本文關(guān)鍵詞：金屬表面硅烷鈍化液及性能研究

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【摘要】：世界上每年因腐蝕的金屬約占總產(chǎn)量的1/3,如何防止金屬銹蝕已成為科學(xué)界研究的重大課題,傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化、磷酸鹽轉(zhuǎn)化等技術(shù)雖然可以解決金屬的腐蝕問題但污染環(huán)境并對(duì)人類健康構(gòu)成威脅,隨著綠色化工清潔生產(chǎn)的提出,研制出新型綠色環(huán)保的金屬表面處理技術(shù)迫在眉睫。硅烷具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)可在金屬表面形成很好的保護(hù)層,起到防腐的功效,因此金屬表面硅烷化處理技術(shù)被認(rèn)為是最理想的替代防止金屬腐蝕的技術(shù)。采用有機(jī)硅樹脂和聚氨酯樹脂并且參雜少量金屬離子配制成硅烷鈍化液進(jìn)行表面處理已應(yīng)用于多種金屬和金屬合金的防腐蝕中。通過查閱大量關(guān)于金屬表面防腐處理技術(shù)的文獻(xiàn),本論文詳述了金屬表面硅烷化處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景、現(xiàn)有的工藝處理技術(shù)及設(shè)備技術(shù)和工程技術(shù),并且對(duì)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中出現(xiàn)的狀況進(jìn)行分析�？偨Y(jié)了應(yīng)用硅烷化進(jìn)行金屬表面處理與傳統(tǒng)的金屬表面防護(hù)技術(shù)之間的不同,找出了硅烷化處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)一步明確了今后對(duì)該處理技術(shù)需要完善的研究方向。研究表明,經(jīng)過硅烷化處理后,金屬基板與有機(jī)硅樹脂之間會(huì)形成Me-O-Si共價(jià)鍵,金屬表面的鈍化,通過有機(jī)硅氧烷先水解出-OH,然后再進(jìn)行分子間和分子內(nèi)的縮合與縮聚反應(yīng),最后金屬表面的-OH與鈍化液之間的-OH脫水縮合,形成Me-O-Si共價(jià)鍵,從而達(dá)到金屬表面鈍化的目的。硅烷化處理技術(shù)有著其他表面處理技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性,其具備無污染、處理件耐蝕性好、與涂層結(jié)合牢固、處理過程無渣、常溫可行、與原有涂裝處理工藝相容等特點(diǎn),具有環(huán)保、節(jié)能、低排放、低使用成本等優(yōu)點(diǎn),具有較高的應(yīng)用價(jià)值。但是硅烷膜極薄(0.2 um~0.3 um).正是由于這方面的原因使其不能夠在較長的時(shí)間內(nèi)防止金屬防腐,而且硅薄膜也不具備自愈修復(fù)的能力。因此低成本、環(huán)境友好并且具有自修復(fù)能力和更強(qiáng)的耐腐蝕性能的金屬表面硅烷化處理技術(shù)有待進(jìn)一步研發(fā)。同時(shí)硅氧烷水解成硅樹脂的穩(wěn)定性及如何防止硅烷鈍化液失效等方面的理論也有待進(jìn)一步深入研究。金屬表面硅烷化處理技術(shù)作為一種新型環(huán)保的前處理技術(shù)在國際上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,美國、德國以及日本等發(fā)達(dá)國家的處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟。我國的山東大學(xué)、南京大學(xué)、南開大學(xué)以及一些科研機(jī)構(gòu)在本世紀(jì)初期也開始對(duì)硅烷化處理技術(shù)的作用機(jī)理、影響因素和制備方法進(jìn)行研究,并取得了一定的研究成果。目前硅烷化處理技術(shù)主要應(yīng)用于鋁、鎂、鐵、鋅等金屬及其合金領(lǐng)域。如在洗衣機(jī)、空調(diào)、汽車零部件等行業(yè)已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。在碳鋼等工程材料方面的應(yīng)用還需進(jìn)一步的研究。本論文主要研究了以下兩個(gè)內(nèi)容:1、以硅氧烷、氟鋯酸、二氧化硅溶膠、聚氨酯樹脂以及金屬硝酸鹽為原料,制備了應(yīng)用于冷軋板的硅烷鈍化液,通過對(duì)鈍化液中各組分種類以及含量的改變來改善鈍化液的防腐及穩(wěn)定性能。并對(duì)其進(jìn)行了紅外光譜分析、紫外光譜分析、熱重分析、掃描電鏡分析、電化學(xué)分析以及鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)、硫酸銅點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)和膜硬度及附著力測(cè)試。結(jié)果表明,鈍化液的組成為硅樹脂,硅溶膠,聚氨酯樹脂,氟鋯酸和硝酸鋅(占總量的3%),pH調(diào)到4.0時(shí),形成的雜化膜具有較好的防腐效果,雜化膜的硬度達(dá)到4H,膜在冷軋板上的附著力為0級(jí)。鈍化液具有良好的穩(wěn)定性,室溫放置360天后無沉淀現(xiàn)象。2、以硅氧烷、氟鋯酸、二氧化硅溶膠、聚氨酯樹脂硅樹脂以及金屬硝酸鹽為原料,制備了應(yīng)用于鋁板的硅烷鈍化液,通過對(duì)鈍化液中各組分種類以及含量的改變來改善鈍化液的防腐及穩(wěn)定性能。并對(duì)其進(jìn)行了紅外光譜分析、紫外光譜分析、熱重分析、掃描電鏡分析、電化學(xué)分析以及能譜分析和膜硬度及附著力測(cè)試。結(jié)果表明,鈍化液的組成為硅樹脂,硅溶膠,聚氨酯樹脂,氟鋯酸和硝酸錳(占總量的12%),pH調(diào)到3.3時(shí),形成的雜化膜具有較好的防腐效果,雜化膜的硬度達(dá)到4H,膜在鋁板上的附著力為0級(jí)。鈍化液具有良好的穩(wěn)定性,室溫放置360天后無沉淀現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：硅烷化 有機(jī)硅 金屬表面處理 硅樹脂 硅烷鈍化液
