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热镀锌钢板表面硅烷预处理对
粉末涂层附着力及耐蚀性的影响

刘勇平1，吕慧丹1，覃庆敏2
(1．桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林541004;2．诚信精细化工有限公司，广东江门529095)

［摘要］为了取代对环境有污染的磷化和铬酸盐钝化工艺，用硅烷对热镀锌钢板预处理后，再涂敷环氧树脂粉
末层(Zn/Si/Ep)。通过划格法研究了涂层与基体的结合力，以盐雾腐蚀试验、极化曲线、交流阻抗技术研究了涂层
的耐腐蚀性能。结果表明:Zn/Si/Ep具有良好的附着力，且高于磷化环氧树脂粉末层(Zn/P/Ep)，耐盐雾腐蚀达到
500h，腐蚀电流密度为3．379×10－7A/cm2;硅烷处理工艺有望取代磷化工艺。
［关键词］硅烷处理;环氧树脂粉末涂层;热镀锌钢板;附着力;电化学性能
［中图分类号］TG174．44［文献标识码］B［文章编号］1001－1560(2011)05－0062－02

0前言(1)热水洗去除部分油污及杂质颗粒，使后续的
脱脂更易进行，温度:50℃，时间:5min。
目前，镀锌钢板多用于建筑、家电和汽车工业等领
(2)脱脂溶液成分:60～90g/LNaOH，20～50
域，但是在湿热环境中，锌镀层易产生白锈。采用磷化
g/LNaPO，20～40g/LNaCO，5～10g/LNaSiO。
和铬酸盐钝化技术对其处理，存在着严重的污染问题。342323
条件:温度70～90℃，时间5min。
采用钼酸盐、硅酸盐、稀土金属盐等无机物和若干种有
()水洗和纯水洗水洗可清除掉热镀锌钢板表
机物处理对镀锌层有一定的缓蚀或钝化作用，但效果3
面残留的脱脂液，水洗槽中水的电导率应小于2000
不太理想，且成本较高。
μS/cm2。纯水洗是为了去除热镀锌钢板面残留的杂质
硅烷具有独特的结构和性能，目前已成为金属表
离子，其电导率应小于20μS/cm2。
面防护和加强与外涂层附着效果的重要材料之一［1］。
1．2硅烷处理
有机官能团硅烷在水中水解为硅醇Si－OH，硅醇羟基
()()
在金属基体表面形成氢键，进一步起脱水反应而形成1硅烷水解将6g硅烷偶联剂KB-175加入到
100g乙醇与水(质量比为1∶2)的混合溶液中，用醋酸调
－Si－O－M(金属)共价键，并在金属表面形成膜;同
pH值为5．0，搅拌至溶液透明、均匀，若4h后溶液的电导
时，硅醇分子间又可相互缩合为Si－O－Si链，聚合形
率基本稳定，说明硅烷基本水解为硅醇，停止搅拌。
成网状结构的膜，易与其外涂层相容，具有抗外界酸、
［，］(2)硅烷膜制备将预处理后的热镀锌钢板浸在
碱、盐等腐蚀的特性23。
水解后的硅醇溶液中，取出于固化
本工作用硅烷对热镀锌钢板预处理，提高了其与1min130℃10min。
环氧树脂涂层的结合力，进一步增强了环氧树脂涂层1．3环氧树脂粉末层制备
的耐腐蚀性能，且环境友好，操作简单，有望取代目前硅烷膜上静电喷涂环氧树脂粉末层工艺:低温固
热镀锌钢板常用的常温磷化工艺。化粉末涂料DW7114dw7115;电压70kV;喷粉量150
g/min，膜厚90μm左右;喷涂距离150～250mm，出粉
1试验
气压0．4～0．5MPa;130℃固化10min，空气中冷却。
1．1基材前处理制得的涂层记为Zn/Si/Ep。
为了对比，将热镀锌钢板磷化后再静电喷涂环氧
基材选用SGCC热镀锌钢板，厚度1mm，尺寸为
树脂粉末层，这种涂层记为磷化:常用锌系
150mm×65mm。对其前处理如下:Zn/P/Ep。
磷化剂，时间15min。环氧树脂粉末层制备工艺同上。
［收稿日期］20101130
硅烷膜性能测试
［通信作者］刘勇平，讲师，主要从事材料腐蚀与防护研究，1．4
E-mail:[e-mail](1)涂层附着力用百格刀在试样表面划10个×
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10个方格，尺寸为1mm×1mm;用毛刷将碎片刷干净，3看出，两者的自然腐蚀电位基本相同，都在－1．07V
用胶带牢牢粘住被测试的方格，并用橡皮擦用力擦拭附近，Zn/P/Ep的腐蚀电流密度为1．627×10－6A/cm2，
胶带，以加大胶带与被测区的接触面积及力度;用手抓而Zn/Si/Ep的则为3．379×10－7A/cm2。这是因为硅
住胶带一端，于垂直方向迅速将其扯下，同一位置进行烷在金属与环氧粉末层表面形成了一层致密、具有交
2次相同的试验。联结构的硅烷中间层，有效抑制了腐蚀介质的入侵，起
(2)盐雾腐蚀采用5%NaCl溶液，pH值为6～7，到了更好的防腐蚀作用。
温度35℃，连续喷雾500h。
(3)电化学利用电化学极化曲线方法、交流阻抗
(EIS)技术进行测试:三电极体系，参比电极为饱和甘
汞电极，辅助电极为铂黑电极，研究电极为试样;电解
液为3．5%NaCl溶液，浸泡4