硅烷化处理在镁合金表面防腐中的应用
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水 反应 而 与 基 材 形 成 共 价 键 一 Ｓ ｉ —Ｏ — Ｍｇ连 接 。在
Байду номын сангаас
耐蚀 性 限制 了其 在 工 业 中的 应用 。近 年来 ， 国 内外 学 者提 出了诸 多表 面 防 腐 处 理技 术 和 方 法 ， 其 中包 括 铬 酸盐 转化 ＿ ２ ］ 、 磷 酸盐 转 化 、 阳极 氧 化［ ３ ］ 、 稀 土转 化 膜ｌ ４ ］ 等， 由于 铬 酸盐 中含有 有毒 的六 价铬 离 子 ， 磷 酸盐 和 阳 极 氧化对 环境 污 染 较 为 严 重 ， 已不 能适 应 现 代 工 业 对 环境 保 护的 要求 。金 属表 面硅烷 化处 理 作为 一 种新 型 环保 表 面处 理方 法 ， 具 有无 毒 、 无 污染 、 成本低、 操 作 简 单 等特点 ， 极 具发 展潜 力 。硅烷 既可 以作 为 过渡 层 ， 改 善涂 层在 金 属表 面 的附着力 ； 也 可 以作 为 防腐层 ， 提高 合金 表 面的 耐蚀性 ［ ５ ］ 。硅烷 化处 理 已在 铝合 金 及钢 铁 材 料等方 面得 到 了广 泛应 用ｌ ６ ］ ， 并 已逐 渐应 用 于镁 合
１ 引 言
具有 优 越性能 的镁 合 金 ｌ １ 被 认为是 ２ １世 纪 最 富 于 开发 和应 用潜 力 的 绿 色结 构 工 程 材 料 ， 而其较差 的
基水 解成一 Ｓ ｉ — ＯＨ； （ ２ ）硅 醇在基 体上 吸附 ， 一ｓ ｉ —Ｏ Ｈ 之间脱 水 缩 合 形 成 一Ｓ ｉ —Ｏ— Ｓ ｉ 一、 一Ｓ ｉ 一０Ｈ 与 基 体 表 面 的一 ＯＨ 形 成 氢 键 ； （ ３ ）加 热 固化 过 程 中伴 随 脱
因素及 改性 方 法 ， 分析 硅 烷 化 处 理 在镁 合 金 表 面 防腐 应 用 中存在 的 不足之 处 ， 并展 望今后 主要 的研 究 方 向。
关 键词 ： 镁 合金 ； 表 面处 理 ； 硅 烷化 处理 ； 耐蚀 性
中图分 类号 ： ＴＧ１ ７ ８ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ） ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ ０ １
（ １ ． 重 庆大 学 国家 镁合 金材 料工 程技术 研 究 中心 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ； ２ ． 重庆 大学 材 料科 学与 工程学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘 要： 近年 来， 提 高镁 合 金 这 一 绿 色 结 构 工 程 材 料
认 为最接 近实 际 情 况 。根 据硅 烷 的化 学结 构 ， 可 以分 为单硅 烷 和双硅 烷 。单 硅烷 的通 式 为 Ｘ 。 Ｓ ｉ （ Ｃ Ｈ ） Ｙ， Ｙ是 非水 解性有 机 基 团 ， 如烷基、 苯基等 ， Ｘ 是 水解 性 基团； 双 硅 烷 的 通 式 为 Ｘ。 Ｓ ｉ （ ＣＨ ） Ｓ ｉ Ｘ。或 ） （ ３ Ｓ ｉ （ Ｃ Ｈ ） Ｙ （ ＣＨ。 ） Ｓ ｉ Ｘ。 ， Ｙ 多 为 氨基 或 硫 原 子 链 。通
及 改性方 法 ， 分析 在镁 合金应 用 中存 在 的不 足 ， 并 展 望 今后 主要 的研究 方 向 ， 以期 为 提 高 镁 合金 表 面 耐 蚀 性 能 提供借 鉴 。
该 方法 是较 为 传统 的一 种 制 备 方 法 ， 其 工 艺过 程 大致 为 ： 将 试样 打磨 、 除油、 水洗 、 吹干， 将 硅 烷溶 液 在 乙醇环 境 中水解 一 定 时 问 ， 再 用 其对 试 样 进 行 表 面处
常认 为双硅 烷 比单 硅 烷 性 能好 ， 双硅 烷 间 相互 交 联 形 成 立体 结构 ， 密 度 较 大 。单硅 烷 膜 更 易 渗水 或透 过 其 它溶剂 ［ １ 。根 据化 学键 理论 ［ １ ， 硅 烷化 处理 过程 可 以
