本文關(guān)鍵詞：鋁合金硅烷化處理工藝及其涂裝配套性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硅烷化處理技術(shù)是一種新興的金屬表面處理技術(shù),它具備低成本、綠色環(huán)保、適用面廣及處理件耐蝕性優(yōu)異的優(yōu)勢,可以有效替換嚴(yán)重污染環(huán)境的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化工藝和磷化工藝,成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前,該技術(shù)已在鋼鐵上得到應(yīng)用,但在鋁合金上的應(yīng)用還較少,主要有膜層耐蝕性與金屬表面?zhèn)鹘y(tǒng)處理工藝——鉻酸鹽轉(zhuǎn)化工藝和磷化工藝存在一定差距,處理液不穩(wěn)定等問題,從而限制了該技術(shù)的應(yīng)用。在本文中,對硅烷化處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究,對硅烷濃度、pH值、水解時間等水解參數(shù)進(jìn)行研究,對體系中膜層的制備工藝及性能進(jìn)行優(yōu)化,同時通過添加稀土添加劑以期能提高硅烷膜的性能。本文選取硅烷偶聯(lián)劑KH-550對鋁合金基體進(jìn)行處理,對硅烷的水解工藝、硅烷膜的制備工藝、改性工藝以及涂裝工藝進(jìn)行研究。選用電導(dǎo)率測試法在線監(jiān)測硅烷溶液的水解進(jìn)程,選用單因素變量法和正交試驗(yàn)法對硅烷溶液的組成、水解時間、溶液pH值等因素進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)表明,KH-550/乙醇/去離子水的最佳比例為5/35/60,水解4h,pH值7為最佳參數(shù)值。采用單因素變量法研究硅烷偶聯(lián)劑KH-550在鋁合金基體表面的成膜工藝,采用CuSO4點(diǎn)滴測試及電化學(xué)極化曲線測試得出浸涂時間、固化時間、固化溫度等成膜因素的最佳取值,從而確定硅烷膜的最佳成膜工藝。結(jié)果表明,鋁合金基體在硅烷溶液中浸涂60s后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中180℃加熱40min得到的硅烷膜具有較好的耐蝕性,硅烷膜經(jīng)極化曲線測試得出腐蝕電流密度(Icorr)為3.043*10-7A/cm2,自腐蝕電位(Ecorr)為-0.607V；空白試樣的腐蝕電流密度(Icoor)為1.262*10-5A/cm2,自腐蝕電位(Ecorr)為-0.931V,硅烷膜能夠顯著提高鋁合金基體的耐蝕性。在鹽水浸泡試驗(yàn)中,相比較于空白基體,硅烷膜能有效阻擋腐蝕介質(zhì)的侵入,起到防腐蝕作用。疏水性試驗(yàn)表明,硅烷膜的涂覆能顯著增大基體表面的接觸角,提高基體疏水性,在空白基體與硅烷膜的對比中,疏水角從12.51。提升到了54.02。。采用掃描電鏡和能譜儀對硅烷膜形貌及成分進(jìn)行分析,硅烷膜能將基體表面的微孔填平,在金屬表面形成一層由C、O、Si等元素構(gòu)成的均勻、致密的膜層。采用單因素變量法對硅烷偶聯(lián)劑改性工藝進(jìn)行研究,通過摻雜稀土鈰鹽來增強(qiáng)硅烷膜的耐蝕性能,采用一步法制備鈰鹽改性硅烷膜并確定其最佳摻雜濃度為5×10-1g/L,CuSO4點(diǎn)滴測試及電化學(xué)測試結(jié)果表明此時基體耐蝕性較好且優(yōu)于傳統(tǒng)硅烷膜。在鹽水浸泡試驗(yàn)中,鈰鹽改性硅烷膜的防腐能力優(yōu)于傳統(tǒng)硅烷膜,對基體起到更好的保護(hù)作用；對涂覆鈰鹽改性硅烷膜的基體進(jìn)行掃描電鏡和能譜分析,膜層表面均勻的分散著細(xì)顆粒物經(jīng)EDS能譜分析得出細(xì)顆粒物成分中含有Ce元素；同時,在激光共聚焦顯微分析圖譜中,添加鈰鹽能顯著增加膜層厚度,對阻止腐蝕介質(zhì)的入侵起到一定的積極作用,從而能在一定程度上增加膜層的耐蝕性。基體涂覆有硅烷膜后一般在最外層涂裝一層有機(jī)涂層起到保護(hù)或裝飾的作用,采用電泳的方法在鋁合金基體硅烷膜外涂覆一層有機(jī)涂層,采用鹽霧試驗(yàn)測試基體的耐腐蝕性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有機(jī)涂層能夠顯著提高基體的耐蝕性；采用劃格試驗(yàn)測試金屬與有機(jī)涂層的結(jié)合力,測試結(jié)果顯示硅烷膜作為中間層能夠顯著提高金屬與有機(jī)涂層間的結(jié)合力,層間結(jié)合強(qiáng)度為0級。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 硅烷偶聯(lián)劑 耐蝕性 鈰鹽改性 結(jié)合力
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 鋁合金的用途及腐蝕現(xiàn)狀13-14
• 1.1.1 鋁及其合金的性質(zhì)及用途13
• 1.1.2 鋁及其合金的腐蝕現(xiàn)狀及類型13-14
• 1.2 鋁合金表面的腐蝕與防護(hù)14-16
• 1.2.1 陽極氧化處理14-15
• 1.2.2 鉻酸鹽鈍化處理15
• 1.2.3 磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜處理15
• 1.2.4 稀土轉(zhuǎn)化膜處理15-16
• 1.3 鋁合金表面硅烷化處理技術(shù)16-20
• 1.3.1 功能性有機(jī)硅烷簡介16
• 1.3.2 有機(jī)硅烷的分類16-17
• 1.3.3 硅烷偶聯(lián)劑作用機(jī)理17-19
• 1.3.3.1 化學(xué)鍵合理論17-18
• 1.3.3.2 物理吸附理論18-19
• 1.3.3.3 可逆水解平衡理論19
• 1.3.3.4 酸堿相互作用理論19
• 1.3.4 硅烷偶聯(lián)劑研究進(jìn)展19-20
• 1.4 本課題研究內(nèi)容20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法22-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及性狀22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.1.2 主要材料介紹22-23
