鋁合金硅烷化處理工藝及其涂裝配套性研究.pdf

1、硅烷化處理技術是一種新興的金屬表面處理技術，它具備低成本、綠色環(huán)保、適用面廣及處理件耐蝕性優(yōu)異的優(yōu)勢，可以有效替換嚴重污染環(huán)境的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化工藝和磷化工藝，成為國內(nèi)外學者研究的熱點。目前，該技術已在鋼鐵上得到應用，但在鋁合金上的應用還較少，主要有膜層耐蝕性與金屬表面?zhèn)鹘y(tǒng)處理工藝——鉻酸鹽轉(zhuǎn)化工藝和磷化工藝存在一定差距，處理液不穩(wěn)定等問題，從而限制了該技術的應用。在本文中，對硅烷化處理工藝進行系統(tǒng)研究，對硅烷濃度、pH值、水解時間等水解參數(shù)

2、進行研究，對體系中膜層的制備工藝及性能進行優(yōu)化，同時通過添加稀土添加劑以期能提高硅烷膜的性能。
　　本文選取硅烷偶聯(lián)劑KH-550對鋁合金基體進行處理，對硅烷的水解工藝、硅烷膜的制備工藝、改性工藝以及涂裝工藝進行研究。選用電導率測試法在線監(jiān)測硅烷溶液的水解進程，選用單因素變量法和正交試驗法對硅烷溶液的組成、水解時間、溶液pH值等因素進行研究，實驗表明，KH-550/乙醇/去離子水的最佳比例為5/35/60，水解4h，pH值7為最佳

3、參數(shù)值。
　　采用單因素變量法研究硅烷偶聯(lián)劑KH-550在鋁合金基體表面的成膜工藝，采用CuSO4點滴測試及電化學極化曲線測試得出浸涂時間、固化時間、固化溫度等成膜因素的最佳取值，從而確定硅烷膜的最佳成膜工藝。結(jié)果表明，鋁合金基體在硅烷溶液中浸涂60s后放入電熱鼓風干燥箱中180℃加熱40min得到的硅烷膜具有較好的耐蝕性，硅烷膜經(jīng)極化曲線測試得出腐蝕電流密度（Icorr）為3.043*10-7 A/cm2，自腐蝕電位（Ecorr

4、）為-0.607V;空白試樣的腐蝕電流密度（Icorr）為1.262*10-5A/cm2，自腐蝕電位(Ecorr)為-0.931V，硅烷膜能夠顯著提高鋁合金基體的耐蝕性。在鹽水浸泡試驗中，相比較于空白基體，硅烷膜能有效阻擋腐蝕介質(zhì)的侵入，起到防腐蝕作用。疏水性試驗表明，硅烷膜的涂覆能顯著增大基體表面的接觸角，提高基體疏水性，在空白基體與硅烷膜的對比中，疏水角從12.51°提升到了54.02°。采用掃描電鏡和能譜儀對硅烷膜形貌及成分進行分

5、析，硅烷膜能將基體表面的微孔填平，在金屬表面形成一層由C、O、Si等元素構(gòu)成的均勻、致密的膜層。
　　采用單因素變量法對硅烷偶聯(lián)劑改性工藝進行研究，通過摻雜稀土鈰鹽來增強硅烷膜的耐蝕性能，采用一步法制備鈰鹽改性硅烷膜并確定其最佳摻雜濃度為5×10-1g/L，CuSO4點滴測試及電化學測試結(jié)果表明此時基體耐蝕性較好且優(yōu)于傳統(tǒng)硅烷膜。在鹽水浸泡試驗中，鈰鹽改性硅烷膜的防腐能力優(yōu)于傳統(tǒng)硅烷膜，對基體起到更好的保護作用;對涂覆鈰鹽改性硅烷

6、膜的基體進行掃描電鏡和能譜分析，膜層表面均勻的分散著細顆粒物經(jīng)EDS能譜分析得出細顆粒物成分中含有Ce元素;同時，在激光共聚焦顯微分析圖譜中，添加鈰鹽能顯著增加膜層厚度，對阻止腐蝕介質(zhì)的入侵起到一定的積極作用，從而能在一定程度上增加膜層的耐蝕性。
　　基體涂覆有硅烷膜后一般在最外層涂裝一層有機涂層起到保護或裝飾的作用，采用電泳的方法在鋁合金基體硅烷膜外涂覆一層有機涂層，采用鹽霧試驗測試基體的耐腐蝕性，實驗結(jié)果表明有機涂層能夠顯著提