比，硅烷處理技術具有環保性（無有毒重金屬離子）、低能耗（常溫使用）、低使用成本（每公斤處理量為普通磷化的5-8倍），無渣等優點。
美國已於上世紀90年代就開始對金屬硅烷前處理技術進行理論研究，歐洲於上世紀90年代中期也開始著手對於硅烷進行試探性研究。我國在本世紀初迫於環保方面的巨大壓力，各大研究機構及生產企業也著手對硅烷進行研究。
1.1 工位工序方面比較
硅烷化處理對傳統磷化處理在操作工藝上有所改進，在工藝過程方面現有磷化處理線無需改造即可投入硅烷化生產。表1對傳統磷化工藝和硅烷化處理進行比較。
傳統磷化硅烷化
傳統磷化 硅烷化
①預脫脂 ★ ★
②脫脂 ★ ★
③水洗 ★ ★
④水洗 ★ ★
⑤表調 ★ ☆
⑥表面成膜 ★ ★
⑦水洗 ★ ☆
⑧水洗 ★ ☆
註：★—需要☆—不需要
表1 磷化與硅烷化工位布置比較
由表1可見，硅烷化處理與磷化處理相比較可省去表調及磷化後兩道水洗工序。因硅烷化處理時間短，因此在原有磷化生產線上無需設備改造，只需調整部分槽位功能即可進行硅烷化處理：（1）對於懸鏈輸送方式改造，可將①預脫脂、②脫脂、④水洗、保留；③水洗改為脫脂槽；⑤表調、⑥磷化改為水洗槽；⑦水洗改為硅烷化處理；⑧備用。在改換槽位功能的同時提高鏈速進行生產，以加快前處理生產節拍，提高生產率。
1.2 處理條件方面比較
傳統磷化處理因沉渣、含磷及磷化後廢水等環保問題，一直是各塗裝生產企業為之困擾的問題。隨著國家對環保及節能減排的重視程度不斷提高，在未來時間里，塗裝行業的環保及能耗問題會越來突出。硅烷技術的推出，對於整個塗裝行業的前處理環保及節能降耗問題，進行了革命性的改善。表2將傳統磷化與硅烷化處理的使用條件進行比較。
傳統磷化 硅烷化
使用溫度 35-40℃ 常溫
處理過程是否產生沉渣 有 無
倒槽周期 3 -6個月 6-12個月
是否需要表調 有 無
處理後水洗 有 無
表2 磷化與硅烷化處理條件比較
由表2可見，在使用溫度方面，由於硅烷成膜過程為常溫化學反應，因此在日常使用中槽液無需加熱即可達到理想處理效果。此方面與磷化處理比較，為應用企業節省了大量能源並減少燃料廢氣排放；另一方面硅烷化反應中無沉澱反應，所以在日常處理中不產生沉渣，消除了前處理工序中的固體廢物處理問題並有效地延長了槽液的倒槽周期；此外，硅烷化處理對前處理工位設置進行了優化，省去傳統表調及磷化後水洗工序。通過此項優化，大大減輕了塗裝企業的污水處理的壓力。
1.3 使用成本方面比較
因成膜原理的差異，硅烷化處理與磷化相比在使用溫度上就已有較大幅度的降低，省去表調工序。並且在其他涉及生產成本方面，硅烷化相比較磷化也有著明顯的優勢。表3在使用成本方面將硅烷化與磷化相比較。
傳統磷化
配槽用量 60-70kg/噸 30-50kg/噸
每公斤濃縮液處理面積 30-40m2 200-300m2
處理時間 4-5min 0.5-2min
是否需要除渣槽 是 否
表3 磷化與硅烷化使用成本比較
使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設備、除渣槽、板框壓濾機及磷化污水處理等設備，節省設備初期投入。在配槽用量方面硅烷化較磷化也減少20%-50%，更關鍵的是在每平方單耗方面硅烷化的消耗量為傳統磷化的15%-20%。在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上硅烷化較磷化也有較大幅度的縮短，從而提高生產率，減少設備持續運作成本。
1.4 微觀形貌比較
因為各種磷化及硅烷化的成膜機理大有不同，因此金屬表面的膜層狀態及形貌也各不相同。從微觀形貌方面，通過電子掃描電鏡（SEM）圖3觀察可發現在金屬表面生成的膜層的區別。
金屬裸板 鐵系磷化
鋅系磷化 硅烷化
