六氟锆酸作为一种重要的无机化合物，在各个领域都有着广泛的应用。我们将在本文中探讨六氟锆酸在材料科学以及其他工业和研究领域的多种用途。
简介：
六氟锆酸，英文名称：Hexafluorozirconic Acid，CAS：12021-95-3，分子式：F6HZr-，外观与性状：透明无色溶液。
六氟锆酸(HFZA)主要被金属和电镀行业的客户用作缓蚀剂。虽然它可以用于其他金属，但它在铝上显示出最高的效率。客户正在使用六氟锆酸作为镍基产品的替代品，因为它在环境、健康和安全法规方面的危害较小。六氟锆酸的应用包括电镀、无铬工艺中的铝清漆、合成释放氟化物的牙科单体作为ZrO2陶瓷薄膜的前体，以及金属。
1. 六氟锆酸的用途概述
六氟锆酸用于以下用途:六氟锆酸基钢的耐腐蚀表面预处理，由离子液体状前驱体合成的二氧化钛光催化剂的制备，释放氟的牙科单体的合成，作为ZrO2陶瓷薄膜的前驱体。
（1）六氟锆酸是一种无机化合物水溶液，主要用于制造光学玻璃。氟锆酸盐是金属工业表面预处理的缓蚀剂。六氟锆酸对铝最有效，但也可用于其他金属。
（2）六氟锆酸是钢和其他金属表面常用的缓蚀剂。六氟锆酸对铝最有效，但也可用于其他金属。六氟锆酸是锌镀锌钢和冷轧钢处理中磷酸盐的替代品。六氟锆酸用于非铬表面钝化，是薄膜涂层中的一种活性成分。
（3）六氟锆酸作为缓蚀剂在转化液中的应用：对于轻金属或轻金属合金的腐蚀防护，使用含六氟锆酸缓蚀剂的转化液。将这些轻金属浸泡在六氟锆酸浴中一段时间来处理。此时形成一个转换层，保护处理过的金属不受腐蚀。
2. 表面处理和金属饰面
六氟锆酸在表面处理和金属精加工中发挥着重要作用，具有多种优势：
（1）增强耐腐蚀性
六氟锆酸的主要功能之一是在金属表面形成一层保护层。该层充当屏障，阻碍金属与水分、氧气或盐等腐蚀性元素之间的相互作用。这显著提高了金属的使用寿命和整体完整性。
N.W. Khun等人对在六氟锆酸溶液中处理不同时间的钢样品进行了研究。X射线光电子能谱（XPS）显示处理后的钢上存在氧化锆（ZrO2）层。处理时间延长后，处理后的钢与水的接触角增加，表明六氟锆酸处理提高了表面的疏水性。腐蚀结果表明，较长的酸处理时间使处理后的钢在0.5 M NaCl溶液中的耐腐蚀性提高，这是因为在钢表面形成了更好的ZrO2层。使用扫描开尔文探针（SKP）测量了处理后的钢基材上聚氨酯涂层的阴极剥离。由于涂层的附着强度较高，较长的酸处理时间导致聚氨酯涂层的阴极剥离速度明显减慢。
（2）增强涂层附着力和耐久性
六氟锆酸处理可促进金属与后续涂层（如油漆、清漆或粉末）之间的更好附着力。这种牢固的结合可确保涂层的使用寿命，防止剥落、碎裂或剥落。
（3）主要行业应用六氟锆酸因其有效性而应用于要求严格的各个行业：
A. 航空航天：在航空航天工业中，轻质金属对于飞机制造至关重要。六氟锆酸处理可保护这些金属免受腐蚀，这是飞行安全和保持结构完整性的关键因素。
B. 汽车：汽车行业利用六氟锆酸保护车身和部件免受恶劣天气条件和道路盐的侵蚀。这不仅延长了车辆的使用寿命，还保持了其美观性。
C. 建筑：钢梁和紧固件等建筑材料可从六氟锆酸处理中受益。这增强了它们对环境因素的抵抗力，确保了建筑物和桥梁的结构稳定性和使用寿命。
3. 陶瓷制造和釉料配方
（1）用作陶瓷釉料的关键成分
HFZA 充当玻璃材料，降低其他釉料成分的熔点，促进陶瓷表面光滑、玻璃状的表面处理。这允许更宽的烧制温度范围，使上釉过程对制造商来说更加宽容。
（2）增强陶瓷材料的硬度和耐化学性
通过将锆加入釉料基质中，HFZA 可以增强陶瓷的强度，使其更耐刮擦、磨损和化学侵蚀。这对于餐具、台面和卫生洁具等应用尤其重要。
4. 合成有机和氟化化合物
