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锆化技术采用氟锆酸作为主剂，利用氟锆酸的水解反应在金属基材表面形成一种化学性质稳定的无定型氧化物转化膜；转化膜依靠锆化物与金属基材牢固结合，同时，依靠锆化液中的高分子化合物与涂层强烈结合，从而获得高性能的金属表面皮膜，从而达到优异的附着力和防腐能力。其在冷轧板上的成膜机理如反应方程式（1）、（2）所示。

Fe+3HF↔FeF3+3/2H2 （1）

H2ZrF6+2H2O↔ZrO2+6HF （2）

通过反应方程式（1）的腐蚀反应，HF被消耗，使反应（2）的平衡向右移动形成ZrO2，膜的主要成分以Zr的氧化物和氢氧化物。在此过程中，Zr的氧化物和氢氧化物的羟基可与高分子化合物结合，常温下可形成纳米尺寸厚度的有机-无机杂化膜。

该技术采用锆化液替代磷化液对金属表面进行预处理，省略了磷化工艺中对槽液进行加热处理的升温环节，降低了能耗。

2.关键技术

在常温条件下，锆化技术对金属表面处理的效果超越传统的加热磷化处理工艺。国内外现有的常温锆化技术广泛存在金属件二次腐蚀或返锈问题，该技术首次将稀土元素铈引入锆化前处理工艺，锆化液在与高分子化合物成膜过程中，铈掺杂入复合锆化膜中，使形成的纳米厚度锆化膜在结构上更为致密均匀，可有效防止处理后金属件的二次氧化，解决了常温锆化技术推广中的过度腐蚀和返锈问题。在处理中低档冷轧板时，返锈率小于0.5%，远低于国际平均水平（约40%）。

3.工艺流程

金属涂装前常温锆化处理技术与传统磷化工艺的流程对比见图1、图2。

传统磷化工艺通常为：

预脱脂→脱脂→水洗→水洗→表调→中温磷化（需加热）→封闭→水洗→水洗→水洗→水洗→干燥；

采用锆化节能技术，其工艺通常简化为：

预脱脂→脱脂→水洗→水洗→常温锆化液处理（无需加热）→水洗→干燥。

图1 常温锆化工艺与中温磷化工艺的对比示意图

五、主要技术指标

1.能耗：0.5tce/km2处理面积；

2.工段操作温度：环境温度（5-35℃）；

3.前处理槽容量：6t-200t；

4.废水量（日）：＜3t，以6t处理槽计；

5.喷淋泵功率：44kW/h。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

该技术于2011年6月通过了辽宁省科技厅组织的科技成果鉴定，目前已在辽宁、浙江、江苏、山东、天津、广东等地进行了推广应用。该技术的核心产品先后通过了日本三洋、日本三菱重工、海尔集团、一汽集团、通标标准技术公司（SGS）的检测，检测结果符合标准规定，达到相关企业的性能指标要求。该技术相继在三菱重工海尔（青岛）空调机有限公司、海尔开立冷冻设备有限公司、德意电器有限公司、大连三洋冷链有限公司、一汽大连客车有限公司、大连爱丽丝有限公司、山东小鸭零售设备有限公司、中国步阳集团、丹东曙光集团、永康索福门业等四十多家知名企业中得到应用。经过3年多连续运行，证明金属表面的常温锆化处理技术成熟、生产稳定性好且显著降低了企业的能耗。

七、典型应用案例

典型用户：三菱重工海尔（青岛）空调机有限公司、海尔开立冷冻设备有限公司、大连三洋冷链有限公司、一汽大连客车有限公司、步阳集团、德意电器有限公司、赛德隆国际电器（中国）有限公司、丹东曙光集团黄海客车有限责任公司、浙江索福门业等。

典型案例1

技术提供单位：大连工业大学，大连九合表面技术有限公司

建设规模：年处理防盗门30万樘。主要技改内容：原有中温磷化线改造，去除加热装置、设备清理，主要设备对原有磷化槽、喷淋设备的改造。节能技改投资额38万元，建设期2个月。每年需要使用常温锆化液14t，与加温磷化工艺相比可节约319tce，年节能经济效益为32万元，投资回收期约1年。

典型案例2

技术提供单位：大连工业大学，大连九合表面技术有限公司

建设规模：年产300万台冷藏设备，1200万m2涂装面积。主要技改内容：设备清理，首次投槽。主要设备是对喷淋设备进行改造。节能技改投资额6万元，建设1个月。每年可节能2023tce，年节能经济效益172万元，投资回收期约1个月。

八、推广前景及节能减排潜力

据估算，2010年我国涂装的板材面积就达300亿m2以上，未来3-5年内，60%的中温磷化技术将更新为以锆化技术或硅烷化技术为代表的新型涂装前处理技术。该技术推广的领域涉及到金属制品的各个相关行业，如汽车、家电、机电、建材、装备制造业、铝型材、彩涂板等诸多行业，节能潜力较大。

预计未来5年，可在相关应用领域推广20%，形成的年节能能力约为23万tce，年减排能力约61万tCO2。

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