由以上電鏡照片可明顯看出，各種處理之間膜層形貌存在較大差異。其中鋅系磷化槽液主體成份是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促進劑等。形成的磷化膜層主體組成（鋼鐵件）成分為Zn3(PO4)2•4H2O、Zn2Fe(PO4)2•4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。相比較鋅系磷化而言，傳統鐵系磷化槽液主體組成：Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵工件）：Fe5H2(PO4)4•4H2O,磷化膜厚度大，磷化溫度高，處理時間長，膜孔隙較多，磷化晶粒呈顆粒狀。硅烷化處理為有機硅烷與金屬反應形成共價鍵反應原理，硅烷本身狀態不發生改變，因此在成膜後，金屬表面無明顯膜層物質生成。通過電鏡放大觀察，金屬表面已形成一層均勻膜層，該膜層較鋅系磷化膜薄，較鐵系磷化膜均勻性有很大提高此膜層即為硅烷膜。
1.5 鹽水浸泡試驗比較比較
冷軋板是目前用途最為廣泛的金屬材料，在每個行業都有大規模的應用，但冷軋板沒有鍍鋅板那樣的鍍鋅層、熱軋板的氧化皮及鋁板的氧化膜保護，因此冷軋板的耐腐蝕性能依賴於塗裝的保護。對已塗覆冷軋板試片採用500小時鹽水（5%濃度）浸泡試驗，檢驗各種經過不同前處理工藝靜電粉末噴塗後（漆膜平均厚度為50±2μm）的耐鹽水性能。由試驗結果可看出，在鹽水浸泡500小時後各種處理的試片都無變化。由此可知，各種處理方式對於工件的耐鹽水腐蝕性能無明顯差別。為檢驗各種處理工藝的附著力表現，對經過500小時鹽水（5%濃度）浸泡試驗後的試片進行附著力比較實驗。具體實施為圖4所示，用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離，考察其可剝離寬度。
鐵系磷化 鋅系磷化 硅烷化
通過附著力比較試驗結果後可以明顯看到，鐵系磷化可剝離寬度較鋅系磷化與硅烷化差別明顯。鐵系磷化為大面積可剝離，而鋅系磷化與硅烷化處理板其可剝離寬度基本為零。因此可明顯看出鋅系磷化和硅烷化處理與漆膜附著力相當，同時兩者附著力明顯優於鐵系磷化。採用硅烷化處理效果與鋅系磷化效果在耐鹽水及附著力方面相當。
1.6 鹽霧試驗比較
鍍鋅板目前因其本身具有較高耐腐蝕性能已被廣大高質量家電及汽車企業所採用。為檢驗硅烷化處理對於鍍鋅板的耐腐蝕性能以及附著力表現，設計試驗對鍍鋅試片採用各種前處理工藝，並對其噴塗相同厚度的粉末塗料進行塗裝，通過500小時鹽霧試驗對其進行附著力比較。
根據GB/T10125-1997人造氣氛腐蝕試驗--鹽霧試驗對試驗鍍鋅試片進行500小時中性鹽霧試驗。試片漆膜平均厚度為70±2μm。對鍍鋅板進行附著力比較試驗，同樣用劃刀延劃叉部位向邊緣部位剝離，考察其可剝離寬度。圖5所示為此項試驗結果。
普通鋅系磷化 鍍鋅專用磷化 硅烷化
通過試驗結果可以看出，普通鋅系磷化可剝離寬度最大，鍍鋅專用磷化可剝離寬度較普通鋅系磷化小，硅烷化可剝離寬度幾乎為零，附著力表現最佳。由此可得出結論，在鍍鋅板上運用硅烷化處理工藝後，可顯著提高鍍鋅板與漆膜間的附著力，提高鍍鋅塗裝產品的質量。
2 處理方式
工件處理方式，是指工件以何種方式與槽液接觸達到化學預處理之目的，包括全浸泡式、全噴淋式、噴淋浸泡組合式、刷塗式等。它主要取決於工件的幾何尺寸及形狀、場地面積、投資規模、生產量等因素的影響。例如幾何尺寸復雜的工件，不適合於噴淋方式；油箱、油桶類工件在液體中不易沉入，因而不適合於浸泡方式。
2.1 全浸泡方式
將工件完全浸泡在槽液中，待處理一段時間後取出，完成除油或硅烷化等目的的一種常見處理方式，工件的幾何形狀繁簡各異，只要液體能夠到達的地方，都能實現處理目標，這是浸泡方式的獨特優點，是噴淋、刷塗所不能比擬的。其不足之處，是沒有機械沖刷的輔助使用。並且象連續懸掛輸送工件時，除工件在槽內運行時間外，還有工件上下坡時間，因而使設備增長，場地面積和投資增大，並且工序間停留時間較長，易引起工序間返銹，影響硅烷化質量。
2.2 全噴淋方式
用泵將液體加壓，並以0.1～0.2Mpa的壓力使液體形成霧狀，噴射在工件上達到處理效果。優點是生產線長度縮短，相應節首了場地、設備、不足之處是，幾何形狀較復雜的工件，像內腔、拐角處等液體不易到達，處理效果不好，因此只適合於處理幾何形狀簡單的工件。並且能有效的減小首次投槽費用。
