几种硅烷无铬钝化剂在锌表面的应用对比研究.pdf

新材料、新技术 几种硅烷无铬钝化剂 在锌表面的应用对比研究 林安1，方达经2，张弦1 (1武汉大学资源与环境科学学院环境工程系，湖北武汉430072 2中交武汉港湾工程设计研究院有限公司， 湖北武汉430071) 形成的钝化膜的形貌及耐蚀性的变化，并分析了复合钝化的机理及有机无机各组分的作用。实验发 现，上述四种有机硅烷与钳酸盐、钛酸盐或铈盐复合后，钝化膜的耐蚀性有一定程度的提高，提高 的程度与有机硅烷种类、无机钝化剂的特性以及两者之间的配比有较大关系。 关键词：无铬钝化；有机硅烷；锌：钼酸盐；钛盐；稀土 1 引言 铬酸盐钝化处理工艺中的六价铬毒性强而且具有致癌作用，磷化处理工艺中的磷是造成江河湖 泊水体富营养化的元凶，这些传统的金属表面防护处理技术由于会造成环境污染，从而使得人们将 为含有机和无机组分，所以它的分子中同时具有极性和非极性部分，它与其它物质的极性分子或非 极性分子都可以形成有一定结合力的化学键。有机硅烷的作用实际上就是无机物质和有机物质界面 之间的“分子桥梁”，把两种性质完全不同的材料连接在一起，这样就可以有效地改善极性物质或 非极性物质界面的胶接强度。 性在许多方面超越了铬酸盐钝化膜。如魏伯荣和蓝立文等人研究他’了硅烷偶联剂对硫化胶性能的影 响：贝逸翔和黄继泰等人研究b1了硅烷偶联剂对粘土表面改性技术；官少华和刘儒栋研究H3了硅烷偶 联剂鹏一69的应用。最后，王双红和刘常升等人通过研究瞄3世界范围内镀锌板的有机硅烷钝化技术 及其进展时，在《腐蚀科学与防护技术》上撰文指出，今后镀锌板钝化工艺研究的重点应是无机钝 化剂与有机硅烷组成的复合膜钝化技术。 国内学者对有机硅烷的研究较多，但大多局限于涂料和塑胶工业哺1，而对于有机硅烷与无机钝 第八届全国高功能氟硅材料和涂料开发及应用技术研讨会 2010年5月·威海 39 新材料、新技术 化剂的复合并应用于镀锌钝化方面的研究较少n1，因此本文希望以此为突破口，对硅烷的复合钝化 膜的耐蚀性做深入的研究。由于SCA的种类繁多，物理和化学特性差异也较大，因此，本文根据文 膜剂，研究其在镀锌钝化工艺中的应用。 2试验 2．1试验材料 试验材料及药品主要有硝酸亚铈、硫酸钴、偏钒酸钠、甲醇、醋酸、硅溶胶、KH一792、KH一560、 KH一570、BTSE、水玻璃、磷酸、硫酸、硝酸、硼酸、琥珀酸、氟化钠、氯化钠、氯化钾、丙酮等， 且均为分析纯试剂，其中四种有机硅烷的分子结构如图1所示。 KH．792KH_560 KII-570BTSE 图1 四种硅烷偶联剂的分子结构 2．2钝化工艺流程 有机硅复合钝化工艺的试验流程分为以下五步进行：试件一机械抛光一冲洗一中温除油一冲洗 一活化一冲洗一钝化一烘箱烧烤一自然冷却。 首先在一个烧杯中加入半杯二次蒸馏水，将一定量的甲醇倒入溶液中并搅拌均匀，值得一提的 只含有甲氧基的，如果选用的是含乙氧基的硅烷，则应该使用乙醇。下一步是在上述甲醇溶液中加 入有机硅烷，并在搅拌的前提下让其水解4h左右，溶液会由浑浊慢慢变澄清。待其消解充分后再加 入一定量醋酸将溶液的pH值调至2．O’2．5以内，后续试验还会加入磷酸、双氧水、硅溶胶和硫酸钴。 与有机硅烷进行复合的无机钝化剂选用钼酸钠、硫酸氧钛、硝酸亚铈。 40 第八届全国高功能氟硅材料和涂料开发及应用技术研讨会 2010年5月·威海 新材料、新技术 锌试样在做好前处理后，在上述配好的钝化液中的钝化时间只需要lmin，钝化温度在室温下即 可进行。．钝化结束后不可冲洗钝化膜，而应该将其直接放入130C的烘箱中烘烤1h。钝化烘烤结束 后再自然冷却两天。 3结果与讨论 3．1钝化膜质量变化对比 图2所示的是钼、钛、铈三种无机钝化剂与四种有机硅烷复合后，在钝化过程中的质量变化。 横座标中的“None”意指在不含有机硅烷的