分为以下 步骤 ： （ １ ）硅 烷 的水 解 ， 与硅 相 连 的一 Ｓ ｉ —ＯＲ
乔丽英 等 ： 硅 烷 化 处 理 在 镁 合 金 表 面 防 腐 中 的 应 用
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — １ ２ １ ７ — ０ ４
硅 烷 化 处 理 在 镁 合 金 表 面 防 腐 中的应 用
乔 丽 英 ， 何 聪 ， 谈 安 强 ， 况新 亮 ， 高 家诚
或 者呈 游离 状 态 。根 据此 理 论 ， 镁 合 金 表 面硅 烷 膜 成 膜 机制示 意 如 图 １ 所示 。 该 理论 是一种 理想 状 态 ， 实 际 情 况 硅烷 在金 属 表 面形成 的并 不是单 分 子层 ， 而具有 一定 的厚 度 ， 在 实验 中一般 可超 过 ５ ０ ｎ ｍ。硅烷 不 管在 固相或 液相 中 ， 都不 容易发 生 氧化还 原 反 应 ， 对 金 属 表 面起 到 了很 好 的 防 护作 用 。
３ 镁 合 金 表 面 硅 烷 膜 的 制 备 方 法
镁 合金 表 面 硅 烷 膜 的 制 备 方 法 主要 有 完 全 浸 渍 法口 。 和电化学 沉 积法ｌ １ 两种 。
３ ． １ 完 全 浸 渍 制 备 法
合金 表 面 的成膜 机理 、 膜层 制备 方法 、 成 膜 的影 响 因素
金 的表 面处 理 ， 虽 然 目前相 关报 道不 多 ， 但 其研究 已 引起 学者 的极大关 注 。本文 着 重综述 硅 烷化 处 理在 镁
界 面上 硅烷 的硅 羟 基 与基 材 表 面 只有一 个 键 合 ， 剩 下 两 个一 ｓ ｉ — ＯＨ 或者 与其 它硅烷 中的一ｓ ｉ — ＯＨ 缩 合 ，
的耐蚀 性研 究成 为 焦 点 ， 而硅 烷 化 处 理 作 为金 属 防 腐 领 域新 型 的环保 、 节能 、 低 排放 、 低 成本 的 处理技 术 ， 已
逐 渐应 用 于镁合 金 的表 面 防腐 。综述镁 合金 表 面硅烷
化 处理 的机 理 、 硅 烷 膜 的制备 方 法、 硅 烷 膜 性 能 的 影 响
Байду номын сангаас
耐蚀 性 限制 了其 在 工 业 中的 应用 。近 年来 ， 国 内外 学 者提 出了诸 多表 面 防 腐 处 理技 术 和 方 法 ， 其 中包 括 铬 酸盐 转化 ＿ ２ ］ 、 磷 酸盐 转 化 、 阳极 氧 化［ ３ ］ 、 稀 土转 化 膜ｌ ４ ］ 等， 由于 铬 酸盐 中含有 有毒 的六 价铬 离 子 ， 磷 酸盐 和 阳 极 氧化对 环境 污 染 较 为 严 重 ， 已不 能适 应 现 代 工 业 对 环境 保 护的 要求 。金 属表 面硅烷 化处 理 作为 一 种新 型 环保 表 面处 理方 法 ， 具 有无 毒 、 无 污染 、 成本低、 操 作 简 单 等特点 ， 极 具发 展潜 力 。硅烷 既可 以作 为 过渡 层 ， 改 善涂 层在 金 属表 面 的附着力 ； 也 可 以作 为 防腐层 ， 提高 合金 表 面的 耐蚀性 ［ ５ ］ 。硅烷 化处 理 已在 铝合 金 及钢 铁 材 料等方 面得 到 了广 泛应 用ｌ ６ ］ ， 并 已逐 渐应 用 于镁 合
１ 引 言
具有 优 越性能 的镁 合 金 ｌ １ 被 认为是 ２ １世 纪 最 富 于 开发 和应 用潜 力 的 绿 色结 构 工 程 材 料 ， 而其较差 的
基水 解成一 Ｓ ｉ — ＯＨ； （ ２ ）硅 醇在基 体上 吸附 ， 一ｓ ｉ —Ｏ Ｈ 之间脱 水 缩 合 形 成 一Ｓ ｉ —Ｏ— Ｓ ｉ 一、 一Ｓ ｉ 一０Ｈ 与 基 体 表 面 的一 ＯＨ 形 成 氢 键 ； （ ３ ）加 热 固化 过 程 中伴 随 脱
因素及 改性 方 法 ， 分析 硅 烷 化 处 理 在镁 合 金 表 面 防腐 应 用 中存在 的 不足之 处 ， 并展 望今后 主要 的研 究 方 向。
关 键词 ： 镁 合金 ； 表 面处 理 ； 硅 烷化 处理 ； 耐蚀 性
