乙烯基硅烷膜层制备工艺及其耐蚀性能研究

论文摘要

金属表面硅烷化处理是近年发展起来的一种表面防护性处理技术,由于硅烷偶联剂在金属表面处理过程中具有无毒性、无污染及应用广泛等特点,使得该技术在金属腐蚀防护领域中迅速发展起来,是有望代替铬酸盐钝化的绿色环保型处理技术。该技术基于硅烷分子水解后的硅羟基能与金属表面氧化物反应及硅烷分子自身的缩聚交联,使得所获膜层具有良好的疏水性能与附着力。本文选择乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）作为表面处理剂,乙醇与去离子水的混合溶剂作为VTES的水解介质,利用电化学阻抗谱、极化曲线、FI-IR及SEM测试方法,分别对VTES的水解工艺、Q235钢表面硅烷膜的制备工艺及其在纯铝和热镀锌钢板表面的应用做了试验性的研究。研究结果表明：（1） VTES水解产生了硅醇。水的增加可以促进硅烷的水解,而乙醇的增加可以提高硅烷溶液的稳定性。该水解体系存在最佳的溶液配比、水解时间、固化温度和固化时间。（2）Q235钢表面硅烷膜层的阻抗值较空白基体提高2-3个数量级。Ce（NO3）3·6H2O的添加浓度对硅烷膜层的耐蚀性具有明显影响,当硅烷溶液中铈盐的添加浓度为为1×xl0-3mol/L时,Q235钢表面硅烷膜层的的耐蚀性最好。（3） VTES硅烷膜层制备工艺在纯铝表面能够获得耐蚀性、致密性及结合力都较好的硅烷膜层；而经VTES硅烷化处理的热镀锌钢板的阻抗值与空白基体相比虽有提高,但其表面膜层的耐蚀持久度较差,在极化曲线测量过程中出现了严重的腐蚀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 金属腐蚀与防护概述
• 1.2 金属表面处理方法
• 1.2.1 稀土转化膜处理
• 1.2.2 钼酸盐、钨酸盐等含氧酸盐转化膜处理
• 1.2.3 有机酸转化膜处理
• 1.3 金属表面硅烷化处理
• 1.3.1 硅烷偶联剂简述
• 1.3.2 硅烷偶联剂的结构及其作用机理
• 1.3.3 关于金属表面硅烷偶联剂的防腐蚀机理
• 1.3.4 硅烷化处理的影响因素
• 1.4 金属表面硅烷化处理技术的研究进展
• 1.5 本课题研究意义及内容
• 第2章 实验内容及方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 VTES
• 3）₃·6H₂O'>2.1.3 Ce（NO₃）₃·6H₂O
• 2.2 实验仪器及设备
• 2.3 试样制备
• 2.3.0 硅烷溶液的配制
• 2.3.1 Q235钢硅烷化试样的制备
• 2.3.2 纯铝硅烷化试样的制备
• 2.3.3 热镀锌钢板硅烷化试样的制备
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 电化学检测法
• 2.4.2 红外光谱分析（FT-IR）
• 2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 第3章 Q235钢表面硅烷膜制备工艺及其耐蚀性研究
• 3.1 固化温度和时间对硅烷膜层耐蚀性的影响
• 3.1.1 不同固化温度和时间下的硅烷膜EIS分析
• 3.1.2 不同固化温度和时间下形成的硅烷膜的Tafel曲线分析
• 3.2 水解时间和硅烷溶剂含量对硅烷膜层耐蚀性的影响
• 3.2.1 溶液①在不同水解时间下膜层的EIS和Tafel分析
• 3.2.2 溶液②在不同水解时间下膜层的EIS和Tafel分析
• 3.2.3 溶液③在不同水解时间下膜层膜层的EIS和Tafel分析
• 3.2.5 溶液①水解15d、20d和30d所得膜层的EIS及Tafel分析
• 3.3 硅烷浓度对硅烷膜层耐蚀性的影响
• 3.4 VTES水解前后的红外光谱分析
• 3.5 铈盐添加对VTES硅烷膜层耐蚀性能的影响研究
• 3.5.1 铈盐浓度对硅烷膜层耐蚀性的影响
• 3.6 Q235钢表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的SEM分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 VTES硅烷膜制备工艺在纯铝和热镀锌钢板表面的应用
• 4.1 前言
• 4.2 纯铝表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的耐蚀性研究
• 4.2.1 纯铝无铈盐和含铈盐硅烷膜层的EIS分析
• 4.2.2 纯铝无铈盐和含铈盐硅烷膜层的Tafel分析
• 4.2.3 纯铝空白基体及其表面硅烷膜层在0.05mol/LNaCl溶液中的EIS分析
• 4.2.4 纯铝表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的SEM分析
• 4.3 热镀锌钢表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的耐蚀性研究
• 4.3.1 热镀锌钢表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的EIS分析
• 4.3.2 热镀锌钢表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的Tafel分析
• 4.3.3 热镀锌钢表面无铈盐和含铈盐硅烷膜层的SEM分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