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腐蚀是金属材料在使用中最为严重的损失形式，它不仅缩短了金属材料的使用寿命，还会影响设施及设备的使用安全，严重时甚至会引发灾难性的事故，造成巨大的经济损失及威胁人员的生命安全。因此金属材料在实际应用中常采用一定的措施来控制其腐蚀，而涂层是目前使用最为广泛的手段。
近年来有机硅溶胶-凝胶涂层因兼具有机材料和无机材料的优点以及与铝合金、锌等金属间有非常优异的附着力，而成为金属防腐涂层中的一个研究热点。这种涂层既可做为铬钝化和磷化层的替代品用来对金属表面进行预处理，也可做为单独的保护层来保护金属材料。然而，有机硅溶胶涂层因与铜难以形成Si-O-Cu键，因而在铜表面上性能较差;此外碳钢及镁合金等活泼金属在与有机硅溶胶溶液接触时金属溶解反应产生的金属离子和氢气会破坏涂层的网络结构，进而限制了有机硅溶胶涂层在这些金属上的保护性能。
本论文主要是针对以上两个问题开展的，因此论文可分为两大块:其一设计并制备了带有不同有机官能基团的有机硅溶胶-凝胶涂层，考察了涂层在铜表面上的各个性能;其二研究了以硝酸铈为催化剂制备的有机硅溶胶-凝胶涂层对碳钢和镁合金保护性能。具体研究内容及主要结论如下:
1、以巯基丙基三甲氧基硅烷(MAPMS)和正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体制备了巯基官能有机硅溶胶-凝胶涂层，并考察了TEOS加入量对涂层性能的影响。结果表明TEOS的加入对涂层的润湿性没有显著的影响，但会提高涂层的硬度，增强其耐热性能;电化学测试表明添加一定量的TEOS会提高涂层的致密性进而提高其保护效果，然而当TEOS过量时会降低涂层的隔绝效果。
2、以缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（γ-GPS）和正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体制备了环氧官能有机硅溶胶-凝胶涂层(ESol)，考察了苯并三氮唑(BTA)的加入对ESol涂层性能的影响。结果表明BTA的加入能够降低ESol涂层的表面能，提高涂层与铜表面的结合力，显著提高ESol涂层对铜的保护效果。
3、考察了环氧交联剂二乙三胺(DETA)和硫脲(TUA)加入对ESol涂层性能的影响。结果表明DETA和TUA能够增强涂层与铜表面的结合力，提高涂层的致密性。另外，TUA能显著提ESol涂层的抗盐雾侵蚀的能力，而DETA的加入降低了其耐盐雾侵蚀的能力。
4、发现硝酸铈具有促进Si-OR反应的能力，且以硝酸铈为催化剂制备的有机硅溶胶-凝胶涂层对碳钢Q235的保护效果要优于传统的以酸为催化剂制备的涂层。其原因在于硝酸铈作为缓蚀剂能增强涂层保护性能，此外硝酸铈能够抑制有机硅溶胶-凝胶涂层沉积过程中碳钢的溶解反应，进而保持了有机硅溶胶涂层优异的物理隔绝性能。
5、以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体，乙酸、硝酸铈、氢氧化钠为催化剂制备了非官能化有机硅溶胶-凝胶涂层，并考察了催化剂对涂层在镁合金上保护效果的影响。结果表明以硝酸铈为催化剂的涂层对镁合金的保护性要明显高于以酸和碱为催化剂的涂层。