中图分 类号 ： ＴＧ１ ７ ８ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ） ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ ０ １
（ １ ． 重 庆大 学 国家 镁合 金材 料工 程技术 研 究 中心 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ； ２ ． 重庆 大学 材 料科 学与 工程学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘 要： 近年 来， 提 高镁 合 金 这 一 绿 色 结 构 工 程 材 料
认 为最接 近实 际 情 况 。根 据硅 烷 的化 学结 构 ， 可 以分 为单硅 烷 和双硅 烷 。单 硅烷 的通 式 为 Ｘ 。 Ｓ ｉ （ Ｃ Ｈ ） Ｙ， Ｙ是 非水 解性有 机 基 团 ， 如烷基、 苯基等 ， Ｘ 是 水解 性 基团； 双 硅 烷 的 通 式 为 Ｘ。 Ｓ ｉ （ ＣＨ ） Ｓ ｉ Ｘ。或 ） （ ３ Ｓ ｉ （ Ｃ Ｈ ） Ｙ （ ＣＨ。 ） Ｓ ｉ Ｘ。 ， Ｙ 多 为 氨基 或 硫 原 子 链 。通
及 改性方 法 ， 分析 在镁 合金应 用 中存 在 的不 足 ， 并 展 望 今后 主要 的研究 方 向 ， 以期 为 提 高 镁 合金 表 面 耐 蚀 性 能 提供借 鉴 。
该 方法 是较 为 传统 的一 种 制 备 方 法 ， 其 工 艺过 程 大致 为 ： 将 试样 打磨 、 除油、 水洗 、 吹干， 将 硅 烷溶 液 在 乙醇环 境 中水解 一 定 时 问 ， 再 用 其对 试 样 进 行 表 面处
常认 为双硅 烷 比单 硅 烷 性 能好 ， 双硅 烷 间 相互 交 联 形 成 立体 结构 ， 密 度 较 大 。单硅 烷 膜 更 易 渗水 或透 过 其 它溶剂 ［ １ 。根 据化 学键 理论 ［ １ ， 硅 烷化 处理 过程 可 以
分为以下 步骤 ： （ １ ）硅 烷 的水 解 ， 与硅 相 连 的一 Ｓ ｉ —ＯＲ
乔丽英 等 ： 硅 烷 化 处 理 在 镁 合 金 表 面 防 腐 中 的 应 用
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — １ ２ １ ７ — ０ ４
硅 烷 化 处 理 在 镁 合 金 表 面 防 腐 中的应 用
乔 丽 英 ， 何 聪 ， 谈 安 强 ， 况新 亮 ， 高 家诚
或 者呈 游离 状 态 。根 据此 理 论 ， 镁 合 金 表 面硅 烷 膜 成 膜 机制示 意 如 图 １ 所示 。 该 理论 是一种 理想 状 态 ， 实 际 情 况 硅烷 在金 属 表 面形成 的并 不是单 分 子层 ， 而具有 一定 的厚 度 ， 在 实验 中一般 可超 过 ５ ０ ｎ ｍ。硅烷 不 管在 固相或 液相 中 ， 都不 容易发 生 氧化还 原 反 应 ， 对 金 属 表 面起 到 了很 好 的 防 护作 用 。
３ 镁 合 金 表 面 硅 烷 膜 的 制 备 方 法
镁 合金 表 面 硅 烷 膜 的 制 备 方 法 主要 有 完 全 浸 渍 法口 。 和电化学 沉 积法ｌ １ 两种 。
３ ． １ 完 全 浸 渍 制 备 法
合金 表 面 的成膜 机理 、 膜层 制备 方法 、 成 膜 的影 响 因素
金 的表 面处 理 ， 虽 然 目前相 关报 道不 多 ， 但 其研究 已 引起 学者 的极大关 注 。本文 着 重综述 硅 烷化 处 理在 镁
界 面上 硅烷 的硅 羟 基 与基 材 表 面 只有一 个 键 合 ， 剩 下 两 个一 ｓ ｉ — ＯＨ 或者 与其 它硅烷 中的一ｓ ｉ — ＯＨ 缩 合 ，
的耐蚀 性研 究成 为 焦 点 ， 而硅 烷 化 处 理 作 为金 属 防 腐 领 域新 型 的环保 、 节能 、 低 排放 、 低 成本 的 处理技 术 ， 已
逐 渐应 用 于镁合 金 的表 面 防腐 。综述镁 合金 表 面硅烷
化 处理 的机 理 、 硅 烷 膜 的制备 方 法、 硅 烷 膜 性 能 的 影 响