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(zhuǎn)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(gè)涂層耐蝕性，并可避免二次生銹，對(duì)整個(gè)涂層質(zhì)量具有重要影響。目前涂裝前常用的轉(zhuǎn)化膜技術(shù)主要是磷化處理和鈍化處理，二者能耗高，對(duì)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(shù)已經(jīng)進(jìn)入技術(shù)優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新時(shí)代。研究、使用環(huán)保、節(jié)能型涂裝前處理技術(shù)迫在眉睫。本文對(duì)無(wú)氟鈦鹽轉(zhuǎn)化膜、硅烷轉(zhuǎn)化膜制備技術(shù)及耐蝕機(jī)理進(jìn)行了較為系統(tǒng)地研究，并結(jié)合兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)鈦鹽轉(zhuǎn)化膜和硅烷轉(zhuǎn)化膜

2、進(jìn)行了復(fù)合，得到了綠色環(huán)保、耐蝕性優(yōu)良的復(fù)合轉(zhuǎn)化膜。
　　通過(guò)以不同絡(luò)合劑形成鈦鹽轉(zhuǎn)化膜的宏觀形貌、塔菲爾曲線和電化學(xué)阻抗譜的分析，對(duì)比了不同絡(luò)合劑對(duì)轉(zhuǎn)化膜成膜質(zhì)量和耐蝕性能的影響，探討了轉(zhuǎn)化膜的耐蝕機(jī)理。結(jié)果顯示，以草酸和檸檬酸鈉為復(fù)合絡(luò)合劑可以代替目前常用的含氟絡(luò)合劑，形成穩(wěn)定、環(huán)保的無(wú)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(luò)合劑與含氟絡(luò)合劑鈦鹽處理體系形成轉(zhuǎn)

3、化膜的耐蝕機(jī)理不同，分別為陽(yáng)極抑制和陰極抑制，以草酸和檸檬酸鈉為絡(luò)合劑時(shí)耐蝕性更優(yōu)。鈦鹽轉(zhuǎn)化膜在質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5％的中性鹽水中浸泡不同時(shí)間，其電化學(xué)阻抗譜變化顯示，鈦鹽轉(zhuǎn)化膜耐蝕性主要由鈦鹽轉(zhuǎn)化膜與基體間的界面層提供，植酸、草酸與鐵離子的強(qiáng)絡(luò)合作用使界面層在腐蝕初始階段生長(zhǎng)成更加致密的網(wǎng)狀大分子，能有效抑制陰極的擴(kuò)散傳質(zhì)過(guò)程，界面層阻抗值不斷增大，產(chǎn)生自修復(fù)作用，減緩基體的腐蝕速率。
　　通過(guò)測(cè)定硅烷水解體系電導(dǎo)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(jiǎn)稱:BTESPT)和親水性的N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(簡(jiǎn)稱:γ-AEAPS)兩種硅烷溶液的最佳水解時(shí)間，分別為6d和4h。通過(guò)接觸角、鹽霧試驗(yàn)和電化學(xué)阻抗譜測(cè)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(fù)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(duì)比了BTESPT和γ-AEAPS混合硅烷膜的耐蝕性，當(dāng)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(zhì)的侵入。混合硅烷在3.5％氯化鈉溶液浸泡不同時(shí)間的電化學(xué)阻抗譜顯示，混合硅烷膜在鋼鐵基體成膜過(guò)程中，利用兩種硅烷親水性差異，形成了強(qiáng)極性基體、親水性強(qiáng)的γ-AE

6、APS、疏水性強(qiáng)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(fù)合膜層在鋼鐵基體的結(jié)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(zhuǎn)化膜與混合硅烷膜在最佳條件下復(fù)合，復(fù)合轉(zhuǎn)化膜阻抗值可達(dá)到5×105Ω·cm2，紅外光譜顯示，鈦鹽轉(zhuǎn)化膜與硅烷膜形成了Ti-O-Si鍵，表明無(wú)機(jī)/有機(jī)轉(zhuǎn)化膜通過(guò)化學(xué)鍵形成了一體化，由于鈦鹽轉(zhuǎn)化膜存在較多的可交聯(lián)點(diǎn)，使硅烷膜在鈦鹽轉(zhuǎn)化膜表面比在鋼鐵基體表面有更大的交