硅烷化是一种金属表面处理技术，利用有机硅烷偶联剂在基材表面形成非晶态无机-有机复合膜层，基本原理为硅烷水解生成Si-OH基团，与金属表面羟基反应形成Si-O-Me共价键并缩聚为三维网状结构。该技术由美国辛辛那提大学Van Ooij教授于20世纪50年代首次提出，具有常温处理、无磷无重金属、工艺步骤少等特点，可替代传统磷化工艺用于汽车、航空航天等领域。硅烷化处理流程包含脱脂、清洗、硅烷化等步骤，膜层厚度为20-200纳米，能提高涂层附着力和短期防锈性能。德国凯密特公司与美国依科公司推动其工业化应用，处理剂配槽用量为30-50kg/吨，每公斤浓缩液处理面积达200-300平方米。该技术可共线处理铁板、镀锌板、铝板等基材，槽液可重复使用且倒槽周期为6-12个月。

金属表面硅烷化处理的机理

硅烷是一类含硅基的有机/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。

硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在：

-Si(OR)3+3H2O=Si(OH)3+3ROH

硅烷水解后通过其SiOH基团与金属表面的MeOH基团(Me表示金属)的缩水反应而快速吸附于金属表面。

SiOH+MeOH=SiOMe+H2O

一方面硅烷在金属界面上形成Si-O-Me共价键。一般来说，共价键间的作用力可达700kJ/tool，硅烷与金属之间的结合是非常牢固的；另一方面，剩余的硅烷分子通过SiOH基团之间的缩聚反应在金属表面形成具有Si-O-Si三维网状结构的硅烷膜。该硅烷膜在烘干过程中和后道的电泳漆或喷粉通过交联反应结合在一起，形成牢固的化学键。这样，基材、硅烷和油漆之间可以通过化学键形成稳固的膜层结构。

金属表面硅烷处理的特点

(1)硅烷处理中不含锌、镍等有害重金属及其它有害成分。镍已经被证实对人体危害较大，世界卫生组织(WHO)规定，2016年后镍需达到零排放，要求磷化废水、磷化蒸气、磷化打磨粉尘中不得含镍。

(2)硅烷处理仅会产生极少量硅烷渣，渣处理成本极低。

磷化渣是传统磷化反应的必然伴生物。比如一条使用冷轧板的汽车生产线，每处理1辆车(以100m2计)，就会产生约600g含水率为50%的磷化渣，一条10万辆车的生产线每年产生的磷化渣就有60t。

(3)不需要亚硝酸盐促进剂，从而避免了亚硝酸盐及其分解产物对人体的危害。

(4)产品消耗量低，仅是磷化的5%～10%。

(5)硅烷处理没有表调、钝化等工艺过程，较少的生产步骤和较短的处理时间有助于提高工厂的产能，可缩短新建生产线，节约设备投资和占地面积。

(6)常温可行，节约能源。硅烷槽液不需要加温，传统磷化一般需要35～55℃。

(7)与现有设备工艺不冲突，无需设备改造而可直接替换磷化；与原有涂装处理工艺相容，能与使用的各类油漆和粉末涂装相匹配。

根据硅烷化的用途及处理板材不同，分为不同的工艺流程。它的处理工艺，比以前的磷化，要求很严格。

(1)铁件、镀锌件

预脱脂——脱脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘干或晾干——后处理

(2) 铝件

预脱脂——脱脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘干或晾干——后处理