- · 《硅酸盐学报》收稿方向[09/30]
- · 《硅酸盐学报》数据库收[09/30]
- · 《硅酸盐学报》栏目设置[09/30]
- · 《硅酸盐学报》刊物宗旨[09/30]
- · 《硅酸盐学报》征稿要求[09/30]
- · 《硅酸盐学报》投稿方式[09/30]
来稿应自觉遵守国家有关著作权法律法规，不得侵犯他人版权或其他权利，如果出现问题作者文责自负，而且本刊将依法追究侵权行为给本刊造成的损失责任。本刊对录用稿有修改、删节权。经本刊通知进行修改的稿件或被采用的稿件，作者必须保证本刊的独立发表权。 一、投稿方式： 1、 请从 我刊官网 直接投稿 。 2、 请 从我编辑部编辑的推广链接进入我刊投审稿系统进行投稿。 二、稿件著作权： 1、 投稿人保证其向我刊所投之作品是其本人或与他人合作创作之成果，或对所投作品拥有合法的著作权，无第三人对其作品提出可成立之权利主张。 2、 投稿人保证向我刊所投之稿件，尚未在任何媒体上发表。 3、 投稿人保证其作品不含有违反宪法、法律及损害社会公共利益之内容。 4、 投稿人向我刊所投之作品不得同时向第三方投送，即不允许一稿多投。 5、 投稿人授予我刊享有作品专有使用权的方式包括但不限于：通过网络向公众传播、复制、摘编、表演、播放、展览、发行、摄制电影、电视、录像制品、录制录音制品、制作数字化制品、改编、翻译、注释、编辑，以及出版、许可其他媒体、网站及单位转载、摘编、播放、录制、翻译、注释、编辑、改编、摄制。 6、 第5条所述之网络是指通过我刊官网。 7、 投稿人委托我刊声明，未经我方许可，任何网站、媒体、组织不得转载、摘编其作品。
硅酸盐钝化技术的研究进展(3)
作者:网站采编关键词:
摘要：Bahri等[24]通过浸渍法在2024铝合金表面制备了一层硅酸盐钝化膜，研究了钝化膜的形成机制及固化温度和固化时间对膜层耐蚀性的影响。结果表明，钝化膜
Bahri等[24]通过浸渍法在2024铝合金表面制备了一层硅酸盐钝化膜，研究了钝化膜的形成机制及固化温度和固化时间对膜层耐蚀性的影响。结果表明，钝化膜提高了铝合金的耐蚀性，但是膜层表面不均匀，有缺陷，纳米二氧化硅能减少膜层的缺陷，并且其比例对耐蚀性的提高有很重要的影响。在模数为2.33的硅酸钾溶液中形成的钝化膜表面最均匀，耐蚀性最好。钝化膜的固化时间越长，Si形成的网络骨架越强，耐蚀性越好。固化温度以150 °C为宜。
李晓杰等[33]发现，在15 g/L硅酸盐，25 g/L添加剂(乙二胺四乙酸二钠)，pH 11.5，钝化温度65 °C，钝化时间10 min的条件下，3A21铝合金表面可形成耐蚀性较好的钝化膜。其中乙二胺四乙酸二钠的作用是与从铝合金基体中溶解出来的杂质配位，令钝化膜中的杂质相对较少。
房新建等[25]研究了6063铝合金在由氟硅酸盐和氟化铵组成的钝化液中的钝化工艺，获得的最优工艺参数为：Na2SiF63 ～ 5 g/L，NH4F 5 ～ 7 g/L，pH 5.5 ～ 6，温度 25 ～ 35 °C，时间12 ～ 16 min。该工艺形成的钝化膜主要由F、Al、Na、O和Si元素组成，它的存在使铝合金的腐蚀电位显著正移。在钝化膜的形成过程中，钝化液中的氟离子先刻蚀铝合金表面，并生成致密的氟铝酸钠晶体颗粒钝化层，随后氟硅酸根水解产生的SiO2胶体沉积其上。
2. 3 镁合金表面
Gao等[26]将AZ910镁合金浸入到含以及不含硅酸钠的由Na2SO4、NaHCO3和NaCl组成的混合腐蚀溶液中，以考察硅酸钠的缓蚀作用。他们发现，在含硅酸钠的溶液中，镁合金表面能形成一层透明的钝化膜，从而提高了它的耐蚀性。当硅酸钠的浓度为10 mmol/ L、pH为10.5 ～ 12.5时效果最佳。
3 锌层表面硅酸盐钝化膜的形成机制
由于硅酸盐溶液的结构十分复杂，因此硅酸盐钝化膜的成膜过程及反应机理也十分复杂。研究表明，当模数为3.22时，溶液中的阴离子80%为Q3和Q4，20%为Q0[12]。溶液中SiO2和SiO2胶体粒子存在如下反应平衡：
