本文關(guān)鍵詞：金屬表面硅鋯復(fù)合處理工藝及耐蝕性能研究

  更多相關(guān)文章： 硅烷化處理 納米陶瓷鋯鹽處理 硅鋯復(fù)合膜 附著力 耐蝕性

【摘要】：傳統(tǒng)的磷化和鉻酸鹽鈍化工藝能較好地滿足金屬涂裝的技術(shù)要求,但這兩種工藝存有自身的缺陷,處理工藝復(fù)雜且不環(huán)保,鉻酸鹽鈍化已被禁用。硅烷化處理和納米陶瓷鋯鹽處理是人們正在尋求的替換磷化的較為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的涂裝前處理工藝。但兩種技術(shù)也有自身局限性,硅烷水解不穩(wěn)定,所得膜層耐蝕性不高且不具有自修復(fù)能力。鋯鹽處理所得鋯膜與有機(jī)涂層間的附著力不如硅烷膜和磷化膜層,耐蝕性也不高。為此,很多研究者試圖通過多種途徑對(duì)兩種工藝加以改性或者將兩者相結(jié)合來彌補(bǔ)各自缺陷。但是對(duì)于兩種工藝及兩者的復(fù)合處理,國內(nèi)的研究與探索大多著力于處理液的性能、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和膜層微觀結(jié)構(gòu)方面,關(guān)于硅烷的水解及復(fù)合處理具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和耐蝕機(jī)理等的研究則很少。本文在展開大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過電導(dǎo)率檢測(cè)法研究了KH550硅烷的最佳水解工藝,包括水解液最佳配比、pH值、水解溫度和時(shí)間等。通過正交試驗(yàn)法確定了硅鋯復(fù)合處理液各組分配比,制定了硅鋯復(fù)合處理液的制備路線。利用單因素試驗(yàn)法初步確定了硅鋯復(fù)合處理膜的最佳成膜工藝條件,包括pH值、浸漬時(shí)間、溫度、空停時(shí)間以及干燥方式。采用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察對(duì)比了膜層微觀結(jié)構(gòu),通過硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試、浸泡試驗(yàn)及中性鹽霧試驗(yàn)對(duì)比研究了硅烷膜、鋯膜以及硅鋯復(fù)合膜的耐蝕性能,并通過附著力及耐熱性能測(cè)試檢測(cè)了膜層與涂層的附著力和熱穩(wěn)定性,初步探討了硅鋯復(fù)合膜的成膜和耐蝕機(jī)理。通過實(shí)驗(yàn)研究,確定了KH550硅烷的水解工藝：水解液最佳配比為V(KH550):V(乙醇)：V(去離子水)=15：20.65,水解時(shí)間12h,控制在24h內(nèi),pH值8-10,水解溫度20℃-40℃。硅鋯復(fù)合處理液制備路線：水解完全的KH550硅烷滴加到氟鋯酸體系直至混合溶液pH值為3,之后用氨水調(diào)節(jié)pH值。氟鋯酸體系的最佳組分配比：50m1/L氟鋯酸；5g/L酒石酸；3g/L硝酸鈉；10ml/L氫氟酸；15ml/L氟鈦酸；10ml/L氟硼酸。最佳工藝參數(shù)：pH值3.5,成膜溫度35℃,浸漬時(shí)間5min,空停時(shí)間15s,電吹風(fēng)干燥。微觀結(jié)構(gòu)顯示硅烷化處理和硅鋯復(fù)合處理均能在冷扎鋼表面形成一層無定形的膜層,而鋯鹽處理則形成納米晶結(jié)構(gòu)膜層。硅烷膜和鋯膜表面有微觀裂紋,而硅鋯復(fù)合膜均勻致密少裂紋。復(fù)合膜主要成分含有Si、Zr,表明硅烷和氟鋯酸都參與了成膜反應(yīng)。點(diǎn)滴試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試、鹽霧試驗(yàn)及浸泡試驗(yàn)都顯示,硅鋯復(fù)合膜的耐蝕防護(hù)性能高于硅烷膜和鋯膜。附著力和耐熱性能測(cè)試表明硅鋯復(fù)合膜具有更好的附著力和熱穩(wěn)定性。初步分析了硅鋯復(fù)合膜的形成過程和耐蝕機(jī)理,由成膜過程可知：氟鋯酸水解生成的以Zr02為主的納米顆粒被KH550硅烷形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Si-O-Si)包裹,協(xié)同沉積在金屬表面,形成一種無機(jī)的無定型氧化物混合物和有機(jī)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)混合膜層。由耐腐蝕機(jī)理可知,納米陶瓷顆粒的存在填充了硅烷三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙,填充了復(fù)合膜上的微觀裂紋,提高了膜的完整性,使得膜層綜合性能提高。
【關(guān)鍵詞】：硅烷化處理 納米陶瓷鋯鹽處理 硅鋯復(fù)合膜 附著力 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 金屬的腐蝕與防護(hù)9-10
• 1.1.1 金屬的腐蝕9
• 1.1.2 金屬腐蝕的防護(hù)9-10
• 1.2 金屬涂裝前處理工藝的目的與研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 硅烷化處理工藝11-14
• 1.3.1 硅烷化處理工藝的研究現(xiàn)狀以及改性硅烷膜的研究11-12
