ICS 25.220.01 A 29 DB13 河 北 省 地 方 标 准 DB 13/T 5137—2019 薄膜前处理材料技术条件 2019 - 12 - 27 发布 河北省市场监督管理局 2020 - 01 - 28 实施 发 布 DB13/T 5137—2019 前 言 本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。 本标准由保定市市场监督管理局提出。 本标准由河北省市场监督管理局归口。 本标准起草单位：长城汽车股份有限公司。 本标准主要起草人：史金重、杨磊、吴少华、张秀格、李军勇。 I DB13/T 5137—2019 薄膜前处理材料技术条件 1 范围 本标准规定了以硅烷处理工艺和锆系处理工艺为主的适用于电沉积工艺的环保型无磷薄膜前处理 产品的基本原理、试验板材、技术要求、检验规则、标识、包装、运输和储存。 本标准适用于车身用薄膜前处理产品的新产品认可、进货检验等，对于现场槽液的质量监控，因 线体工艺、设备各异，具体质量控制需制定具体的《控制计划》或其他质量控制文件。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 708 冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 GB 1720 漆膜附着力测定法 GB/T 1731 漆膜柔韧性测定法 GB/T 1732 漆膜耐冲击性测定法 GB/T 1733 漆膜耐水性测定法 GB 1739 绝缘漆漆膜耐油性测定法 GB/T 1740 漆膜耐湿热测定法 GB/T 2518 连续热浸镀锌钢板及钢带 GB/T 2828.1 计数检验抽样程序 第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划 GB/T 3880.1 一般工业用铝及铝合金板、带材 第1部分：一般要求 GB/T 6739 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度 GB/T 9750 涂料产品包装标志 GB/T 9753 色漆和清漆 杯突试验 GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 薄膜前处理 thin film pretreatment 通过形成超薄有机涂层以取代传统磷化工艺的环保型涂装前处理工艺，主要包括硅烷处理工艺、 锆系处理工艺等。 3.2 硅烷处理工艺 silane treatment process 1 DB13/T 5137—2019 以硅烷偶联剂等有机硅烷为主要原料，通过水解、凝聚、脱水缩合等化学反应在钢材表面形成超 薄化学保护层的涂装前处理工艺。 3.3 锆系处理工艺 zirconium-based process 以锆系转化液为主体材料，在钢材表面形成超薄化学保护层的涂装前处理工艺。 注：锆系薄膜非常致密，且涂层膜厚很薄，为纳米级，因此通常被称为“陶瓷涂层”或“纳米陶瓷涂层”。 4 基本原理 4.1 硅烷处理工艺机理 4.1.1 硅烷是一类硅基的有机/无机杂化物，其基本分子式为：R´(CH2)nSi(OR)3。其中 OR 是可水解的 基团，R´是有机官能团。硅烷含有两种不同的化学官能团，一端能与无机材料（如玻璃纤维、硅酸盐、 金属及其氧化物）表面的羟基反应生成共价键；另一端能与树脂生成共价键，从而使两种性质差别很 大的材料结合起来，起到提高复合材料性能的作用。 4.1.2 硅烷成膜过程 水解反应，主要水解产物为硅醇，当溶液中形成足量的活性硅羟基基团-Si-OH，该溶液便可用于 金属表面处理，如图1所示。 图1 硅烷水解反应 凝聚反应，硅羟基基团间可脱水所合成低聚硅醇，低聚物中的硅羟基与金属表面的羟基-OH形成氢 键，如图2所示。 图2 凝聚反应 2 DB13/T 5137—2019 成膜反应，氢键进一步脱水聚合，在界面上生成Si-O-Me共价键，在金属表面形成硅烷膜，提高与 界面的附着力，如图3所示。 注：Me为基材表面金属。 图3 成膜反应 4.2 锆系处理工艺机理 锆系处理液一般由锆盐及添加剂构成。反应机理主要是利用氟锆酸盐，氟钛酸盐的水解反应在金 属基材表面形成一种化学性质稳定的无定型氧化物，通过加入氧化剂和螯合剂，促进此水解反应的进 行，从而获得性能良好的金属表面皮膜，如图4所示。 Fe  3HF  FeF3  3 H2  2 „„„„„„„„„„„„„„„„„(1) H 2 ZrF6  2H 2O  ZrO2  6HF „„„„„„„„„„„„„„„„(2) 说明：通过反应方程式（1）所表示的腐蚀反应，HF被消耗，使方程式（2）的平衡向右移动，于是，形成ZrO2，也 就是成膜的主体物质。被处理金属基材在锆盐处理液体系中溶解，其表面附近PH升高，ZrO2在高PH值环境下沉积在金属 基材表面上。 图4 锆系处理工艺原理示意图 3 DB13/T 5137—2019 4.3 薄膜前处理技术一般工艺流程 薄膜前处理技术一般工艺流程如图5所示（与传统磷化工艺对比）。 图5 传统磷化工艺和薄膜前处理工艺流程对比 5 试验板材 5.1 板材材质 试验板材一般选用冷轧板、热镀锌板、铝板等，详见表1。 