金屬表面硅鋯復合處理工藝及耐蝕性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的磷化和鉻酸鹽鈍化工藝能較好地滿足金屬涂裝的技術要求，但這兩種工藝存有自身的缺陷，處理工藝復雜且不環(huán)保，鉻酸鹽鈍化已被禁用。硅烷化處理和納米陶瓷鋯鹽處理是人們正在尋求的替換磷化的較為經(jīng)濟、環(huán)保、高效的涂裝前處理工藝。但兩種技術也有自身局限性，硅烷水解不穩(wěn)定，所得膜層耐蝕性不高且不具有自修復能力。鋯鹽處理所得鋯膜與有機涂層間的附著力不如硅烷膜和磷化膜層，耐蝕性也不高。為此，很多研究者試圖通過多種途徑對兩種工藝加以改性或者將兩者相結合來

2、彌補各自缺陷。但是對于兩種工藝及兩者的復合處理，國內的研究與探索大多著力于處理液的性能、技術優(yōu)勢和膜層微觀結構方面，關于硅烷的水解及復合處理具體的實驗數(shù)據(jù)和耐蝕機理等的研究則很少。
　　本文在展開大量實驗的基礎上，通過電導率檢測法研究了KH550硅烷的最佳水解工藝，包括水解液最佳配比、pH值、水解溫度和時間等。通過正交試驗法確定了硅鋯復合處理液各組分配比，制定了硅鋯復合處理液的制備路線。利用單因素試驗法初步確定了硅鋯復合處理膜的最

3、佳成膜工藝條件，包括pH值、浸漬時間、溫度、空停時間以及干燥方式。采用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察對比了膜層微觀結構，通過硫酸銅點滴試驗、電化學測試、浸泡試驗及中性鹽霧試驗對比研究了硅烷膜、鋯膜以及硅鋯復合膜的耐蝕性能，并通過附著力及耐熱性能測試檢測了膜層與涂層的附著力和熱穩(wěn)定性，初步探討了硅鋯復合膜的成膜和耐蝕機理。
　　通過實驗研究，確定了KH550硅烷的水解工藝:水解液最佳配比為V(KH550)∶V（乙醇）∶V(去離子水)=15

4、∶20∶65，水解時間12h，控制在24h內，pH值8～10，水解溫度20℃～40℃。
　　硅鋯復合處理液制備路線:水解完全的KH550硅烷滴加到氟鋯酸體系直至混合溶液pH值為3，之后用氨水調節(jié)pH值。氟鋯酸體系的最佳組分配比:50ml/L氟鋯酸;5g/L酒石酸;3g/L硝酸鈉;10ml/L氫氟酸;15ml/L氟鈦酸;10ml/L氟硼酸。最佳工藝參數(shù):pH值3.5，成膜溫度35℃，浸漬時間5min，空停時間15s，電吹風干燥。

5、r>　　微觀結構顯示硅烷化處理和硅鋯復合處理均能在冷扎鋼表面形成一層無定形的膜層，而鋯鹽處理則形成納米晶結構膜層。硅烷膜和鋯膜表面有微觀裂紋，而硅鋯復合膜均勻致密少裂紋。復合膜主要成分含有Si、Zr，表明硅烷和氟鋯酸都參與了成膜反應。點滴試驗、電化學測試、鹽霧試驗及浸泡試驗都顯示，硅鋯復合膜的耐蝕防護性能高于硅烷膜和鋯膜。附著力和耐熱性能測試表明硅鋯復合膜具有更好的附著力和熱穩(wěn)定性。
　　初步分析了硅鋯復合膜的形成過程和耐蝕機理，