鋁合金硅烷化處理工藝及其涂裝配套性研究.pdf

1、硅烷化處理技術(shù)是一種新興的金屬表面處理技術(shù)，它具備低成本、綠色環(huán)保、適用面廣及處理件耐蝕性?xún)?yōu)異的優(yōu)勢(shì)，可以有效替換嚴(yán)重污染環(huán)境的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化工藝和磷化工藝，成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前，該技術(shù)已在鋼鐵上得到應(yīng)用，但在鋁合金上的應(yīng)用還較少，主要有膜層耐蝕性與金屬表面?zhèn)鹘y(tǒng)處理工藝——鉻酸鹽轉(zhuǎn)化工藝和磷化工藝存在一定差距，處理液不穩(wěn)定等問(wèn)題，從而限制了該技術(shù)的應(yīng)用。在本文中，對(duì)硅烷化處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，對(duì)硅烷濃度、pH值、水解時(shí)間等水解參數(shù)

2、進(jìn)行研究，對(duì)體系中膜層的制備工藝及性能進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)通過(guò)添加稀土添加劑以期能提高硅烷膜的性能。
　　本文選取硅烷偶聯(lián)劑KH-550對(duì)鋁合金基體進(jìn)行處理，對(duì)硅烷的水解工藝、硅烷膜的制備工藝、改性工藝以及涂裝工藝進(jìn)行研究。選用電導(dǎo)率測(cè)試法在線監(jiān)測(cè)硅烷溶液的水解進(jìn)程，選用單因素變量法和正交試驗(yàn)法對(duì)硅烷溶液的組成、水解時(shí)間、溶液pH值等因素進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)表明，KH-550/乙醇/去離子水的最佳比例為5/35/60，水解4h，pH值7為最佳

3、參數(shù)值。
　　采用單因素變量法研究硅烷偶聯(lián)劑KH-550在鋁合金基體表面的成膜工藝，采用CuSO4點(diǎn)滴測(cè)試及電化學(xué)極化曲線測(cè)試得出浸涂時(shí)間、固化時(shí)間、固化溫度等成膜因素的最佳取值，從而確定硅烷膜的最佳成膜工藝。結(jié)果表明，鋁合金基體在硅烷溶液中浸涂60s后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中180℃加熱40min得到的硅烷膜具有較好的耐蝕性，硅烷膜經(jīng)極化曲線測(cè)試得出腐蝕電流密度（Icorr）為3.043*10-7 A/cm2，自腐蝕電位（Ecorr

4、）為-0.607V;空白試樣的腐蝕電流密度（Icorr）為1.262*10-5A/cm2，自腐蝕電位(Ecorr)為-0.931V，硅烷膜能夠顯著提高鋁合金基體的耐蝕性。在鹽水浸泡試驗(yàn)中，相比較于空白基體，硅烷膜能有效阻擋腐蝕介質(zhì)的侵入，起到防腐蝕作用。疏水性試驗(yàn)表明，硅烷膜的涂覆能顯著增大基體表面的接觸角，提高基體疏水性，在空白基體與硅烷膜的對(duì)比中，疏水角從12.51°提升到了54.02°。采用掃描電鏡和能譜儀對(duì)硅烷膜形貌及成分進(jìn)行分

5、析，硅烷膜能將基體表面的微孔填平，在金屬表面形成一層由C、O、Si等元素構(gòu)成的均勻、致密的膜層。
　　采用單因素變量法對(duì)硅烷偶聯(lián)劑改性工藝進(jìn)行研究，通過(guò)摻雜稀土鈰鹽來(lái)增強(qiáng)硅烷膜的耐蝕性能，采用一步法制備鈰鹽改性硅烷膜并確定其最佳摻雜濃度為5×10-1g/L，CuSO4點(diǎn)滴測(cè)試及電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明此時(shí)基體耐蝕性較好且優(yōu)于傳統(tǒng)硅烷膜。在鹽水浸泡試驗(yàn)中，鈰鹽改性硅烷膜的防腐能力優(yōu)于傳統(tǒng)硅烷膜，對(duì)基體起到更好的保護(hù)作用;對(duì)涂覆鈰鹽改性硅烷

6、膜的基體進(jìn)行掃描電鏡和能譜分析，膜層表面均勻的分散著細(xì)顆粒物經(jīng)EDS能譜分析得出細(xì)顆粒物成分中含有Ce元素;同時(shí)，在激光共聚焦顯微分析圖譜中，添加鈰鹽能顯著增加膜層厚度，對(duì)阻止腐蝕介質(zhì)的入侵起到一定的積極作用，從而能在一定程度上增加膜層的耐蝕性。
　　基體涂覆有硅烷膜后一般在最外層涂裝一層有機(jī)涂層起到保護(hù)或裝飾的作用，采用電泳的方法在鋁合金基體硅烷膜外涂覆一層有機(jī)涂層，采用鹽霧試驗(yàn)測(cè)試基體的耐腐蝕性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有機(jī)涂層能夠顯著提