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金属表面硅烷处理技术的未来趋势

    金属表面硅烷处理是近几年发展起来的一种有望代替铬酸钝化和磷化的环保型汽车车身前处理技术,该技术通过硅烷分子(通式为X-R-Si(OR)n)水解后产生的硅羟基与金属和金属氧化物反应,以及硅烷分子自身的缩合反应形成无机/有机膜层,以浸泡方式或电化学辅助沉积方式在金属表面制备这种具有疏水性能的膜层,该膜层能对金属基体提供保护作用,而且能够提高金属和涂层之间的附着力。成膜过程如下。(硅烷处理剂产品简介)

    1、在使用过程中,水解后的OXSilane分子中的SiOH基团与基体金属表面的MeOH基团形成氢键,快速吸附于基体金属表面。

    水解反应:

    OROH

    RO—Si—R1+3H2OHO—Si—R1+3ROH

    OROH

    2、在干燥过程中,SiOH基团和MeOH基团进一步凝聚,在界面上生成Si-O-Me共价键。

    SiOH(溶液)+MeOH(金属表面)=SiOMe(界面)+H2O

    3、剩余的OXSilane分子则通过SiOH基团之间的凝聚反应在金属表面上形成具有Si-O-Si三维网状结构的有机膜。

    缩合反应:

    OHOHOH

    2HO—Si—R1R1—Si—O—Si—R1+H2O

    OHOHOH

    关于硅烷与金属表面的反应机理,目前研究者伞认为是硅醇与金属表面的氧气物或水化物层发生了反应(见图1)试验证明,不带有特征官能团的硅烷无论在固相或液相中都不具有电化学活性,既不能被氧化,也不能被还原。经过硅烷处理的电极浸泡在电解质溶液中,硅烷膜能起到阻挡层的作用,阻止电解质、水和氧分子向金属界面区域渗透。(铝合金表面硅烷处理技术的研究现状)

    尽管金属表面硅烷处理技术已经比较成熟,但硅烷膜的性能一一磷化膜相比还有一些差距,现在国内外各大金属表面处理剂生产公司都在全力进行有关的研究开发工作,相信硅烷处理技术将会像磷化技术一样带给汽车车身涂装一次革命性的创新。

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