表 1 验证用板材参考标准 板材种类 参考标准 冷轧板 GB/T 708 热镀锌板 GB/T 2518 铝板AA6016 GB/T 3880.1 铝板AA6014 GB/T 3880.1 5.2 板材厚度 冷轧板、热镀锌板的厚度为0.6 mm～0.8 mm；铝板的厚度为0.6 mm～0.9 mm。 6 技术要求 6.1 技术要求 薄膜前处理技术要求详见表2。 4 DB13/T 5137—2019 表 2 薄膜前处理技术要求 序号 类别 项目 1 前处 外观 2 理膜 技术要求 试验方法 均匀、致密、连续，颜色一致，表面无锈蚀、花斑、条纹，无大的反 应渣附着等。 2 膜重 ＜0.4 g/m 目视 X 荧光衍射法 附着力 0级 耐冲击性 不小于 50 kg²cm，反面无爆裂 GB/T 1732 杯突 不小于 6 mm，漆膜无开裂、脱落现象 GB/T 9753 耐挥发油性 24 h，(23±2)℃，目视褶皱、起泡、剥落、变色等， 自然晾干 24 h 后，附着力 0 级或 1 级 GB 1720 GB 1739 500 h， (40±1)℃，目视起泡、生锈、变色、脱落 耐水性 等，在温度(23±2)℃，相对湿度（50±5）%的条件 GB/T 1733 调节 24 h 后，附着力 0 级或 1 级 耐湿热性 3 前处 与电泳涂层 理膜 配套性 耐盐雾性（基 材冷轧板） 锐边腐蚀（刀 片法） 耐石击性 480 h，漆膜无起泡、生锈、变色、脱落等现象，附 着力 0 级或 1 级 1 000 h，单边扩蚀不小于 2 mm 168 h，锈蚀点不大于 30 个 不小于 6 级 GB/T 1740 GB/T 10125 6.2.1 SAE J400 60 个循环 镀锌板：除划线区域外，试板表面无起泡、无锈蚀， 循环腐蚀（镀 单边腐蚀宽度≤2.5 mm 锌板、铝板） 铝板：除划线区域外，试板表面无起泡、无锈蚀， 6.2.2 最大腐蚀宽度≤4.0 mm，平均腐蚀宽度≤2.5 mm， 腐蚀等级≤R4 注：根据供货产品不同，不同厂家处理膜的外观颜色可能存在一定差别。同时，存在一定的渐变色也是可能存在的。 6.2 试验方法 6.2.1 锐边腐蚀 6.2.1.1 采用大号得力刀片,依据标准条件进行前处理及电泳,其中电泳时孔朝上,刀刃正对阳极.试 验前在温度为(23±2)℃,相对湿度（50±5）%条件下至少调节 16 h。 6.2.1.2 依据 GB/T 10125 进行试验，要求刀刃垂直朝上，试验时间 168 h。试验后用流动水冲洗试 样并用压缩空气吹干。 6.2.1.3 用 30 倍放大镜观察刀刃锈蚀点数量，其中多个锈蚀点连在一起时按照一个计算，一个刀片 中不允许出现超过一处的锈蚀点堆积。 6.2.2 循环腐蚀 6.2.2.1 采用 150 mm³70 mm 试板，基材为镀锌板、铝板，试验前在温度为(23±2)℃,相对湿度（50 ±5）%条件下至少调节 4 h。 5 DB13/T 5137—2019 6.2.2.2 划线应穿透涂层到达金属基材。镀锌板选择 X 型划线或单划线；铝板选择 T 型划线，且其中 一个划线必须平行轧制方向。 6.2.2.3 单个循环试验条件详见表 3，铝板腐蚀等级划分详见表 4。 表 3 单个循环试验条件 试验类别 盐雾试验 条件 样板放置 GB/T 10125-2012，4 h 标准气候试验 (23±2)℃，相对湿度（50±5）%,4 h 湿热试验 (40±3)℃， 相对湿度接近 100%,15.25 h 0°、45°、135°、225°、 315° 水平放置 备注 第一个循环 0°放置，第二个 45°放置，第三个 135°，以此 类推 开始计时前预留 15 min 缓冲时 间 注：非工作日试验中断，可将样板放置标准气候中。 表 4 铝板腐蚀等级划分 腐蚀等级 最大腐蚀宽度 Rm（mm） 平均腐蚀宽度 Rm（mm） 表面腐蚀 起泡程度 R0 Rm≤1.5 Rm≤0.5 无 无 R1 Rm≤1.5 0.5＜Rm≤1.5 无 无 R2 1.5＜Rm≤3.0 0.5＜Rm≤1.5 无 无 R3 1.5＜Rm≤3.0 1.5＜Rm≤2.5 无 无 R4 3.0＜Rm≤4.0 1.5＜Rm≤2.5 无 无 R5 3.0＜Rm≤4.0 Rm＞2.5 无 无 R6 Rm＞4.0 —— 无 无 R7 0＜Rm≤4.0 —— 有 有 R8 Rm＞4.0 —— 有 有 7 检验规则 7.1 出厂检验 7.1.1 每批产品出厂前均应进行出厂检验，由质检人员按规定的技术要求进行检查和验收，检验合格 后签发合格证，随货提供质量证明。 7.1.2 出厂检验项目参考该产品的《进货检验控制计划》。 7.1.3 检验结果如有一项不合格，应在该批产品中加倍取样对不合格项目进行复检，如仍不合格，则 该批产品视为不合格产品。 7.1.4 供需双方对产品质量发生争议时，按本标准由双方认可的第三方检测机构进行仲裁。 7.2 型式检验 7.2.1 型式检验项目为技术要求规定的全部性能要求。 7.2.2 凡有下列情况之一时，应进行型式检验： a) b) 6 改型试制时； 结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时； DB13/T