而单体硅酸根离子(Q0结构)发生缩聚反应的条件与溶液浓度、反应温度和溶液pH有关，其缩聚反应按式(2)发生，而聚合形态的硅酸根离子(Q3和Q4结构)则会发生如式(3)所示的缩聚反应。
其中x代表模数(0、1、2、3或4)，n和z为参与反应的基团数。
根据Iler[34]的研究，Si(OH)4能与含羟基的金属表面(M─OH)发生脱水缩合反应，在Zn表面则发生如式(4)所示的反应。纯锌表面硅酸盐膜层的形成过程可能包括2个阶段：(1)锌基体表面(Zn─OH)与溶液中的硅羟基(Si─OH)反应，脱水缩合形成Zn─O─Si键，即锌表面和溶液中的硅酸根阴离子反应形成不溶性盐──硅酸锌；(2)与基体链接的Si─OH与溶液中的Si─OH反应，形成Si─O─Si键，即膜层中的硅酸根继续与溶液中的硅酸根聚合。由此得到纯锌镀层上硅酸盐钝化膜的生长过程模型如图3[35]所示。
尽管在添加一些成膜剂或者成膜助剂时成膜的过程会发生一些改变，但是锌层与不同成分的硅酸盐溶液形成钝化膜的过程基本类似。
4 展望
硅酸盐钝化技术在锌、铝、镁等金属表面上的应用都有大量研究，也反映了其具有较大的发展潜力。硅酸盐钝化成本低、污染小，但是在生产中溶液不稳定，因而限制了其在工业上的使用[36]。目前国内外对钝化技术的研究主要集中在有机-无机复合盐方向。在其他钝化膜的基础上进行硅酸盐钝化能对膜层进行封闭处理，因此为了提高硅酸盐钝化膜的耐蚀性，改善硅酸盐钝化工艺及与其他工艺进行配合都值得深入研究。
图3 浸渍法在纯锌层上形成硅酸盐钝化膜的生长模型[35]Figure 3 Schematic diagram showing the formation of silicate passivation film on pure zinc coating by immersion[35]
[1] 姜银方. 现代表面工程技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2011: 33-34.
[2] COSTA M, KLEIN C B. Toxicity and carcinogenicity of chromium compounds in humans [J]. Critical Reviews in Toxicology, 2006, 36 (2): 155-163.
[3] OSBORNE J H. Observations on chromate conversion coatings from a sol-gel perspective [J]. Progress in Organic Coatings, 2001, 41 (4): 280-286.
[4] DA SILVA C G, MARGARIT-MATTOS I C P, MATTOS O R, et al. The molybdate-zinc conversion process [J]. Corrosion Science, 2009, 51 (1): 151-158.
[5] GAGGIANO R, MORIAMé P, BIESEMANS M, et al. Mechanism of formation of silicate thin films on porous anodic alumina [J]. Surface and Coatings Technology, 2011, 205 (21/22): 5210-5217.
[6] 郑润芬, 梁成浩, 邵林. AZ91D镁合金植酸转化膜组成与耐蚀性能研究[J]. 大连理工大学学报, 2006, 46 (1): 16-19.
文章来源：《硅酸盐学报》 网址: http://www.gsyxbzz.cn/qikandaodu/2020/1012/344.html