2.3 噴淋-浸泡結合式
噴淋-浸泡結合式，一般是在某道工序時，工件先是噴淋，然後入槽浸泡，出槽後再噴淋，所有的噴淋、浸泡均是同一槽液。這種結合方式即保留了噴淋的高效率，提高處理速度，又具有浸泡過程，使工件所有部位均可得到有效處理。因此噴淋-浸泡結合式前處理即能在較短時間內完成處理工序，設備佔用場地也相對較少，同時又可獲得滿意的處理效果。在硅烷化處理中可考慮脫脂工序採用噴淋-浸泡結合式。
2.4 刷塗方式
直接將處理液通過手工刷塗到工件表面，來達到化學處理的目的，這種方式一般不易獲得很好的處理效果，在工廠應用較少。對於某些大型、形狀較簡單的工件，可以考慮用這種方式。
3 工藝流程
根據硅烷化的用途及處理板材不同，分為不同的工藝流程。
3.1 鐵件、鍍鋅件
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
3.2 鋁件
預脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理
3.3 磷化後鈍化
有銹工件：
預脫脂——水清洗——脫脂除銹「二合一」¬——水清洗——中和——表調——磷化——水洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理。
無銹工件：
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——表調——磷化——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾——後處理。
3.4 工件防銹
預脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘乾或晾乾
4 典型硅烷處理使用方式
硅烷處理的典型工藝見表4。
工藝1 工藝2 工藝3 工藝4
硅烷處理劑（使用濃度） 5.0% 2.0-3.0% 1.0-2.0% 0.5-1.5%
處理方式 浸泡,噴淋,滾塗 浸泡,噴淋,滾塗 浸泡,噴淋,滾塗 浸泡,噴淋,滾塗
槽體材料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料 不銹鋼, 玻璃鋼，塑料
控制參數
PH值 5.0-6.8 5.5-6.8 5.5-6.8 5.5-6.8
溫度 常溫 常溫 常溫 常溫
處理時間（秒） 5-120 5-120 5-120 5-60
適用材料 鋼鐵件 鍍鋅件、鋁件 不銹鋼件 磷化後鈍化
表4 典型的硅烷處理工藝
5 工藝設計上幾點注意事項
在工藝設計中有些小地方應該十分注意，即使有些是與設備設計有關的，如果考慮不周，將會對生產線的運行及工人操作產生很多不利的影響，如工序間隔時間，溢流水洗，工件的工藝孔，槽體及加熱管材料等。
5.1 工序間隔時間
各個工序間的間隔時間如果太長，會造成工件在運行過程中二次生銹，最好設有工序間水膜保護，可減少生銹。生銹泛黃泛綠的工件，嚴重影響硅烷化效果，造成工件泛黃，不能形成完整的硅烷膜，所以應盡量縮短工序間的間隔時間。工序間的間隔時間若太短，工件存水處的水，不能完全有效的瀝干，產生串槽現象，特別在噴淋方式時，會產生相互噴射飛濺串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破壞。因此在考慮工序間隔時，應根據工件幾何尺寸、形狀選擇一個恰當的工序間隔時間。
5.2 溢流水清洗
提倡溢流水洗，以保證工件充分清洗干凈，減少串槽現象。溢流時應該從底部進水，對角線上部開溢流孔溢流。
5.3 工件工藝孔
對於某些管形件或易形成死角存水的工件，必須選擇適當的位置鑽好工藝孔，保證水能在較短的時間內充分流盡。否則會造成串槽或者要在空中長時間瀝干，產生二次生銹，影響硅烷化效果。
6 硅烷化性能檢測
1 漆膜耐蝕性
GB/T14293-1998 人造氣氛腐蝕試驗一般要求