• 1.3.2 硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)以及對(duì)金屬材料的作用機(jī)理12-14
• 1.4 納米陶瓷鋯鹽處理工藝14-15
• 1.4.1 納米陶瓷鋯鹽處理工藝的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.2 納米陶瓷鋯鹽處理工藝的防護(hù)機(jī)理15
• 1.5 硅鋯復(fù)合處理工藝的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.6 選題的目的及意義16-18
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法與條件18-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑、材料與儀器18-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑18-19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料19-20
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)流程20-21
• 2.3 膜層分析檢測(cè)方法21-26
• 2.3.1 膜層宏觀及微觀表面分析評(píng)價(jià)21-22
• 2.3.2 膜層耐蝕性能評(píng)價(jià)22-24
• 2.3.3 膜層附著力測(cè)試24-25
• 2.3.4 膜層耐熱性能測(cè)試25-26
• 第三章 硅烷水解工藝的研究26-36
• 3.1 硅烷的選擇26-28
• 3.1.1 硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)對(duì)硅烷選擇的影響26-27
• 3.1.2 涂料(有機(jī)聚合物)對(duì)硅烷選擇的影響27-28
• 3.1.3 金屬基體對(duì)硅烷選擇的影響28
• 3.2 硅烷的水解與縮合28-29
• 3.3 硅烷水解程度檢測(cè)29
• 3.4 硅烷水解工藝參數(shù)的確定29-34
• 3.4.1 硅烷水解介質(zhì)的確定29-30
• 3.4.2 硅烷水解液pH值的確定30-31
• 3.4.3 硅烷水解液組分和水解時(shí)間的確定31-34
• 3.4.4 硅烷水解溫度的確定34
• 3.5 KH550硅烷水解體系的傅立葉紅外吸收光譜34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第四章 金屬表面硅鋯復(fù)合處理膜的制備工藝36-50
• 4.1 硅鋯復(fù)合處理液各組分配比的確定36-39
• 4.1.1 硅鋯復(fù)合處理液基礎(chǔ)組分的選擇36-37
• 4.1.2 硅鋯復(fù)合處理液的制備37-38
• 4.1.3 初步篩選基礎(chǔ)組分38-39
• 4.2 正交試驗(yàn)和極差分析39-41
• 4.3 金屬表面硅鋯復(fù)合處理最佳工藝參數(shù)的確定41-49
• 4.3.1 硅鋯復(fù)合處理液pH值對(duì)復(fù)合膜的影響41-43
• 4.3.2 成膜溫度對(duì)硅鋯復(fù)合膜的影響43-45
• 4.3.3 浸漬時(shí)間對(duì)硅鋯復(fù)合膜的影響45-47
• 4.3.4 空停時(shí)間對(duì)硅鋯復(fù)合膜的影響47-48
• 4.3.5 干燥條件對(duì)硅鋯復(fù)合膜的影響48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 金屬表面硅鋯復(fù)合膜性能及耐蝕機(jī)理分析50-62
• 5.1 金屬表面硅鋯復(fù)合膜表面形貌及成分分析50-53
• 5.1.1 硅鋯復(fù)合膜外觀比較50
• 5.1.2 硅鋯復(fù)合膜表面微觀形貌及成分分析50-53
• 5.2 金屬表面硅鋯復(fù)合膜耐蝕性能研究53-57
• 5.2.1 硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)53-54
• 5.2.2 電化學(xué)性能測(cè)試分析54-55
• 5.2.3 浸泡試驗(yàn)55-56
• 5.2.4 中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)56-57
• 5.3 硅鋯復(fù)合膜附著力測(cè)試57-58
• 5.4 硅鋯復(fù)合膜耐熱性能測(cè)試58-59
• 5.5 硅鋯復(fù)合膜成膜機(jī)理及耐蝕機(jī)理的探討59-60
• 5.5.1 成膜機(jī)理59-60
• 5.5.2 耐蝕機(jī)理60
• 5.6 本章小結(jié)60-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 結(jié)論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳邦義,梁成浩;銅基形狀記憶合金及其耐蝕性研究進(jìn)展[J];腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù);2003年06期

