金屬表面硅烷膜的制備工藝及性能表征.pdf

1、硅烷化處理技術(shù)作為新型的金屬表面處理技術(shù)具有環(huán)保、無毒、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)而成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文選擇甲氧基硅烷（KBM-403）和乙氧基硅烷（KH-550）作為研究對象，討論了水解介質(zhì)和水解體系溶液pH值對KBM-403和KH-550水解的影響，并對甲氧基硅烷（KBM-403）的水解工藝、添加醇胺植酸脂和硅鉬雜多酸改性的硅烷膜的成膜工藝以及耐蝕性能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果對于硅烷處理劑的工程應(yīng)用具有積極意義。
　　本文首先對金屬基體

2、表面脫脂劑進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：以異構(gòu)醇聚氧乙烯聚丙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）、烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）作為脫脂劑的主體配方，以九水偏硅酸鈉、異丙醇、乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA）等作為添加物的表面脫脂劑的最佳脫脂工藝為：pH值為12、溫度為45℃、脫脂時(shí)間為10min。該脫脂劑可以很好地用于硅烷化處理前金屬基體表面脫脂工藝。
　　本文接下來利用電導(dǎo)率測定法研究了水解體系溶液的pH

3、值、水解介質(zhì)對KBM-403和KH-550的水解程度的影響，用硫酸銅點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)來研究水解溫度、水解時(shí)間、溶液組分對KBM-403水解性能的影響。結(jié)果表明：兩種偶聯(lián)劑均以醇+水的混合體系為最佳水解體系，水解體系溶液pH=8~10時(shí)有利于KH-550的水解，而pH=4~6時(shí)有利于KBM-403的水解。KBM-403水解溶液最佳成分配比為：KBM-403濃度為3vol.％，甲醇濃度為10vol.%，水解溫度為30℃，水解時(shí)間為3小時(shí)。KBM

4、-403水解前后的傅立葉紅外吸收光譜分析表明，硅烷水解后有大量的硅醇存在。
　　本文還采用電化學(xué)方法（塔菲曲線、交流阻抗譜）研究了溶液組分配比以及成膜工藝對冷軋鋼板表面制備改性硅烷（添加醇胺植酸脂和硅鉬雜多酸改性的KBM-403硅烷）膜的耐蝕性能的影響,運(yùn)用硫酸銅點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)考察了浸涂時(shí)間、固化時(shí)間和固化溫度等因素對改性硅烷膜耐蝕性能的影響。結(jié)果表明：（1）改性硅烷溶液組分最佳配比是：KBM-403濃度為3vol.%、醇胺植酸酯濃

5、度為1vol.%、硅鉬雜多酸含量為0.05g/L；（2）改性硅烷溶液成膜最佳工藝條件是：浸涂時(shí)間為10min、固化溫度為120℃、固化時(shí)間為60min；（3）硫酸銅點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)表明,浸涂時(shí)間和固化溫度對改性硅烷膜的耐蝕性能影響較大。在上述基礎(chǔ)上，本文采用塔菲曲線（Tafelcurve）、交流阻抗譜(EIS)對改性硅烷膜與經(jīng)過磷化處理的磷化膜以及未經(jīng)任何處理的空白試樣的耐蝕性能進(jìn)行了比較研究,利用電子掃描顯微鏡(SEM)觀察了改性硅烷膜的

6、表面形貌，并對改性硅烷膜進(jìn)行了能譜分析（EDS）。研究表明：（1）改性硅烷膜與經(jīng)過磷化處理的磷化膜的自腐蝕電流密度明顯小于未經(jīng)任何處理的空白樣品，而且極化電阻較大；（2）改性硅烷膜的自腐蝕電流密度明顯低于經(jīng)過磷化處理的磷化膜的自腐蝕電流密度，極化電阻較大，這說明改性硅烷膜的耐蝕性能優(yōu)于傳統(tǒng)的金屬表面磷化處理形成的磷化膜；（3）SEM分析表明，與單純硅烷膜相比，添加醇胺植酸脂和硅鉬雜多酸改性的硅烷膜更加均勻致密。
　　本文最后對改性