GB/T10125-1997 人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗
2 漆膜附著力
GB9286-1998&ASTMD3359 色漆和清漆漆膜的劃格試驗
GB5270-85 金屬基體上的金屬覆蓋層（電沉積層和化學沉積層）附著強度試驗方法
3 漆膜耐水性
GB5209-85 色漆和清漆耐水性的測定--浸水法
⑦ 求大神，硅烷偶聯劑是什麼，主要作用是干什麼的,怎麼看它的質量好壞，謝謝
①在結構膠粘劑中金屬與非金屬的膠接，若使用硅烷類增粘劑，就能與金屬氧化物縮合，或跟另一個硅烷醇縮合，從而使硅原子與被膠物表面緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加入硅烷作增粘劑，可以顯著提高膠接強度。
②在膠接玻璃纖維方面國內外已普遍採用硅烷作處理劑。它能與界面發生化學反應，從而提高膠接強度。例如，氯丁膠膠接若不用硅烷作處理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤/厘米2，若用氨基硅烷作處理劑，則膠接的剝離強度為8.7公斤/厘米2。
③在橡膠與其他材料的膠接方面，硅烷增粘劑具有特殊的功用。它明顯地提高各種橡膠與其它材料的膠接強度。例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時，若不用硅烷作處理劑，膠的剝離強度為0.224公斤/厘米2，若加硅烷時，剝離強度則為7.26公斤/厘米2。
④本來無法用一般粘接劑解決的粘接問題有時可用硅烷偶聯劑解決。如鋁和聚乙烯、硅橡膠與金屬、硅橡膠與有機玻璃，都可根據化學鍵理論，選擇相應的硅烷偶聯劑，得到滿意的解決。例如，用乙烯基三過氧化叔丁基硅烷（Y一4310）可使聚乙烯與鋁箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡膠與金屬的扯離強度達到21.6～22.4公斤/厘米2。一般的粘接劑或樹脂配合使用偶聯劑後不僅能提高粘合強度，更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對許多材料雖然具有高的粘合力，但粘合的耐久性及耐水性不太理想；加入硅烷偶聯劑後，這方面的性能可得到顯著的改善。
⑧ 硅烷處理劑分析配方
關於硅烷處理劑的這個問題，如若您要是需要配方而進行加入生產的話，市面上當前流傳的一些配方競爭力並不是很大。或者很多人都在用。唯一好的搞定這類問題的途徑就是通過對產品的還原分析，根據分析來確定產品的各成分比例，如果是這樣的話，通過一些精密儀器可以幫您解決硅烷處理劑問題。
⑨ 如何使用硅烷偶聯劑kh550
可以採用3種方法：
（1）硅烷偶聯劑水溶液（玻纖表面處理劑）：玻纖表面處理劑常含有：成膜劑、抗靜電劑、表面活
性劑、偶聯劑、水。偶聯劑用量一般為玻纖表面處理劑總量的0.3%-2%，將5倍水溶液首先用有機酸
或鹽將PH調至一定值，在充分攪拌下，加入硅烷直到透明，然後加入其餘組份，對於難溶的硅烷，
可用異丙醇助溶。在拉絲過程中將玻纖表面處理劑在玻纖上乾燥，除去溶劑及水份即可。（1）預處
理填料法：將填料放入固體攪拌機（高速固體攪拌機HENSHEL（亨舍爾）或V型固體攪拌機等），
並將上述硅烷溶液直接噴灑在填料上並攪拌，轉速越高，分散效果越好。一般攪拌在10-30分鍾（速
度越慢，時間越長），填料處理後應在120℃烘乾（2小時）。
（2）底面法：將5%-20%的硅烷偶聯劑的溶液同上面所述，通過塗、刷、噴，浸漬處理基材表面，
取出室溫晾乾24小時，最好在120℃下烘烤15分鍾。
（3）直接加入法：硅烷亦可直接加入「填料/樹脂」的混合物中，在樹脂及填料混合時，硅烷可直
接噴灑在混料中。偶聯劑的用量一般為填料量的0.1%-2%，（根據填料直徑尺寸決定）。然後將加
入硅烷的樹脂/填料進行模型（擠出、注塑、塗覆等）。
⑩ 硅烷處理劑的比例是多少
一般0.5～2