• 2.1.2.1 6063鋁合金22-23
• 2.1.2.2 KH-55023
• 2.1.2.3 雙組份環(huán)氧底漆23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備23-24
• 2.3 鋁合金表面的前處理24
• 2.4 硅烷溶液的制備24-25
• 2.4.1 單一硅烷溶液的制備24
• 2.4.2 復(fù)合硅烷溶液的制備24
• 2.4.3 硅烷膜的制備24-25
• 2.4.4 涂裝膜的制備25
• 2.5 性能檢測25-28
• 2.5.1 硅烷溶液電導(dǎo)率測試25
• 2.5.2 硅烷膜耐腐蝕性能檢測25-26
• 2.5.3 膜的電化學(xué)測試——動電位掃描測定極化曲線26-27
• 2.5.4 硅烷膜的形貌觀察27
• 2.5.4.1 掃描電鏡及能譜分析27
• 2.5.4.2 高溫激光共聚焦顯微分析27
• 2.5.5 漆膜附著力檢測27-28
• 第3章 硅烷偶聯(lián)劑KH-550水解工藝研究28-38
• 3.1 硅烷偶聯(lián)劑水解的理論基礎(chǔ)28-29
• 3.1.2 硅烷偶聯(lián)劑水解機(jī)理28
• 3.1.3 硅烷偶聯(lián)劑縮合機(jī)理28-29
• 3.2 水解工藝的確定29-30
• 3.2.1 水解溶劑的確定29
• 3.2.2 水解程度檢測方法的確定29-30
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)過程30
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析30-36
• 3.3.1 水解溶劑的選擇30-32
• 3.3.1.1 水解30-31
• 3.3.1.2 醇解31
• 3.3.1.3 混合溶劑水解31-32
• 3.3.2 硅烷濃度及水解時間的選擇32-33
• 3.3.3 pH值的影響33-34
• 3.3.4 金屬預(yù)處理34-36
• 3.4 正交試驗(yàn)36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 KH-550硅烷膜制備工藝研究38-49
• 4.1 基體在硅烷溶液中的浸涂時間38-39
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)過程38
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-39
• 4.2 成膜工藝參數(shù)的確定39-42
• 4.2.1 硅烷膜固化溫度39-41
• 4.2.1.1 實(shí)驗(yàn)過程39-40
• 4.2.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-41
• 4.2.2 硅烷膜固化時間41-42
• 4.2.2.1 實(shí)驗(yàn)過程41
• 4.2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-42
• 4.3 最佳工藝條件下硅烷膜性能測試42-48
• 4.3.1 電化學(xué)測試43-44
• 4.3.2 鹽水浸泡試驗(yàn)44-45
• 4.3.3 疏水性測試45-46
• 4.3.4 SEM圖譜及EDS分析46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 KH-550硅烷膜的改性研究49-61
• 5.1 硅烷膜改性的類型49
• 5.2 硅烷膜改性原理49-50
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分50-59
• 5.3.1 改性材料的選擇50
• 5.3.2 改性方法50
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/span>50-51
• 5.3.4 鈰鹽摻雜含量數(shù)量級的確定51-52
• 5.3.4.1 實(shí)驗(yàn)過程51
• 5.3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析51-52
• 5.3.5 鈰鹽最佳摻雜濃度的確定52-54
• 5.3.5.1 實(shí)驗(yàn)過程52-53
• 5.3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析53-54
• 5.3.6 最佳鈰鹽含量下制備改性硅烷膜性能測試54-59
• 5.3.6.1 電化學(xué)測試分析54-55
• 5.3.6.2 鹽水浸泡試驗(yàn)55-56
• 5.3.6.3 SEM圖譜及EDS能譜分析56-58
• 5.3.6.4 激光共聚焦顯微分析58-59
• 5.4 結(jié)論59-61
• 第6章 硅烷膜的配套性涂裝61-66
• 6.1 電泳涂裝61-62
• 6.2 硅烷—有機(jī)涂層的制備62
• 6.3 鹽霧試驗(yàn)62-63
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)步驟62
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析62-63
• 6.4 硅烷—電泳膜層之間結(jié)合強(qiáng)度測試63-65
• 6.4.1 實(shí)驗(yàn)步驟63
• 6.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析63-65
• 6.5 本章總結(jié)65-66
• 第7章 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 后記75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況76

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：鋁合金硅烷化處理工藝及其涂裝配套性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：392528