在汽车涂装领域，磷化是常见的前处理技术，车身钢板磷化后产生一层磷酸盐转化膜，在对基体金属提供保护的同时，还能提高金属与涂层间的附着力，汽车在涂漆之前都要对车身进行表面磷化处理。但是，传统的磷化工艺存在高耗能、高污染的缺陷，此外，磷化槽液中的亚硝酸根具有高致癌性，其存储与使用的要求较高，额外增加了企业负担。因此，在“环保要求+能源成本”双重驱动下，以新型氧化锆转化膜技术为代表的“无磷成膜”技术已经成为汽车绿色涂装的发展共识。

　　1、氧化锆陶瓷成膜原理

　　氧化锆陶瓷成膜技术是“一步法成膜”，意即采用一种表面处理剂对金属表面进行处理。钢铁表面氧化锆陶瓷成膜原理图，其主要材料为氟锆酸和锆盐，氟锆酸和锆盐直接与金属基材直接反应，生成的氧化锆陶瓷膜附着在金属基材表面，发挥防腐作用。

　　目前，溶胶-凝胶法是产生氧化锆转化膜的主要方法。所谓溶胶-凝胶，是指胶粒相互交联在一起形成三维网络构型，可以把大量溶剂机械地包裹在聚集体内部，使之不再流动，变成半固态状态，成为凝胶。当胶体溶液中溶胶粒子的密度比溶液大时，在重力作用下，溶胶粒子就有下沉的趋势。若改变溶液中的某些参数，使胶粒沉积速度大于扩散速度，胶粒就会从溶液中迅速沉淀出来。氧化锆转化膜技术的化学反应方程式如下：

　　H2ZrF6+M+2H2O→ZrO2+M2++4H++6F++H2

　　其中M=Fe，Zn，Al，Mg

　　上述反应会形成一种“ZrO2-M-ZrO2”溶胶结构，其交联密度大，继续凝聚沉积，产生ZrO2纳米陶瓷转化膜。

　　2、氧化锆陶瓷膜特点

　　在膜性能上，氧化锆转化膜所形成的陶瓷涂层完全可以取代传统的磷化膜，此外，氧化锆转化膜还具有质轻的特点，其膜厚为50nm左右。低膜厚意味着膜重低，传统的磷化膜重量常为2-3g/m2，氧化锆转化膜的膜重只有20-200mg/m2.因供应商提供原材料的不同，氧化锆转化膜的膜重也有差别，但总体来说，要比传统的磷化膜重低200倍左右。所示的是在镀锌钢板上新型氧化锆转化膜的X射线光电子波谱图，从图中可以看出，某瑞汽车公司实验室制出的氧化锆转化膜厚可以降到30-35nm。

　　在工艺流程上，新型氧化锆转化膜技术更为简单成膜速度很快，一般形成完整的膜只需30s左右，可大幅降低了水消耗、废水处理、能源和人力等过程成本。分别为传统磷化工艺流程图和氧化锆转化膜工艺流程图。

　　从对比看出，新型氧化锆转化膜取代传统的表调、磷化和钝化工艺，缩短工艺流程，减少了投资和过程控制成本。同时，新工艺适用于多种金属（Fe、Zn、Al、Mg），因此各种板材可以混线处理，在处理时，镀锌板和铝板没有废渣形成，仅在处理冷轧板时才产生少量渣，但产生的废渣可以采用传统的磷化除渣系统很容易清除，不会堵塞喷嘴，对涂层性能和电泳涂层外观不会产生负面影响。

　　在所需投资设备上，与原有涂装工艺和涂装设备基本相容，无需进行大的设备改造。

　　日常工艺管理上，新型氧化锆成膜技术的槽液很稳定且容易控制，平时生产中只需控制好温度和PH值，不像锌系磷化一样，每天都要定期检测总酸、游离酸以及锌、镍、锰的含量等许多参数，节省了大量的工艺管理费用。

　　3、小结

　　“环保要求+能源成本”的双重需求推动绿色涂装技术不断发展，涂装工艺及其设备投资，是汽车整车厂耗能高、投资大的一部分，而前处理转化膜材料是汽车涂装的关键一环。氧化锆陶瓷转化膜相比传统磷化工艺，在保障基本性能要求的同时，还拥有质量轻、生产快的特点，并且，磷化转锆化工艺切换较为简单，日常工艺管理更为简化，已经获得包括主机厂、供应商、涂装材料公司三方的共同认识，“无磷成膜”为代表的氧化锆陶瓷成膜技术已经成为绿色涂装的发展趋势。