2 ;日本新型強(qiáng)耐蝕性不銹鋼研發(fā)成功[J];煉鋼;2004年01期

3 孟憲鈞,施靖中;低溫鍍鐵耐蝕性能試驗(yàn)小結(jié)[J];材料保護(hù);1984年01期

4 郭樹啟,隋全武,唐風(fēng)軍,劉鋼;影響碳—鋁復(fù)合材料耐蝕性的因素[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);1991年03期

5 蔡兆勛;;耐蝕性的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法[J];上海金屬.有色分冊(cè);1992年06期

6 周長虹,王宗雄;提高銅/鎳/鉻體系耐蝕性的措施[J];電鍍與精飾;1998年01期

7 徐立沖,陳中興,馬志偉,宋強(qiáng);鋅鉻膜的制備及其耐蝕性能研究[J];腐蝕與防護(hù);1998年03期

8 ;多孔質(zhì)耐蝕性粉末冶金磁性材料的磁屏蔽效果[J];金屬功能材料;1999年04期

9 王勇,宋旭日;噴瓷復(fù)合管道接頭焊后耐蝕性研究[J];山東機(jī)械;1999年02期

10 王培智;1Cr18Ni9Ti不銹鋼耐蝕性能研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2004年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 符寒光;邢建東;;提高油氣管耐蝕性的工藝研究[A];第四屆全國表面工程學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2001年

2 韓濤;王勇;陳玉華;;稀土對(duì)瓷釉涂層耐蝕性的影響[A];第十一次全國焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

3 陳義慶;徐小連;李天統(tǒng);王永明;鐘彬;徐承明;武裕民;;冷軋家電板磷化后耐蝕性能的影響因素[A];第四屆中國金屬學(xué)會(huì)青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

4 徐軍;李謀成;沈嘉年;;低鎳不銹鋼的耐蝕性研究[A];第十三次全國電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

5 王朝銘;;提高海爾冰箱白鍍鋅零件耐蝕性工藝技術(shù)研究與成本估算[A];2010’（貴陽）低碳環(huán)保表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2010年

6 李伯瓊;李志強(qiáng);陸興;;孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)多孔鈦耐蝕性能的影響[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第5分冊(cè)）[C];2010年

7 趙浩峰;蘇俊義;;電纜用纖維增強(qiáng)復(fù)合絲線芯的耐蝕性研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

8 劉雙梅;劉道新;樊國福;李婕;;不銹鋼化學(xué)鈍化及耐蝕性研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

9 胡光輝;吳輝煌;楊防祖;;化學(xué)鍍Ni-P合金結(jié)構(gòu)與耐蝕性關(guān)系[A];2004年全國電子電鍍學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

10 周靈平;李紹祿;黃桂芳;李德意;朱啟良;;鋼表面離子束類金剛石涂層耐磨耐蝕性能[A];第四屆全國表面工程學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2001年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 記者 孫延軍;寶鋼耐蝕性花紋板“領(lǐng)跑”市場(chǎng)[N];中國冶金報(bào);2011年

2 郭廷杰 編譯;耐蝕性和硬度兼優(yōu)的不銹鋼在日本投產(chǎn)[N];中國冶金報(bào);2006年

3 高宏適;高氮鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2011年

4 廖建國;日本耐蝕性無縫鋼管現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2003年

5 郭廷杰;節(jié)能減排的新生力量[N];中國冶金報(bào);2008年

6 郭;新日鐵熱鍍鋅板耐蝕性提高[N];中國冶金報(bào);2000年

7 肖英龍;化學(xué)品船用NSSC 260A鋼開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2010年

8 肖英龍;兩種特殊用途不銹鋼的開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2002年

9 全榮;汽車燃油箱用高耐蝕牲鋼板的開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉彥章;反應(yīng)堆用鈦合金表面的離子注入及其耐蝕性和抗磨損機(jī)理研究[D];電子科技大學(xué);2007年

2 宋大雷;Mg-Li合金表面分子篩膜的組裝及耐蝕性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 薛軍;壓鑄鋁合金PVD層制備及其耐蝕性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 崔歡歡;電鍍鋅硅鈦復(fù)合鈍化工藝研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 徐笑梅;提高鋼芯鋁絞線耐蝕性的噴丸工藝開發(fā)與分析[D];山東大學(xué);2015年

4 李俊俊;金屬表面硅鋯復(fù)合處理工藝及耐蝕性能研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2015年

5 韓斌;鋼筋表面耐蝕性轉(zhuǎn)化與評(píng)價(jià)方法研究[D];天津大學(xué);2007年

6 郝玉林;鎳基鍍層微觀結(jié)構(gòu)與耐蝕性的研究[D];山東大學(xué);2014年

7 張成;金屬基超疏水表面的一步法制備及耐蝕性研究[D];大連理工大學(xué);2013年

8 周小衛(wèi);稀土元素添加對(duì)鎳磷鍍層微觀結(jié)構(gòu)及耐蝕性能的影響研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2010年

9 李楊;鋁基超疏水表面的制備及耐蝕性能研究[D];大連理工大學(xué);2012年

10 鄭雪嬌;富鋅漆耐蝕性檢測(cè)方法的研究[D];燕山大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：836503