论文部分内容阅读
硅烷化处理是一种新型金属表面处理方法，与传统的磷铬酸盐处理技术相比，具有环保节能、粘着力强等优点，因此，硅烷表面处理技术的发展具有广泛的市场前景。目前，对金属表面硅烷膜的研究主要集中于单一成分的硅烷膜，这种硅烷膜性能不稳定，耐腐蚀性也较差，不利于后续涂装进行，并且在碳钢表面运用的较少。因此，对碳钢表面硅烷处理工艺进行系统探究，提高硅烷处理液的稳定性，实现硅烷膜与碳钢表面的强结合力，改善硅烷膜性能，就成为目前亟待解决的问题。本文以正硅酸四乙酯TEOS和硅烷偶联剂KH560为主要原料，使其在一定的条件下水解缩聚成硅烷表面处理液，并对该工艺进行优化。通过考察水解时间、pH值等因素对硅烷水解程度、处理液稳定性等的影响，并结合表面形貌、热稳定性等测试，得出性能优良的处理液组成及工艺条件；并探讨了加热温度、浸渍时间等对普通硅烷膜及掺有添加剂硅烷膜性能的影响，采用扫描电镜、电化学测试等对其进行物理化学性能表征，最后对其在有机涂层中的应用作进一步探索研究。研究结果表明：当水解温度为50℃、pH值为3.5左右、TEOS/KH560比为1:2、异丙醇/Si比为12，反应时间为7h，H2O/Si比为7时，硅烷处理液的稳定性及耐腐蚀性等性能最优；而当浸渍次数为4，浸渍时间为2min，浸渍温度为45℃，固化温度为95℃，固化时间为40min时，所得碳钢表面普通硅烷膜的附着力及耐腐蚀性等性能最佳；而掺入0.05%的稀土镧和5%的成膜助剂时，硅烷膜的耐腐蚀性能提高10倍左右，而此时的成膜条件也相应的有所改变，如浸渍温度为30℃，固化温度为130℃，固化时间为30min，此条件有利于节能环保，同时所得的杂化硅烷膜的性能最佳，其附着力及耐腐蚀性能甚至能够超过磷化工艺的指标；当在其表面涂覆有机涂料时，可见涂料与基体附着力等各项性能达到常用指标。该工艺不但实现了硅烷处理液的高稳定性，同时提高了硅烷膜与碳钢表面的结合力及耐蚀性，从而进一步提高涂层的寿命，实现了表面处理工业的环保节能。