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一种新兴的金属表面防护性处理工艺——有机硅烷化处理近年来正在快速发展。金属表面使用硅烷偶联剂进行预处理具有成本低、适用范围广、绿色环保、处理件耐腐蚀性能好等优点,成为国内外科学工作者研究的热点。本文选择了γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(APDMS)对金属表面进行处理,对这两个硅烷的水解工艺、硅烷在金属表面成膜的最佳工艺以及形成硅烷膜的金属基体的耐蚀性能做了一些研究。
本文采用该方法在线检测硅烷的水解程度,对于硅烷水解液中的溶液组成、水解时间等影响因素进行了研究。测试结果可以看出:硅烷偶联剂溶解于乙醇和去离子水组成的混合溶剂中时,体系存在一个最佳的水解时间以及最佳的溶液配比。
采用正交试验法研究了GPTMS硅烷在冷轧钢表面的成膜工艺,经极差分析处理以后得出该硅烷的最佳成膜工艺,并利用塔菲曲线法、稳态极化曲线法和交流阻抗法考察了冷轧钢基体在模拟海水(3.50％NaCl溶液)中的耐蚀性能,再利用单因素法改进成膜工艺,同时向硅烷水解溶液中掺杂铈离子和铬离子,也使得形成了硅烷膜的冷轧钢基体的耐蚀性能进一步提高。结果表明:空白试样的自腐蚀电流密度(icorr)为3.904×10-5A·cm-2,腐蚀电流密度(J)为0.242A·cm-2;纯硅烷膜试样的自腐蚀电流密度为1.249×10-6A·cm-2,腐蚀电流密度为0.149A·cm-2;掺铈硅烷膜试样的的自腐蚀电流密度为1.600×10-7A·cm-2,腐蚀电流密度为0.022A·cm-2;掺杂铈离子与铬离子硅烷膜试样的的自腐蚀电流密度为1.584×10-7A·cm-2,腐蚀电流密度为9.584×10-7A·cm-2。由此可知,在冷轧钢表面形成GPTMS硅烷膜能够很好的提高冷轧钢基体的耐蚀性能,向硅烷水解液中掺杂铈离子以及掺杂铈离子和铬离子均能够进一步提高基体的耐蚀性能,其中双掺杂硅烷所形成的硅烷膜的耐蚀性能更为优越。
采用正交试验法研究了APDMS硅烷在冷轧钢表面的成膜工艺,经极差分析处理以后得出该硅烷的最佳成膜工艺,并利用塔菲曲线法、稳态极化曲线法考察了冷轧钢基体在模拟海水(3.50％NaCl溶液)中的耐蚀性能,再利用单因素法改进成膜工艺。结果表明:空白试样的自腐蚀电流密度为3.904×10-5A·cm-2,腐蚀电流密度为0.242 A·cm-2;APDMS硅烷膜试样的自腐蚀电流密度为3.747×10-7A·cm-2,腐蚀电流密度为3.535×10-4A·cm-2。由此可知,APDMS硅烷膜使得冷轧钢的耐腐蚀性能得到有效的提高。对比于GPTMS硅烷在冷轧钢表面形成的硅烷膜可以发现,APDMS硅烷在冷轧钢表面的形成硅烷膜的耐腐蚀性能更好。
采用正交试验法研究了GPTMS硅烷在6063铝合金表面的成膜工艺,经极差分析处理以后得出该硅烷的最佳成膜工艺,并利用塔菲曲线法、稳态极化曲线法考察了基体在模拟海水(3.50％NaCl溶液)中的耐蚀性能,再利用单因素法改进成膜工艺。结果表明:正交试验法和单因素法得到了GPTMS硅烷在铝合金表面成膜的最佳工艺,该工艺下硅烷膜的自腐蚀电流密度为1.200×10-7A·cm-2,相比较于空白试样的自腐蚀电流密度1.794×10-5 A·cm-2,可以看出该硅烷膜有效的提高了铝合金的耐蚀性能。对比于GPTMS硅烷在冷轧钢表面形成的硅烷膜可以发现,GPTMS硅烷更适用于6063铝合金的表面处理。
本文采用该方法在线检测硅烷的水解程度,对于硅烷水解液中的溶液组成、水解时间等影响因素进行了研究。测试结果可以看出:硅烷偶联剂溶解于乙醇和去离子水组成的混合溶剂中时,体系存在一个最佳的水解时间以及最佳的溶液配比。
采用正交试验法研究了GPTMS硅烷在冷轧钢表面的成膜工艺,经极差分析处理以后得出该硅烷的最佳成膜工艺,并利用塔菲曲线法、稳态极化曲线法和交流阻抗法考察了冷轧钢基体在模拟海水(3.50％NaCl溶液)中的耐蚀性能,再利用单因素法改进成膜工艺,同时向硅烷水解溶液中掺杂铈离子和铬离子,也使得形成了硅烷膜的冷轧钢基体的耐蚀性能进一步提高。结果表明:空白试样的自腐蚀电流密度(icorr)为3.904×10-5A·cm-2,腐蚀电流密度(J)为0.242A·cm-2;纯硅烷膜试样的自腐蚀电流密度为1.249×10-6A·cm-2,腐蚀电流密度为0.149A·cm-2;掺铈硅烷膜试样的的自腐蚀电流密度为1.600×10-7A·cm-2,腐蚀电流密度为0.022A·cm-2;掺杂铈离子与铬离子硅烷膜试样的的自腐蚀电流密度为1.584×10-7A·cm-2,腐蚀电流密度为9.584×10-7A·cm-2。由此可知,在冷轧钢表面形成GPTMS硅烷膜能够很好的提高冷轧钢基体的耐蚀性能,向硅烷水解液中掺杂铈离子以及掺杂铈离子和铬离子均能够进一步提高基体的耐蚀性能,其中双掺杂硅烷所形成的硅烷膜的耐蚀性能更为优越。
采用正交试验法研究了APDMS硅烷在冷轧钢表面的成膜工艺,经极差分析处理以后得出该硅烷的最佳成膜工艺,并利用塔菲曲线法、稳态极化曲线法考察了冷轧钢基体在模拟海水(3.50％NaCl溶液)中的耐蚀性能,再利用单因素法改进成膜工艺。结果表明:空白试样的自腐蚀电流密度为3.904×10-5A·cm-2,腐蚀电流密度为0.242 A·cm-2;APDMS硅烷膜试样的自腐蚀电流密度为3.747×10-7A·cm-2,腐蚀电流密度为3.535×10-4A·cm-2。由此可知,APDMS硅烷膜使得冷轧钢的耐腐蚀性能得到有效的提高。对比于GPTMS硅烷在冷轧钢表面形成的硅烷膜可以发现,APDMS硅烷在冷轧钢表面的形成硅烷膜的耐腐蚀性能更好。
采用正交试验法研究了GPTMS硅烷在6063铝合金表面的成膜工艺,经极差分析处理以后得出该硅烷的最佳成膜工艺,并利用塔菲曲线法、稳态极化曲线法考察了基体在模拟海水(3.50％NaCl溶液)中的耐蚀性能,再利用单因素法改进成膜工艺。结果表明:正交试验法和单因素法得到了GPTMS硅烷在铝合金表面成膜的最佳工艺,该工艺下硅烷膜的自腐蚀电流密度为1.200×10-7A·cm-2,相比较于空白试样的自腐蚀电流密度1.794×10-5 A·cm-2,可以看出该硅烷膜有效的提高了铝合金的耐蚀性能。对比于GPTMS硅烷在冷轧钢表面形成的硅烷膜可以发现,GPTMS硅烷更适用于6063铝合金的表面处理。