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4;O627.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 概論12-20
• 1.1 金屬表面處理概述12
• 1.2 金屬表面處理的性能12-13
• 1.2.1 提高金屬抗腐蝕能力13
• 1.2.2 提高金屬耐磨性能13
• 1.2.3 修補(bǔ)金屬表面缺陷和磨損13
• 1.2.4 提高金屬裝飾效果13
• 1.3 金屬表面處理方法13-16
• 1.3.1 物理方法13-15
• 1.3.1.1 碳氮共滲13
• 1.3.1.2 滲碳13-14
• 1.3.1.3 硼化處理14
• 1.3.1.4 氮化14
• 1.3.1.5 滲硫氮化處理14
• 1.3.1.6 滲釩14
• 1.3.1.7 滲鉻14-15
• 1.3.2 化學(xué)方法15-16
• 1.3.2.1 氧化處理15
• 1.3.2.2 磷化處理15
• 1.3.2.3 鋯鹽處理15
• 1.3.2.4 等離子處理15-16
• 1.4 硅烷化處理16-18
• 1.4.1 有機(jī)硅烷的結(jié)構(gòu)和種類16-17
• 1.4.2 有機(jī)硅烷的特點(diǎn)17-18
• 1.4.3 硅烷化處理的應(yīng)用18
• 1.5 論文的選題背景及主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.5.1 論文選題背景18-19
• 1.5.2 論文研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分20-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器20-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑20-21
• 2.1.2 儀器設(shè)備21
• 2.2 鈍化液的制備21-23
• 2.2.1 冷軋板鈍化液的制備21-22
• 2.2.2 鋁板鈍化液的制備22-23
• 2.3 表征方法與儀器23-26
• 2.3.1 形貌表征(SEM)23-24
• 2.3.2 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)24
• 2.3.3 紫外可見分光光度計(jì)（UV）24
• 2.3.4 熱重分析法（TGA）24
• 2.3.5 電化學(xué)分析儀24
• 2.3.6 鹽水浸泡試驗(yàn)24-25
• 2.3.7 硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)25
• 2.3.8 能譜分析法25
• 2.3.9 膜硬度及附著力25-26
• 第三章 結(jié)果與討論26-46
• 3.1 冷軋板用硅烷鈍化液的性能測(cè)試與表征26-35
• 3.1.1 pH對(duì)冷軋板用硅烷鈍化液防腐性能的影響26-28
• 3.1.2 金屬離子種類對(duì)冷軋板用硅烷鈍化液防腐性能的影響28-30
• 3.1.3 金屬與樹脂比例對(duì)冷軋板用硅烷鈍化液防腐性能的影響30-31
• 3.1.4 冷軋板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的FT-IR表征31-32
• 3.1.5 冷軋板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的UV表征32-33
• 3.1.6 冷軋板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的SEM表征33
• 3.1.7 冷軋板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的TGA表征33-34
• 3.1.8 冷軋板用硅烷鈍化液防腐性能的鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)34-35
• 3.1.9 冷軋板用硅烷鈍化液防腐性能的硫酸銅點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)35
• 3.1.10 冷軋板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的硬度和附著力測(cè)試35
• 3.2 鋁板用硅烷鈍化液的性能測(cè)試與表征35-46
• 3.2.1 pH對(duì)鋁板用硅烷鈍化液防腐性能的影響36-37
• 3.2.2 金屬離子種類對(duì)鋁板用硅烷鈍化液防腐性能的影響37-40
• 3.2.3 金屬離子與樹脂的比例對(duì)鋁板用硅烷鈍化液防腐性能的影響40-41
• 3.2.4 鋁板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的FT-IR表征41-42
• 3.2.5 鋁板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的UV表征42
• 3.2.6 鋁板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的SEM表征42-43
• 3.2.7 鋁板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的TGA表征43
• 3.2.8 鋁板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的EDS表征43-44
• 3.2.9 鋁板表面涂布硅烷鈍化液成雜化膜的硬度和附著力測(cè)試44-46
• 第四章 結(jié)論46-47
• 參考文獻(xiàn)47-52
• 致謝52-53
• 碩士期間發(fā)表論文53

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本文編號(hào)：827349