镀锌钢板表面苯并三氮唑改性硅烷涂层的耐蚀性能.pdf

故?ず
第48卷?第5期?2015年5月
执应用
镬锌钢板表面苯并三氮唑改性
硅烷涂层的耐蚀性能
单凤君',王双红2,齐国超
1.辽宁工业大学材料与化学工程学院,辽宁锦州121001;
2.沈阳大学机械工程学院,辽宁沈阳110004)
摘要]为了提高热镀锌辆板的耐蚀性,研究了苯并三氩唑(BTA)改性双-[y-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物硅
烷( BTESPT)溶液处理热镀铧钢板试样的耐蚀性能和组成,并与未经BTA改性的硅烷处理试样以及铬酸盐钝化试
样进行比较。结果表明:BTA作为阴极型缓蚀剂改性硅烷涂层,改性涂层主要以i-0-i和i-0-Zn为主,
BTA主要以分子形式存在于硅烷涂层中,以[BTA-Zn2]配位化合物存在于涂层/镀钟基体界面处,从而明显提高
了改性硅烷涂层的耐蚀性能;改性难烷涂层主要含Zn,i,0,S,C和N元素,N含量的変化趋势表明BTA改性駐烷
涂层具有自愈合能力。
[关键词]政性硅烷涂层;苯并三氩唑;镀铧钢板;耐蚀性能
[中图分类号]TG174.46[文献标识码]A[文章编号]1001~150(2015)05-0035-04
0前
1试验
近年来,通过硅烷化和硅烷化改性处理来提高镀1.1基材前处理
锌层的耐蚀性,进而寻求对环境无害的铬酸盐钝化替
基材为热镀锌钢板(镀锌层厚度约为0.3mm),裁
代技术,已成为研究热点。然而,由于硅烷化处理提高成50.0mmx70.0mmx0.7mm,经自制碱性脱脂剂
热镀锌层耐蚀性的效果十分有限,故常需要添加稀土[20g/L月桂酸,2g/L十二烷基磺酸钠,20g/LD-Na
盐、磷酸盐、钥酸盐、纳米氧化硅等无机化合物。(葡萄糖酸钠),10g/L三聚磷酸钠,80g几L偏硅酸钠,
无机添加剂容易团聚及提高水体富营养化,且价格较30g/L碳酸钠,30gL氢氧化钠(粒状)]140℃脱脂20
贵,不适于产业化。若以聚氨酯、环氧树脂等有机物作s,去离子水清洗,热风吹干待用。
为添加剤,其耐蚀性能有限且存在污染(。)。苯并三氮1.2涂层制备
唑(BTA)被用作铜的缓蚀剂?,但在镀锌钢板防腐蚀
将双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物硅烷
上的应用还未见报道。
本工作以苯并三氮唑(BTA)作为硅烷膜的改性添( BTESPT)溶液溶于BTA、冰醋酸(调节pH值用)、无
水乙醇的水溶液,按硅烷、无水乙醇、水体积比
加剂,在镬锌钢板上制备涂层,采用中性盐雾腐蚀试5:77:138混合配制硅烷改性溶液,并使BIA浓度为
验、电化学法分析BTA对硅烷涂层耐蚀性的影响,与铬
0.001g/L;搅拌1h,静置3d;浸入镀锌样,室温(25
酸盐钝化效果进行比较,并用X射线光电子能谱℃)浸泡5s后取出,热风吹干;于HG101-1型电热鼓
(XPS)表征了改性涂层的结构组成。
风干燥箱中120℃固化30min。同时用未加BTA的硅
烷溶液处理(其余工艺相同)制备的试样(以下称为硅
[收稿日期]2014~-12-09
烷处理试样)以对比。
[通信作者]单凤君(1971-),博土研究生,副教授,主要
另外,对镀锌试样进行铬酸盐钝化处理进行对比,工
从事金属腐蚀预防研究,电话:15042676971,艺参数:5g/L铬酐,20mL/L硫酸,40mL/L硝酸,2g/L
E-mail:shanfengjun2003(@126.com
氢氟酸;室温(25℃)浸泡3s,取出空停10s热风吹干
Vol48 No5 May 2015
o lalteziath Paletti
