传统的磷化和铬酸盐钝化工艺能较好地满足金属涂装的技术要求,但这两种工艺存有自身的缺陷,处理工艺复杂且不环保,铬酸盐钝化已被禁用。硅烷化处理和纳米陶瓷锆盐处理是人们正在寻求的替换磷化的较为经济、环保、高效的涂装前处理工艺。但两种技术也有自身局限性,硅烷水解不稳定,所得膜层耐蚀性不高且不具有自修复能力。锆盐处理所得锆膜与有机涂层间的附着力不如硅烷膜和磷化膜层,耐蚀性也不高。为此,很多研究者试图通过多种途径对两种工艺加以改性或者将两者相结合来弥补各自缺陷。但是对于两种工艺及两者的复合处理,国内的研究与探索大多着力于处理液的性能、技术优势和膜层微观结构方面,关于硅烷的水解及复合处理具体的实验数据和耐蚀机理等的研究则很少。本文在展开大量实验的基础上,通过电导率检测法研究了KH550硅烷的最佳水解工艺,包括水解液最佳配比、pH值、水解温度和时间等。通过正交试验法确定了硅锆复合处理液各组分配比,制定了硅锆复合处理液的制备路线。利用单因素试验法初步确定了硅锆复合处理膜的最佳成膜工艺条件,包括pH值、浸渍时间、温度、空停时间以及干燥方式。采用金相显微镜和扫描电镜观察对比了膜层微观结构,通过硫酸铜点滴试验、电化学测试、浸泡试验及中性盐雾试验对比研究了硅烷膜、锆膜以及硅锆复合膜的耐蚀性能,并通过附着力及耐热性能测试检测了膜层与涂层的附着力和热稳定性,初步探讨了硅锆复合膜的成膜和耐蚀机理。通过实验研究,确定了KH550硅烷的水解工艺：水解液最佳配比为V(KH550):V(乙醇)：V(去离子水)=15：20.65,水解时间12h,控制在24h内,pH值8-10,水解温度20℃-40℃。硅锆复合处理液制备路线：水解完全的KH550硅烷滴加到氟锆酸体系直至混合溶液pH值为3,之后用氨水调节pH值。氟锆酸体系的最佳组分配比：50m1/L氟锆酸；5g/L酒石酸；3g/L硝酸钠；10ml/L氢氟酸；15ml/L氟钛酸；10ml/L氟硼酸。最佳工艺参数：pH值3.5,成膜温度35℃,浸渍时间5min,空停时间15s,电吹风干燥。微观结构显示硅烷化处理和硅锆复合处理均能在冷扎钢表面形成一层无定形的膜层,而锆盐处理则形成纳米晶结构膜层。硅烷膜和锆膜表面有微观裂纹,而硅锆复合膜均匀致密少裂纹。复合膜主要成分含有Si、Zr,表明硅烷和氟锆酸都参与了成膜反应。点滴试验、电化学测试、盐雾试验及浸泡试验都显示,硅锆复合膜的耐蚀防护性能高于硅烷膜和锆膜。附着力和耐热性能测试表明硅锆复合膜具有更好的附着力和热稳定性。初步分析了硅锆复合膜的形成过程和耐蚀机理,由成膜过程可知：氟锆酸水解生成的以Zr02为主的纳米颗粒被KH550硅烷形成的三维网状结构(Si-O-Si)包裹,协同沉积在金属表面,形成一种无机的无定型氧化物混合物和有机的三维网状结构混合膜层。由耐腐蚀机理可知,纳米陶瓷颗粒的存在填充了硅烷三维网状结构的孔隙,填充了复合膜上的微观裂纹,提高了膜的完整性,使得膜层综合性能提高。