金屬表面硅烷化膜層制備及性能研究.pdf

1、金屬表面涂裝前轉化膜處理可顯著提高涂層與金屬基體間的附著力，提高整個涂層耐蝕性，并可避免二次生銹，對整個涂層質量具有重要影響。目前涂裝前常用的轉化膜技術主要是磷化處理和鈍化處理，二者能耗高，對環(huán)境存在不同程度污染。隨著汽車等制造業(yè)的發(fā)展，涂裝技術已經進入技術優(yōu)化和技術創(chuàng)新時代。研究、使用環(huán)保、節(jié)能型涂裝前處理技術迫在眉睫。本文對無氟鈦鹽轉化膜、硅烷轉化膜制備技術及耐蝕機理進行了較為系統(tǒng)地研究，并結合兩種技術的優(yōu)點對鈦鹽轉化膜和硅烷轉化膜

2、進行了復合，得到了綠色環(huán)保、耐蝕性優(yōu)良的復合轉化膜。
　　通過以不同絡合劑形成鈦鹽轉化膜的宏觀形貌、塔菲爾曲線和電化學阻抗譜的分析，對比了不同絡合劑對轉化膜成膜質量和耐蝕性能的影響，探討了轉化膜的耐蝕機理。結果顯示，以草酸和檸檬酸鈉為復合絡合劑可以代替目前常用的含氟絡合劑，形成穩(wěn)定、環(huán)保的無氟鈦鹽處理體系，阻抗譜分析顯示，草酸和檸檬酸鈉最佳濃度為1.5g/L和0.8-1g/L。以草酸和檸檬酸鈉為絡合劑與含氟絡合劑鈦鹽處理體系形成轉

3、化膜的耐蝕機理不同，分別為陽極抑制和陰極抑制，以草酸和檸檬酸鈉為絡合劑時耐蝕性更優(yōu)。鈦鹽轉化膜在質量分數(shù)3.5％的中性鹽水中浸泡不同時間，其電化學阻抗譜變化顯示，鈦鹽轉化膜耐蝕性主要由鈦鹽轉化膜與基體間的界面層提供，植酸、草酸與鐵離子的強絡合作用使界面層在腐蝕初始階段生長成更加致密的網(wǎng)狀大分子，能有效抑制陰極的擴散傳質過程，界面層阻抗值不斷增大，產生自修復作用，減緩基體的腐蝕速率。
　　通過測定硅烷水解體系電導率變化及成膜后的耐蝕

4、性，研究了疏水性的雙-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物(簡稱:BTESPT)和親水性的N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(簡稱:γ-AEAPS)兩種硅烷溶液的最佳水解時間，分別為6d和4h。通過接觸角、鹽霧試驗和電化學阻抗譜測試，探討了向BTESPT膜中摻雜單寧酸緩蝕劑，向γ-AEAPS中摻雜植酸緩蝕劑后膜層性能改變，向BTESPT膜中摻雜單寧酸后，膜的疏水性和耐蝕性有一定提高，單寧酸屬于負催化型緩蝕劑，向γ-AEAPS中摻雜植酸后膜的

5、疏水性和耐蝕性提高，植酸屬于覆蓋型緩蝕劑。對比了BTESPT和γ-AEAPS混合硅烷膜的耐蝕性，當BTESPT和γ-AEAPS以4/1的體積比混合后膜的耐蝕性極佳，阻抗值比單一硅烷膜提高十倍以上。紅外光譜分析顯示，混合硅烷膜中硅醇基相互交聯(lián)形成Si-O-Si鍵，有效阻隔了腐蝕物質的侵入?；旌瞎柰樵?.5％氯化鈉溶液浸泡不同時間的電化學阻抗譜顯示，混合硅烷膜在鋼鐵基體成膜過程中，利用兩種硅烷親水性差異，形成了強極性基體、親水性強的γ-AE

6、APS、疏水性強的BTESPT以及基體與硅烷相互作用形成的界面組成的梯度薄膜，提高了復合膜層在鋼鐵基體的結合力、膜層的致密性和膜層的憎水性，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性。
　　鈦鹽轉化膜與混合硅烷膜在最佳條件下復合，復合轉化膜阻抗值可達到5×105Ω·cm2，紅外光譜顯示，鈦鹽轉化膜與硅烷膜形成了Ti-O-Si鍵，表明無機/有機轉化膜通過化學鍵形成了一體化，由于鈦鹽轉化膜存在較多的可交聯(lián)點，使硅烷膜在鈦鹽轉化膜表面比在鋼鐵基體表面有更大的交