六氟锆酸的主要应用之一是合成有机和氟化化合物。氟的引入可以显着改变化合物的性质，通常增强其稳定性、疏水性（憎水性）或引入对药物开发或材料科学有价值的特定功能。研究人员利用六氟锆酸合成了一系列化合物，包括：
（1）医药中间体
氟替代可以提高候选药物的生物利用度或体内代谢稳定性，使其成为更有效的治疗药物。
（2）农药
氟的掺入可以增强农药的效力或抗降解性，延长其作用时间并减少对环境的影响。
（3）新型有机化合物
研究人员不断探索利用六氟锆酸合成具有特定性质和功能的新型有机分子，用于各种应用，例如光学材料、电子材料和聚合物化学。
5. 特种材料生产
六氟锆酸在生产具有独特性能的先进材料方面也发挥着重要作用。一些重要的例子包括：
（1）半导体材料
研究人员使用六氟锆酸合成具有所需电性能的特定半导体材料，用于制造电子设备和器件。
（2）高强度玻璃
六氟锆酸可以作为将锆引入玻璃基质的前体，有可能开发出更坚固、更耐用的玻璃配方，用于建筑、运输和其他应用。
6. 六氟锆酸的应用研究
Puomi 等人尝试使用商用六氟锆酸和锆盐与氢氟锆酸作为热浸镀锌和 Galfan 涂层钢上的氧化锆预处理化学品。S. Adhikari 等人 研究了钢上的氧化锆涂层，并比较了使用六氟锆酸和商用化学品 TecTalis（汉高公司）的涂层的腐蚀性能。Zhai 等人报道了使用从 Advance Research Chemicals Inc. 获得的六氟锆酸和从汉高公司获得的 Bonderite NT-1，用 FZ（市售稀释六氟锆酸基）和 MFZ（市售 Bonderite NT-1 溶液基）涂层替代冷轧钢上的磷化工艺。Verdier 等人尝试使用商用 H2ZrF6 和 HF 对热浸镀锌和 Galfan 涂层钢表面进行氧化锆预处理。他们还尝试使用 Aldrich 提供的六氟锆酸和六氟钛酸溶液。Eivaz 等人研究了 pH 值对商用 Bonderite NT-1 涂层的影响。Ramanathan 和 Balasubramanian 研究了 Bonderite NT-1 涂层在低碳钢上的机理。A.Yi 等人报道了单宁酸对 H2ZrF6 涂层的影响。
7. 结论
六氟锆酸的应用涵盖了多个领域，包括但不限于材料科学、合成化合物以及其他工业和研究领域。随着对其性质和应用的不断深入研究，相信将会有更多新颖的应用领域和方法被发现和开发。六氟锆酸的广泛用途为科学研究和工业生产提供了重要的支持，同时也为未来的研究和创新提供了丰富的可能性。
参考：
[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030094401300266X
[2]https://www.researchgate.net/publication/239950159_Nano-ceramic_hexafluorozirconic_acid_based_conversion_thin_film_Surface_characterization_and_electrochemical_study
[3]https://atamankimya.com/
[4]https://www.sigmaaldrich.com/
[5]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0257897216305898
[6]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/maco.201508255
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