工业革命以来，钢铁材料在我们的日常生活中扮演越来越重要的角色，应用遍及国民生产的方方面面。为了对钢铁进行保护，延长其使用寿命，最常用的方法就是对其表面进行涂装处理。而在涂装前需要经过一道预处理过程，在钢铁表面形成一层预处理层，预处理层一方面可以保护钢铁基底减缓腐蚀，另一方面还可以提高有机外涂层与钢铁基底的结合力，起到“双面胶”的作用。过去一直采用的预处理层技术存在严重污染问题，如铬酸盐钝化处理液中含污染性的重金属离子（如Ni2+，Mn2+，Cu2+）且对人体具有致癌副作用、磷化产生亚硝酸盐及污染性沉渣，二者逐渐被中国政府明令禁止使用，在此背景下，探索和建立新型环保的预处理技术对国内外相关研究者和前处理公司提出了新的挑战。目前相对环保的预处理产品主要有三大类:硅烷预处理技术，锆酸盐转化预处理技术和硅烷-锆复合预处理技术。其主要核心技术分别由德国的汉高(Henkel)、巴斯夫(BASF)、日本的帕卡公司(Parker)所掌握，并在中国占据了大量的市场份额。中国研究者在过去的几十年中也曾对上述预处理技术进行过一定程度的研究，并取得了某些突破和进展。人们研究了含有不同官能团的硅烷对金属防腐的作用，但是对于氨基硅烷和锆酸盐及环氧硅烷混合协同的研究甚少。本论文的第一部分利用氨基硅烷和锆酸盐通过协同作用在冷轧钢板上制备了预处理层，并对静电喷塑后的样板进行一系列的附着力应用试验评价;第二部分，在冷轧钢表面利用双氨基硅烷和环氧基硅烷间的协同作用制备了免水洗的预处理层，其中，处理液为碱性;并对静电喷塑后的样板进行耐腐蚀和附着力评价分析。
　　本论文的主要研究内容及实验结果如下:
　　(1)冷轧钢表面锆-氨基硅烷复合预处理膜层的制备及应用性能研究
　　氨基硅烷的氨基官能团能够加强与冷轧钢基底的结合力，氟锆酸及锆酸盐能够在特定pH下在冷轧钢表面形成二氧化锆纳米薄膜，通过将二者结合在冷轧钢表面制备预处理层可以获得优异的耐腐蚀能力和良好的漆膜结合力。本部分通过探究四种成膜条件:处理液pH、氨基硅烷用量、预处理时间、温度下的电化学阻抗数据得到了最佳预处理层的成膜条件即pH为4.5，氨基硅烷用量为0.11mL/L，处理时间为120s，温度为35℃，并对最佳条件下得到的冷轧钢样板进行静电喷塑评价其附着力。电化学阻抗谱和极化曲线结果表明，所制备的预处理层耐腐蚀能力强，保护效率最高可达91.7％。此外，附着力测试结果表明:划格试验为0级，重锤冲击试验能抵御60cm高度冲击，盐水浸泡试验48h后轻微扩散，所有样品的中性盐雾试验能满足500h，部分满足800h的要求，证明了预处理层可以显著增强漆膜的附着力，具有良好的应用前景。
　　(2)冷轧钢表面新型环保免水洗硅烷预处理层的制备及应用性能研究
　　环氧基硅烷的环氧官能团可以增强与环氧类有机外涂装层的结合能力，氨基硅烷的氨基官能团可以与冷轧钢基底的羟基通过氢键结合，本部分将二者混合通过协同作用在助剂环氧乙烯基树脂和水性聚氨酯的作用下在冷轧钢表面制备碱性硅烷预处理层，在pH为9时，分别预处理3min，6min，9min。利用电化学阻抗谱和稳态极化曲线对预处理后的样板进行耐腐蚀性评价并且采用环氧类粉末喷塑后的冷轧钢样板附着力进行评价分析。当预处理时间为9min时，电化学结果显示出的耐腐蚀性能较好。附着力实验结果表明，该预处理层可以增强冷轧钢基体与有机涂层的附着力，预处理时间为9min时，划格试验附着力等级为0级，重锤冲击试验可以抵御60cm高度冲击，中性盐雾试验可以满足500h的要求。此外，该预处理层可以不需要水洗过程直接进行涂装，减少了一道工序，可以降低生产成本，且本处理液中并无添加任何重金属离子和污染性物质，对环境友好，具有工业市场前景。