保守和安全的方法是采取兩個步驟，首先在單獨的階段轉(zhuǎn)換鋁，穩(wěn)定過程，然后移動到所有鋯轉(zhuǎn)化涂層。這是福特汽車公司在推出100％鋁制F-150皮卡時采用的方法。
傳統(tǒng)的磷酸鋅工藝包括以下步驟：
1.清潔
2.水漂洗
3.表面調(diào)節(jié)
4.磷酸鹽轉(zhuǎn)化涂層
5.水漂洗
6.后處理 -（可選）
7.最終去離子或反滲透水沖洗。
圖1是傳統(tǒng)的磷酸鋅工藝如何在工廠中布局
只要預(yù)處理供應(yīng)商設(shè)定的所有參數(shù)都能有效地維持系統(tǒng)
加工冷軋和鍍鋅鋼以及少量鋁的金屬混合物。 結(jié)果是在所有基底上形成緊密均勻的微晶轉(zhuǎn)化涂層。
掃描顯微照片 - 傳統(tǒng)磷酸鋅（1000X）
為了確保在鋁上均勻涂覆，預(yù)處理公司向預(yù)處理浴中引入了游離氟化物源，以確保所有基材上的轉(zhuǎn)化涂層的完整性。如果鋁含量增加，則需要額外的游離氟化物，事實上傳統(tǒng)工藝可以處理高達30％的鋁，只要該工藝保持在控制狀態(tài)并且有足夠的游離氟化物來源。需要游離氟化物（F-）來吸收任何游離的鋁金屬離子，如果允許其在轉(zhuǎn)化涂層浴中積聚，將關(guān)閉所有基材上的涂層機制。去除游離鋁金屬離子的機制也可在浴中產(chǎn)生污泥。鋁金屬離子與浴中的游離氟化物一起與鈉和鉀反應(yīng)，以除去作為污泥的鋁。以下等式顯示了污泥如何形成和沉淀：
在等式1中，游離鋁金屬離子與游離氟化物結(jié)合形成氟化鋁絡(luò)合物。在方程式2和3中顯示，該復(fù)合物然后與鈉，鈉和鉀，鉀結(jié)合形成冰晶石，方程式2和elpasolite，方程式3.兩種化合物均沉淀，但冰晶石在浴中與鋁離子達到平衡。為了將所有鋁金屬從工作浴中取出，還添加鉀以形成沸石，其在操作pH下不溶，從而沉淀所有鋁。
可以通過常規(guī)操作參數(shù)控制鋁含量在30%以下，并保持特定量的游離氟化物。將游離氟化物值控制為附加參數(shù)。
一旦鋁含量超過30％，保持浴化學(xué)性質(zhì)并確保在所有基材上均勻的轉(zhuǎn)化涂層變得極其困難。
設(shè)計的兩步金屬預(yù)處理工藝允許通過生產(chǎn)線處理更多的鋁，而不會對操作參數(shù)進行任何重大改變。該方法的工作方式是將涂層的沉積分成兩個階段和兩個不同的轉(zhuǎn)化涂層。首先，改進傳統(tǒng)的磷酸鋅浴化學(xué)物質(zhì)以蝕刻鋁表面，但防止磷酸鋅涂層沉積在表面上。將常規(guī)涂層施加到穿過浴槽的所有其他鐵和鋅表面。然后，主體通過第二轉(zhuǎn)化涂層階段，其中鋯轉(zhuǎn)化涂層沉積在鋁表面上。該轉(zhuǎn)化涂層階段用作其他基材的后處理，因此涂層完整性不會喪失。流程序列如圖2所示：
圖2：
與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，運行兩步法具有多種優(yōu)勢，特別是隨著鋁含量的增加。一些優(yōu)點是：
1.通過系統(tǒng)處理高達80％的鋁
2.存放兩個單獨的轉(zhuǎn)化涂層：
傳統(tǒng)磷酸鋅在冷軋鋼電鍍和熱浸鍍鋅和鍍鋅。
鋁上的鋯轉(zhuǎn)化膜
3.減少磷酸鋅浴中游離氟化物的添加量
4.減少污泥形成減少對廢物處理的影響
5.減少維護-減少過濾介質(zhì)的更換和煮沸。
兩步法在實驗室中測試了福特的WSS M3P38 A高鋁規(guī)格。
加工面板符合規(guī)范要求。 其中一項測試是循環(huán)腐蝕，結(jié)果如圖3所示。
圖3：Flex預(yù)處理工藝 - 循環(huán)腐蝕試驗結(jié)果
隨著鋁含量的增加，2步工藝符合F-150生產(chǎn)的要求。該工藝提供了增加鋁含量的靈活性，而沒有傳統(tǒng)工藝中出現(xiàn)的工藝問題。隨著全鋁F-150被引入生產(chǎn)線，這是福特汽車在迪爾伯恩裝配廠從傳統(tǒng)的磷酸鋅工藝轉(zhuǎn)變?yōu)閮刹浇饘兕A(yù)處理系統(tǒng)的第一步。這是一個可以接受的解決方案，因為全鋁F-150的初始生產(chǎn)運行率在一年內(nèi)不會達到100％水平，直到2015年全鋁車型將推出并且迪爾伯恩的唯一車輛運行并且 堪薩斯城裝配廠。IHS Automotive Insight在2015年發(fā)布的F-150預(yù)計產(chǎn)量為658,000輛，2016年為724,000輛。
在轉(zhuǎn)換為兩步法之后，完全生產(chǎn)之前的下一步是確定鋯工藝是否也能夠滿足性能要求并能夠在具有100％鋁體拾取器的生產(chǎn)工廠中成功運行。驗證鋯工藝的第一步是詳細的實驗設(shè)計（DOE），以確定應(yīng)建立哪些操作參數(shù)以確保性能。在建立操作參數(shù)之后，根據(jù)WSS M10P13-A指南設(shè)計并測試面板矩陣。
由于鋯工藝中的階段較少，因此也需要對現(xiàn)有工藝進行設(shè)備改造。如圖4所示，與2步或傳統(tǒng)的鋅磷化系統(tǒng)相比，新的生產(chǎn)線布局僅具有清潔和轉(zhuǎn)化涂層階段。對于鋯工藝，鋯預(yù)處理后的所有階段都轉(zhuǎn)化為水沖洗，并且在排水之前將水從階段11至階段7級聯(lián)回來，從而最大化水的再利用。
圖4：典型的鋯預(yù)處理過程
與傳統(tǒng)和/或兩步系統(tǒng)相比，鋯預(yù)處理工藝的最大優(yōu)勢在于新工藝的可持續(xù)性。與其他系統(tǒng)相比，能源，水和廢物處理成本顯著降低。
在轉(zhuǎn)換之前，根據(jù)工廠信息整理了一個商業(yè)案例，以確定投入所有這些時間和精力是否是一個良好的決策，在財務(wù)和環(huán)境方面？使用表1和表2中的基本信息，開發(fā)了下面圖5所示的圖表。從下圖可以看出，通過從兩步系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為鋯工藝，生產(chǎn)工廠估計每年可將處理成本降低近342,000美元或23.4％。
