低碳鋼表面硅烷膜制備及防腐蝕性能研究.pdf

1、低碳鋼因易于加工鍛造而被廣泛用于制作各種建筑構(gòu)件、強(qiáng)度不高的機(jī)械零部件等，作為一種常用金屬材料，低碳鋼在工業(yè)環(huán)境中極易受到腐蝕，傳統(tǒng)金屬防腐處理領(lǐng)域中存在諸多問(wèn)題，其中環(huán)保問(wèn)題尤其突出。因此，探尋新的清潔的處理方法以替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽化與磷化處理技術(shù)成為各國(guó)目前研究的熱點(diǎn)。在現(xiàn)有研發(fā)的諸多新型方法中，硅烷偶聯(lián)劑處理技術(shù)以其清潔無(wú)污染、耐腐蝕性能好及與基材和漆膜粘結(jié)牢固等優(yōu)點(diǎn)成為最有希望取代傳統(tǒng)處理工藝的方法之一。
　　本文以低碳鋼為

2、金屬基材，以乙醇-水溶液為水解體系，以極化測(cè)試結(jié)果為指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法確定了低碳鋼表面制備的γ-APS（3-氨丙基三乙氧基硅烷）、γ-GPS（3-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷）硅烷膜的最佳水解工藝條件。其中γ-APS硅烷膜的最佳水解工藝條件為：硅烷體積分?jǐn)?shù)為7％，水解溫度為25℃，溶液pH=10，醇水比為30/65(v/v)。γ-GPS的最佳水解條件為：水解溫度為25℃，硅烷體積分?jǐn)?shù)為8%，醇水比為65/30(v/v)，溶液pH=3。在γ

3、-GPS浸涂固化中主要考察了固化溫度、固化時(shí)間對(duì)硅烷膜耐腐蝕性能的影響，電化學(xué)交流阻抗測(cè)試結(jié)果表明90℃的固化溫度下及固化時(shí)間為1h時(shí)得到的γ-GPS硅烷膜耐腐蝕性能最優(yōu)。通過(guò)極化測(cè)試對(duì)比研究了γ-GPS、γ-APS分別在最佳水解條件下的膜防腐蝕性能，以腐蝕電流作為首要指標(biāo)的分析結(jié)果表明：兩種硅烷膜都能使低碳鋼的耐腐蝕性能大大提高，但疏水性的γ-GPS硅烷膜效果更顯著。
　　硅烷水解溶液的電導(dǎo)率以及紅外譜圖測(cè)試結(jié)果表明：硅烷水解平

4、衡意味著硅烷水解成硅醇以及它們之間縮聚反應(yīng)的平衡。硅烷水解平衡時(shí)溶液電導(dǎo)率變化基本穩(wěn)定，溶液硅醇摩爾濃度值最高，是浸涂固化硅烷膜的最佳時(shí)間點(diǎn)。
　　為進(jìn)一步提高硅烷膜的防腐性能，本文還制備了BTSPA（雙(3-(三甲氧基硅基)丙基)胺）、BTSE（雙-(三乙氧基硅烷基)乙烷）、γ-APS的復(fù)合膜。通過(guò)極化測(cè)試討論了水解時(shí)間對(duì)制備的該復(fù)合膜的防腐性能影響，得出該混合硅烷水解溶液的最佳水解時(shí)間為9h。通過(guò)以K2SO4為電解質(zhì)的交流阻抗