目前,最常用的兩種金屬表面處理方法分別是鉻酸鹽的鈍化和磷酸鹽的轉(zhuǎn)化,但這兩種方法都存在嚴重的環(huán)境污染問題,鉻酸鈍化中的六價鉻離子具有較強的致癌性,嚴重危害人體健康,而磷酸鹽轉(zhuǎn)化中的廢水及廢渣對水體污染嚴重,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。隨著人們對環(huán)保意識的增強,環(huán)境友好型表面處理技術(shù)逐漸受到人們的青睞,其中金屬表面硅烷化處理由于所用試劑合成簡單、對環(huán)境友好而成為新技術(shù)研究的熱點之一為了制備以硅烷為主體的鈍化膜,本論文研究了甲基三乙氧基硅烷(醇基硅烷)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(水基硅烷)兩種不同的金屬表面處理劑,采用化學(xué)浸涂的方式處理碳鋼基體。實驗中根據(jù)正交試驗確定了兩種硅烷溶液的最佳配方。利用電化學(xué)Tafel極化曲線對制備出的硅烷膜進行耐蝕性能的檢測,確定出了兩種硅烷膜的固化溫度和固化時間。采用硫酸銅點滴法、電化學(xué)極化曲線和鹽霧試驗對各單硅烷膜的耐蝕性能進行了評價。結(jié)果表明：在短時間內(nèi),兩種硅烷膜對碳鋼基體都有較好的保護效果,且醇基硅烷膜效果強于水基硅烷膜。但是隨著時間的延長,單硅烷膜的耐蝕性能就急劇降低,達不到長期的防護作用。利用橢圓偏振膜厚儀測得各硅烷膜的膜厚,視頻接觸角測出硅烷膜的接觸角,電鏡掃描表征了硅烷膜的表面形貌。結(jié)果表明：兩種硅烷都能在碳鋼表面形成比較完整的膜,但是膜厚較小,且膜的均勻性和致密性都較差。由試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),單一的硅烷膜對碳鋼起不到長期的保護作用,從腐蝕的特征發(fā)現(xiàn),他們具有互補的優(yōu)缺點,于是將二者進行復(fù)合,使形成更加均勻致密的復(fù)合硅烷膜。復(fù)合后的γ-APS/MTES硅烷膜耐CuSO4點滴時間為126min,相對單一的硅烷膜而言時間增加了100min,復(fù)合后的METS/y-APS硅烷膜的耐蝕時間只有10min,和單一的硅烷膜時間相當,耐蝕性能沒得到改善。鹽霧試驗得到相同的試驗結(jié)果。由SEM圖發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜γ-APS/MTES的平整度、均勻性和致密性都有所提高,再結(jié)合鹽霧圖以及膜厚數(shù)據(jù)推測了復(fù)合硅烷膜的成膜機理：MTES先填充在γ-APS硅烷膜中,然后在其膜的表面發(fā)生自交聯(lián)反應(yīng)沉積在其表面上。基于上面復(fù)合的思想以及稀土鹽的優(yōu)點,本實驗開始研究鈰鹽與硅烷的復(fù)合。通過設(shè)計正交試驗得到鈍化工藝的最佳參數(shù)：Ce(NO3)330g/L、H2O230ml/L、pH值2、固化溫度140℃、固化時間120min。硫酸銅點試驗結(jié)果顯示鈰鹽鈍化膜對碳鋼也能起到一定的保護作用,耐紅時間可達44min。經(jīng)過硅烷封閉后的鈍化膜耐蝕性能更好,鈰鹽/γ-APS鈍化膜的耐蝕時間可達168min,鈰鹽/MTES鈍化膜耐紅時間更長,可長達345min。由鹽霧宏觀圖和SEM微觀圖推測了復(fù)合硅烷膜的成膜機理：硅烷首先填充在鈰鹽鈍化膜的空隙和裂紋中,然后發(fā)生自身交聯(lián)反應(yīng)沉積在膜的表面。