于HGI0月-1型电热鼓风千燥箱中70℃固化10min
中对镀锌板的缓蚀作用主要是増大电化学腐蚀中的阴
3测试表征
极极化,阻碍阴极过程的进行,使腐蚀电位向负方向移
(1)中性盐雾腐蚀参照CBT1015-199,3在动,腐蚀电流大大减小,腐蚀速度大大降低。改性硅烷
DCTC1200P盐雾试验箱内对试样进行中性盐雾腐蚀,
涂层阴极极化舳线在电位为-1.347~1.445V内腐蚀
连喷雾144h,介质为(50土5)g/ L Nacl溶液,pH值电流略有减少,可能是由于在中性环境中BTA与2n2
6.5-7.2,箱内温度(35生2)℃,盐雾沉降量1.0~2.0形成对明极反应有押制作用而对阳极反应没有押制作
mL/(80cm2?h)。
用的配位化合物。阳极极化曲线较陡,表明阳极极化
(2)电化学行为采用650A电化学工作站,辅助率较大,电极反应过程的阻力较大;阴极极化曲线较平
电极为213型铂电极,参比电极为217型饱和甘汞电坦,表明阴极极化率较小,电极反应过程的阻力较小
极,试样为工作电极,工作面积为10mm×10m,其余反应容易进行。所以3种试样电极反应过程的控制步
区域用环氧树脂密封,测试溶液为3.5%NaCl溶液,室骤均为阳极极化。
温(25℃)下进行。 Tafel极化曲线测试时电位扫描速
从表1可以看出,与铬酸盐钝化处理试样相比,硅
率为0.00Vs,电位扫描范围为开路电位士0.5V:交烷处理试样和改性硅烷处理试样的腐蚀电流明显降
流阳抗谱(EIS)测试时,工作电位保持在开路腐蚀电位
低,极化电阻明显提高
处,正弦波激励信号为5mV,扫描频率范围为1.0x
-2?铬酸盐
(102~10°)Hz。建立等效电路,应用7 simpkin软件
-3钝化处理
对电化学阻抗谱进行拟合分析。
硅烷处理
(3)结构组成采用 Kratos2Axis光电子能谱仪
7890
BTA改性硅烷处理
(XPS)对改性硅烷涂层结构进行分析,X射线源采用Al
1.6-1.2-0.8-0.400.40.8
Ka(1486.71eV),能谱扫描范围为0~1200eV,宽幅扌
描间距为1eV,能谱采用Cs(284.6eV)进行校正
图13种试样在3.5%NaCI溶液中的极化曲线
2结果与讨论
表1极化曲线拟合的电化学参数
试样
E/V
2.1涂层的耐蚀性能
R、/
硅烷处理
1.018
0.1076
118419.
2.
中性盐雾腐蚀
RTA改性硅烷处理
0.004
硅烷处理试样、BTA改性硅烷处理试样和铬酸盐
铬酸盐钝化处理
6804.0
钝化试样的中性盐雾腐蚀结果显示:120h中性盐雾试
验后BTA改性硅烷处理试样和铬酸盐钝化试样均未发2.1.3交流阻抗谱
生腐蚀;经过144h后,硅烷处理试样表面腐蚀面积达
3种试样在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗Bode谱
100%,白色腐蚀产物覆盖整个表面,而BTA改性硅烷见图2。由图2a可知:与硅烷处理试样相比,改性硅烷
处理试样表面有轻微腐蚀,腐蚀面积约占10%,可见少处理试样在低频区(0.01Hz量白色腐蚀产物,铬酸盐钝化试样也略有轻微腐蚀,有约3个数量级,当频率f>100Hz时,改性硅烷处理试样
极少量白色腐蚀产物。BTA改性硅烷凃层的耐蚀性与的Bode谱是斜率为-1的直线,在高频区与硅烷处理
铬酸盐钝化的相当,比硅烷处理的有明显提高。
试样曲线重合,表明改性硅烷处理能明显提高镀锌层
2.1.2 Tafel极化曲线
的耐蚀性能,但在试验初期,NaCl溶液对2种涂层的渗

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