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热镀锌能够提高钢铁制品在大气中的耐蚀性,应用广泛。为了克服其在存储运输过程中容易发生腐蚀、产生白锈的问题,通常在镀锌后进行六价铬钝化处理。但是六价铬剧毒,目前已逐步被禁止,从而需要寻求一种新的取代六价铬钝化的钝化工艺。硅酸盐钝化具有诸多优点,比如钝化液无毒无污染,钝化液稳定,成本低廉等,成为取代六价铬钝化的研究热点。课题组前期研究表明,硅酸钠溶液的Si O2:Na2O摩尔比对锌层上形成的硅酸盐转化膜有较大影响,对于室温下含5wt.%Si O2的溶液,当Si O2:Na2O摩尔比为3.50时,能形成致密、耐蚀性好的硅酸盐转化膜。在此基础上,本文设定硅酸钠溶液的Si O2:Na2O摩尔比为3.50,进一步研究改变二氧化硅浓度及溶液温度,以及溶液中加入甲基硅酸钠,对硅酸盐转化膜的影响。将热镀锌钢分别浸入不同二氧化硅浓度(2wt.%、5wt.%和8wt.%)、不同溶液温度(室温(RT)、40℃和60℃)且溶液的Si O2:Na2O摩尔比为3.50的硅酸盐钝化溶液中,在锌层上获得硅酸盐转化膜。对获得的硅酸盐转化膜试样的中性盐雾试验(NSS)、塔菲尔极化(Tafel polarization)和电化学阻抗谱(EIS)测试。结果表明,在试验条件范围内,随浓度和温度的升高,硅酸盐转化膜的耐蚀性均有所提高,在有些工艺条件下(5%-60、8%-40和8%-60)的极化电阻Rp达100k以上。对硅酸钠溶液进行透射红外(FT-IR)和核磁硅谱(29Si NMR)分析的结果表明,不同二氧化硅浓度的硅酸钠溶液具有不同的溶液结构,即溶液中硅酸负离子的Si-O连接类型和分布存在差异。随着硅酸盐溶液中二氧化硅浓度的增加,溶液中聚合度大的硅酸负离子增多,简单结构(Q1、Q2)减少而复杂结构(Q3、Q4)增多。用能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对硅酸盐转化膜膜层进行成分分析,结果显示,膜层中含有Si、O、Zn、Na等元素。当溶液中二氧化硅浓度或溶液温度升高,膜层中Si含量增加,表明提高二氧化硅浓度或溶液温度均能促进硅酸盐转化膜成膜。将甲基硅酸钠添加到硅酸钠溶液(5wt.%Si O2,摩尔比M=3.50)中进行改性。结果表明,当甲基硅酸钠的添加量为溶液质量的2%时,获得的转化膜致密而耐蚀性明显提高;过多时则成膜不好,形成的膜层疏松且耐蚀性较差。XPS分析结果表明,该转化膜内层主要是Si-O-Si、Si-O-Zn键连接的硅酸盐转化膜,而表层则含有较多的Si-CH3官能团,令膜层表面具有疏水性,对水滴的接触角显著增大。