硅烷化金属表面处理技术

1、硅烷化硅烷化金金属表面处属表面处理技术理技术 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 主要内容主要内容： 一、什么是硅烷化处理？ 二、硅烷化处理优点 三、硅烷化处理四步反应模型 四、一定浓度的预水解 水解反应 缩合反应 成膜反应 什么是硅烷化处理？ 它是以有机硅烷水溶液为主要成分对金属 或非金属材料进行表面处理的过程。在涂装 行业,涂装前的表面处理以磷化为主,硅烷化 处理与传统磷化相比具有节能、环保和降低 成本的优点。本文简述了硅烷化处理的特点、 基本原理、施工工艺等。 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 硅硅烷化处理优点烷化处理优点 硅烷化处理是以有机硅

2、烷为主要原料对金 属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷 化处理与传统磷化相比具有以下多个优点: 无有害重金属离子,不含磷,无需加温。硅烷 处理过程不产生沉渣,处理时间短,控制简便。 处理步骤少,可省去表调工序,槽液可重复使 用。有效提高油漆对基材的附着力。可共线 处理铁板、镀锌板、铝板等多种基材 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 硅烷化处理四步反应模硅烷化处理四步反应模型型 硅烷含有两种不同化学官能团,一端能与无机材料 (如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基 反应生成共价键;另一端能与树脂生成共价键,从而使 两种性质差别很大的材料结合起来,起到提高复合材 料性能的作用。硅烷化处

3、理可描述为四步反应模 型,(1)与硅相连的3个Si-OR基水解成Si-OH;(2)Si-OH 之间脱水缩合成含Si-OH的低聚硅氧烷;(3)低聚物中 的Si-OH与基材表面上的OH形成氢键;(4)加热固化过 程中伴随脱水反应而与基材形成共价键连接,但在界 面上硅烷的硅羟基与基材表面只有一个键合,剩下两 个Si-OH或者与其他硅烷中的Si-OH缩合,或者游离状 态。 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 一定浓度的预水解 为缩短处理剂现场使用所需熟化时间,硅 烷处理剂在使用之前第一步是进行一定浓度 的预水解。 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 水解反应 在水解过程中,避免不了在硅烷间会发 生

4、缩合反应,生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷 过少,硅烷处理剂现场的熟化时间延长,影响 生产效率;低聚硅氧烷过多,则使处理剂浑浊 甚至沉淀,降低处理剂稳定性及影响处理质 量。 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 缩合反应 成膜反应是影响硅烷化质量的关键步骤, 成膜反应进行的好坏直接影响涂膜耐蚀性及 对漆膜的附着力。因此,对于处理剂的PH值 等参数控制显的尤为重要。并且对于硅烷化 前的工件表面状态提出了更高的要求:1、除 油完全;2、进入硅烷槽的工件不能带有金属 碎屑或其他杂质;3、硅烷化前处理最好采用 去离子水。 金属热处理知识专题金属热处理知识专题 成膜反应 其中R为烷基取代基,Me为金属基材 成膜后的金属硅烷化膜层主要由两部分构成:其一即在金属 表面,硅烷处理剂通过成膜反应形成反应产物,二是通过缩合 反应形成大量反应产物,从而形成完整硅烷膜,金属表面成膜 状态微观模型可描述为图1所示结构。 硅烷处理与磷化的相比较,环保型涂装前处理产品以代替传 统磷化如今显的尤为重要。硅烷前处理技术做为磷化替代技术 之一,目前已引起了世界涂装行业的广泛关注。与传统磷化相比, 硅烷处理技术具有环保性