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冷轧钢板表面硅烷复合膜的制备与性能研究

发布时间:2018-07-21 16:46
【摘要】:传统金属材料的表面耐蚀处理主要采用磷化表面处理技术,该技术因能耗高,易对环境产生污染,而使其应用受到限制。因而有必要研究低能耗、环保型的表面处理技术以替代传统的磷化处理技术。硅烷化表面处理技术具有低能耗和环境友好等特点,具有广泛的应用前景,但采用普通的硅化表面处理技术制备的薄膜,表面存在气孔、裂纹等缺陷,使其耐蚀性远低于磷化膜。为了提高硅烷膜的耐蚀性,本文首先在冷轧钢基体上制备了普通硅烷膜。选择氟锆酸作为添加剂,采用浸渍法在冷轧钢基体上制备了单层复合膜和双层复合膜。并将这两种薄膜和普通硅烷膜进行了对比研究。本论文的主要工作如下:(1)在金属基体表面沉积了普通硅烷膜,优化了普通硅烷膜的沉积工艺。实验结果表明:普通的硅烷膜中存在C、O、Si、Fe,这说明已在金属基体表面形成硅烷膜,但膜层厚度较薄,普通的硅烷膜的耐蚀性低于磷化膜。(2)将氟锆酸掺杂到y-GPS硅烷溶液中,从而在金属基体表面制备单层硅烷复合膜试样。耐蚀性结果表明:单层硅烷复合膜的耐腐蚀性,随氟锆酸添加量的增加,开始提高,达到最大值后,逐步降低。耐蚀性最高时对应的氟锆酸掺杂量为1×10-3M;单层硅烷复合膜的耐蚀性较普通硅烷膜和磷化膜均有明显提高。XPS和EDS结果表明,双层硅烷复合膜含有C、O、Si、Zr元素,表明这几种元素都参与了薄膜的沉积过程。SEM结果表明:单层复合薄膜已完全覆盖基体。(3)先在冷轧钢基体上制备出稀土镧盐转化膜,再用γ-GPS硅烷溶液进行封闭处理,从而得到双层复合膜,优化了双层复合薄膜的沉积工艺。EDS结果表明,双层复合硅烷复合膜含有C、O、Si、La元素,表明这几种元素都参与了薄膜的沉积过程。XPS结果表明:表面C、O、Si元素含量较高,沿深度方向逐渐降低,说明在金属基体的表面,在最外层形成了硅烷膜,而Fe、La元素的含量在膜外层较低,沿深度方向逐渐增加,这说明在薄膜内层,La和Fe均参与成膜过程。耐蚀性结果表明:双层复合薄膜的耐蚀性高于单层复合薄膜、普通硅烷膜和磷化膜。
[Abstract]:The surface corrosion resistance of traditional metal materials is mainly treated by phosphating surface treatment technology. Because of high energy consumption and easy pollution to the environment, the application of this technology is restricted. Therefore, it is necessary to study low energy consumption, environmental protection surface treatment technology to replace the traditional phosphating technology. Silane surface treatment technology has the characteristics of low energy consumption and environmental friendliness, and has a wide application prospect. However, the surface of the films prepared by common silicification surface treatment technology has defects such as pores, cracks and so on. The corrosion resistance of the film is much lower than that of the phosphating film. In order to improve the corrosion resistance of silane film, ordinary silane film was prepared on cold rolled steel substrate. Monolayer and bilayer composite films were prepared on cold rolled steel substrates by impregnation with fluorozirconic acid as additive. The comparison between these two films and ordinary silane films was carried out. The main work of this thesis is as follows: (1) the common silane film was deposited on the metal substrate, and the deposition process of the ordinary silane film was optimized. The experimental results show that there is a silane film in the ordinary silane film, which indicates that the silane film has been formed on the metal substrate, but the thickness of the silane film is thin, and the corrosion resistance of the ordinary silane film is lower than that of the phosphating film. (2) the fluorozirconic acid is doped into the y-GPS silane solution, and the corrosion resistance of the ordinary silane film is lower than that of the phosphating film. Thus, monolayer silane composite film samples were prepared on the metal substrate surface. The results of corrosion resistance showed that the corrosion resistance of monolayer silane composite films began to increase with the increase of the amount of fluorozirconic acid, reached the maximum value, and gradually decreased. The corrosion resistance of monolayer silane composite film is obviously higher than that of ordinary silane film and phosphating film. XPS and EDS results show that the double silane composite film contains the elements of C _ (10 ~ (-) O _ (2) Si ~ (2 +) Zr, and the corrosion resistance of monolayer silane composite film is 1 脳 10 ~ (-3) M, which is higher than that of ordinary silane film and phosphating film. The results show that these elements are all involved in the deposition process of the films. The SEM results show that the monolayer composite films have completely covered the substrate. (3) the rare earth lanthanum salt conversion films were prepared on the cold rolled steel substrates, and then sealed with 纬 -GPS silane solution. The deposition process of the bilayer composite film was optimized. The results showed that the double-layer composite silane composite film contained the elements of C _ 2O _ O _ 2O _ Si _ 2O _ (La). The results of XPS show that the content of C _ (OO) Si on the surface is higher and decreases gradually along the depth direction, which indicates that the silane film is formed on the surface of the metal substrate at the outermost layer. However, the content of Fe ~ (2 +) La in the outer layer of the film was lower and increased gradually along the depth direction, which indicated that both La and Fe in the inner layer of the film were involved in the process of film formation. The results of corrosion resistance show that the corrosion resistance of double layer composite film is higher than that of monolayer composite film, common silane film and phosphating film.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG174.4

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