在汽車涂裝領域，磷化是常見的前處理技術，車身鋼板磷化后產生一層磷酸鹽轉化膜，在對基體金屬提供保護的同時，還能提高金屬與涂層間的附著力，汽車在涂漆之前都要對車身進行表面磷化處理。但是，傳統(tǒng)的磷化工藝存在高耗能、高污染的缺陷，此外，磷化槽液中的亞硝酸根具有高致癌性，其存儲與使用的要求較高，額外增加了企業(yè)負擔。因此，在“環(huán)保要求+能源成本”雙重驅動下，以新型氧化鋯轉化膜技術為代表的“無磷成膜”技術已經成為汽車綠色涂裝的發(fā)展共識。

　　1、氧化鋯陶瓷成膜原理

　　氧化鋯陶瓷成膜技術是“一步法成膜”，意即采用一種表面處理劑對金屬表面進行處理。鋼鐵表面氧化鋯陶瓷成膜原理圖，其主要材料為氟鋯酸和鋯鹽，氟鋯酸和鋯鹽直接與金屬基材直接反應，生成的氧化鋯陶瓷膜附著在金屬基材表面，發(fā)揮防腐作用。

　　目前，溶膠-凝膠法是產生氧化鋯轉化膜的主要方法。所謂溶膠-凝膠，是指膠粒相互交聯在一起形成三維網絡構型，可以把大量溶劑機械地包裹在聚集體內部，使之不再流動，變成半固態(tài)狀態(tài)，成為凝膠。當膠體溶液中溶膠粒子的密度比溶液大時，在重力作用下，溶膠粒子就有下沉的趨勢。若改變溶液中的某些參數，使膠粒沉積速度大于擴散速度，膠粒就會從溶液中迅速沉淀出來。氧化鋯轉化膜技術的化學反應方程式如下：

　　H2ZrF6+M+2H2O→ZrO2+M2++4H++6F++H2

　　其中M=Fe，Zn，Al，Mg

　　上述反應會形成一種“ZrO2-M-ZrO2”溶膠結構，其交聯密度大，繼續(xù)凝聚沉積，產生ZrO2納米陶瓷轉化膜。

　　2、氧化鋯陶瓷膜特點

　　在膜性能上，氧化鋯轉化膜所形成的陶瓷涂層完全可以取代傳統(tǒng)的磷化膜，此外，氧化鋯轉化膜還具有質輕的特點，其膜厚為50nm左右。低膜厚意味著膜重低，傳統(tǒng)的磷化膜重量常為2-3g/m2，氧化鋯轉化膜的膜重只有20-200mg/m2.因供應商提供原材料的不同，氧化鋯轉化膜的膜重也有差別，但總體來說，要比傳統(tǒng)的磷化膜重低200倍左右。所示的是在鍍鋅鋼板上新型氧化鋯轉化膜的X射線光電子波譜圖，從圖中可以看出，某瑞汽車公司實驗室制出的氧化鋯轉化膜厚可以降到30-35nm。

　　在工藝流程上，新型氧化鋯轉化膜技術更為簡單成膜速度很快，一般形成完整的膜只需30s左右，可大幅降低了水消耗、廢水處理、能源和人力等過程成本。分別為傳統(tǒng)磷化工藝流程圖和氧化鋯轉化膜工藝流程圖。

　　從對比看出，新型氧化鋯轉化膜取代傳統(tǒng)的表調、磷化和鈍化工藝，縮短工藝流程，減少了投資和過程控制成本。同時，新工藝適用于多種金屬（Fe、Zn、Al、Mg），因此各種板材可以混線處理，在處理時，鍍鋅板和鋁板沒有廢渣形成，僅在處理冷軋板時才產生少量渣，但產生的廢渣可以采用傳統(tǒng)的磷化除渣系統(tǒng)很容易清除，不會堵塞噴嘴，對涂層性能和電泳涂層外觀不會產生負面影響。

　　在所需投資設備上，與原有涂裝工藝和涂裝設備基本相容，無需進行大的設備改造。

　　日常工藝管理上，新型氧化鋯成膜技術的槽液很穩(wěn)定且容易控制，平時生產中只需控制好溫度和PH值，不像鋅系磷化一樣，每天都要定期檢測總酸、游離酸以及鋅、鎳、錳的含量等許多參數，節(jié)省了大量的工藝管理費用。

　　3、小結

　　“環(huán)保要求+能源成本”的雙重需求推動綠色涂裝技術不斷發(fā)展，涂裝工藝及其設備投資，是汽車整車廠耗能高、投資大的一部分，而前處理轉化膜材料是汽車涂裝的關鍵一環(huán)。氧化鋯陶瓷轉化膜相比傳統(tǒng)磷化工藝，在保障基本性能要求的同時，還擁有質量輕、生產快的特點，并且，磷化轉鋯化工藝切換較為簡單，日常工藝管理更為簡化，已經獲得包括主機廠、供應商、涂裝材料公司三方的共同認識，“無磷成膜”為代表的氧化鋯陶瓷成膜技術已經成為綠色涂裝的發(fā)展趨勢。