甲基硅酸盐/硅酸盐复合膜的组成和性能研究
2021-05-21张双红
材料工程 2021年5期
张双红,杨 波,翟 伟,李 爽,孔 纲
(1 广州特种承压设备检测研究院,广州 510663;2 华南理工大学 材料科学与工程学院,广州 510640)
铬酸盐处理是一种传统的金属表面防腐技术,防腐性能好,价格便宜,操作简单,所以得到广泛应用。但是研究发现铬酸盐中的六价铬有致癌性,且对环境造成严重污染,因此逐渐被严禁使用[1-2],必须开发新型无铬处理技术来代替铬酸盐处理[3-4]。近年来,研究发现采用硅酸盐或其混合溶液对镀锌钢[5-6]、铝及铝合金[7-14]和镁合金[15]等进行表面处理,金属的防腐蚀性能得到有效提高。硅酸盐溶液对环境友好,原料来源广泛、成本低,长期防护过程中硅酸盐膜层表面即使局部发生腐蚀,还会重新生成保护膜,即具有自愈性[16-17],作为铬酸盐的替代物,硅酸盐具有良好的应用前景。前期研究发现[17-20],在金属锌表面生成的硅酸盐膜层是一种由二氧化硅及硅酸锌组成的致密的网络结构膜,具有较好的防腐蚀性能,但由于硅酸盐膜层为亲水性膜层,在潮湿的空气或含水环境中不稳定,影响其长效防护作用,因此提高硅酸盐膜的疏水性有利于提升膜层的防腐蚀效果。
甲基硅酸钠的分子结构与硅酸钠相似,也含有硅羟基(Si—OH),同时由于分子中含有甲基(Si—CH3),使得甲基硅酸盐表现出疏水性。Min等[21]在硅酸钾溶液中添加甲基硅酸钾进行改性,研究发现经甲基硅酸钾改性后的硅酸盐膜层表现出明显的疏水性,但耐腐蚀性并没有明显提高,分析认为添加甲基硅酸钾后,改变了原硅酸盐溶液中不同聚合程度硅酸盐负离子的比例,导致膜层的致密性变差,影响膜层耐腐蚀性的提升。……
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