锌被大量用做钢的防腐蚀保护层。因为钢和锌层之间存在大的电位差,所以锌的溶解速率很高。在潮湿的环境中热镀锌钢板易发生腐蚀,使其表面形成白色的腐蚀产物或变成灰暗色,影响了热镀锌钢板的外观质量和镀层抗腐蚀性。为了降低锌在腐蚀性介质中的溶解速率,对热镀锌钢板广泛采用铬酸盐钝化的处理工艺。然而,六价铬酸盐属于极毒、致癌性物质、具有诱变作用。为满足环境友好型热镀锌表面处理钢板的需求,无铬热镀锌处理钢板的开发和生产逐渐得到重视,并取得了较快发展。本文研制开发以无毒、无污染的双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物硅烷(BTESPT)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(y-APS)为主要成分,以无机添加剂为辅助的有机/无机复合处理体系。通过单因素实验,利用醋酸铅点滴实验、中性盐雾实验等加速腐蚀试验手段对硅烷BTESPT处理液配方进行了设计和筛选,系统研究了硅烷BTESPT处理液的组成成分及用量,确定了硅烷BTESPT处理液的基本组成为：BTESPT5vol.%,水14vol.%,乙酸0.5vol.%,乙醇81vol.%,处理液水解温度为35℃。依据中性盐雾实验等级标准,运用对比实验方法对稀土硝酸盐、纳米级氧化物以及缓蚀剂等添加剂的种类、用量进行了研究,确定硅烷BTESPT处理液的改性添加剂及用量分别为硝酸铈O.OOlmol/L,硅溶胶0.005-0.02g/L,苯并三氮唑0.001g/L运用对比和正交实验方法对浸渍时间、处理液水解时间、固化时间及固化温度等工艺参数进行了确定,并研究了工艺参数变化对硅烷涂层性能的影响。结果表明,在工艺参数为：处理液水解时间72h,浸渍时间5s,固化温度120℃,固化时间30min时,硅烷BTESPT涂层具有良好的耐蚀性。运用Tafel极化曲线和EIS交流阻抗谱的腐蚀电化学方法测试了硅烷涂层的腐蚀性能。结果表明,经过BTESPT硅烷处理后的热镀锌试样的腐蚀极化过程是阳极控制型,自腐蚀电位明显的正移,自腐蚀倾向显著的降低；交流阻抗谱为第一象限两个半径较大的的容抗弧,在低频区未出现斜率为1的直线,腐蚀体系受电化学控制。利用傅立叶红外反射光谱FTIR分析了硅烷处理层的结构,结果表明硅烷处理层中含有SiOH、Si-O-Si、Si-O-Zn、CH2、-SiO-等主要有机官能团。利用XPS光电子能谱分析了硅烷BTESPT处理层的元素组成及存在形式。XPS分析结果表明,硅烷BTESPT处理层含有C、O、Si、S、Zn等元素。经Ar+射深度和成膜元素的窄幅扫描结果显示,硅烷BTESPT处理层的最外层可能为SiOH、Si-O-Si、Si-O-等结构,内层可能为Si-O-Si、Si-O-Zn等结构,界面层可能为ZnO、ZnS、ZnSiO3等化合物。硅烷BTESPT处理层的厚度约为200nm。采用电子显微镜、金相显微镜观察了硅烷BTESPT处理层的表面微观形貌。在微观形貌分析中发现硅烷BTESPT处理层的表面均匀、致密、完整、纳米结构,但存在一些微裂纹。通过加入稀土硝酸铈、硅溶胶、苯并三氮唑(BTA)添加剂改性硅烷BTESPT处理液后,弥补并减少了裂纹的进一步产生。由于铈的氧化物或氢氧化物、惰性硅酸盐膜等不溶性物质沉积或填充Si-O-S、Si-O-Zn的网络结构,使硅烷BTESPT涂层更致密,减少了外界O2、H2O、Cl-等腐蚀性物质接触金属锌的机会,抑制了锌的电化学腐蚀反应,因此大大提高了硅烷BTESPT涂层的抗蚀性。以1级中性盐雾实验标准为依据,通过对比实验确定了BTESPT/y-APS混合硅烷处理液的组成成分：硅烷BTESPT1-4vol.%,硅烷y-APS2-4vol.%,水量28vol.%,其余为乙醇,pH值4-6。由于硅烷γ-APS结构中含有-NH2亲水基团,促进硅烷BTESPT充分水解的同时,又能抑制硅醇的缩合,从而使耐蚀性显著提高。