世界上每年因腐蚀的金属约占总产量的1/3,如何防止金属锈蚀已成为科学界研究的重大课题,传统的铬酸盐钝化、磷酸盐转化等技术虽然可以解决金属的腐蚀问题但污染环境并对人类健康构成威胁,随着绿色化工清洁生产的提出,研制出新型绿色环保的金属表面处理技术迫在眉睫。硅烷具有独特的化学结构可在金属表面形成很好的保护层,起到防腐的功效,因此金属表面硅烷化处理技术被认为是最理想的替代防止金属腐蚀的技术。采用有机硅树脂和聚氨酯树脂并且参杂少量金属离子配制成硅烷钝化液进行表面处理已应用于多种金属和金属合金的防腐蚀中。通过查阅大量关于金属表面防腐处理技术的文献,本论文详述了金属表面硅烷化处理技术的发展现状及前景、现有的工艺处理技术及设备技术和工程技术,并且对实际生产应用中出现的状况进行分析。总结了应用硅烷化进行金属表面处理与传统的金属表面防护技术之间的不同,找出了硅烷化处理技术的优缺点,进一步明确了今后对该处理技术需要完善的研究方向。研究表明,经过硅烷化处理后,金属基板与有机硅树脂之间会形成Me-O-Si共价键,金属表面的钝化,通过有机硅氧烷先水解出-OH,然后再进行分子间和分子内的缩合与缩聚反应,最后金属表面的-OH与钝化液之间的-OH脱水缩合,形成Me-O-Si共价键,从而达到金属表面钝化的目的。硅烷化处理技术有着其他表面处理技术所无法比拟的优越性,其具备无污染、处理件耐蚀性好、与涂层结合牢固、处理过程无渣、常温可行、与原有涂装处理工艺相容等特点,具有环保、节能、低排放、低使用成本等优点,具有较高的应用价值。但是硅烷膜极薄(0.2 um~0.3 um).正是由于这方面的原因使其不能够在较长的时间内防止金属防腐,而且硅薄膜也不具备自愈修复的能力。因此低成本、环境友好并且具有自修复能力和更强的耐腐蚀性能的金属表面硅烷化处理技术有待进一步研发。同时硅氧烷水解成硅树脂的稳定性及如何防止硅烷钝化液失效等方面的理论也有待进一步深入研究。金属表面硅烷化处理技术作为一种新型环保的前处理技术在国际上已经得到广泛应用,美国、德国以及日本等发达国家的处理技术已经比较成熟。我国的山东大学、南京大学、南开大学以及一些科研机构在本世纪初期也开始对硅烷化处理技术的作用机理、影响因素和制备方法进行研究,并取得了一定的研究成果。目前硅烷化处理技术主要应用于铝、镁、铁、锌等金属及其合金领域。如在洗衣机、空调、汽车零部件等行业已经有了广泛的应用。在碳钢等工程材料方面的应用还需进一步的研究。本论文主要研究了以下两个内容:1、以硅氧烷、氟锆酸、二氧化硅溶胶、聚氨酯树脂以及金属硝酸盐为原料,制备了应用于冷轧板的硅烷钝化液,通过对钝化液中各组分种类以及含量的改变来改善钝化液的防腐及稳定性能。并对其进行了红外光谱分析、紫外光谱分析、热重分析、扫描电镜分析、电化学分析以及盐水浸泡实验、硫酸铜点蚀实验和膜硬度及附着力测试。结果表明,钝化液的组成为硅树脂,硅溶胶,聚氨酯树脂,氟锆酸和硝酸锌(占总量的3%),pH调到4.0时,形成的杂化膜具有较好的防腐效果,杂化膜的硬度达到4H,膜在冷轧板上的附着力为0级。钝化液具有良好的稳定性,室温放置360天后无沉淀现象。2、以硅氧烷、氟锆酸、二氧化硅溶胶、聚氨酯树脂硅树脂以及金属硝酸盐为原料,制备了应用于铝板的硅烷钝化液,通过对钝化液中各组分种类以及含量的改变来改善钝化液的防腐及稳定性能。并对其进行了红外光谱分析、紫外光谱分析、热重分析、扫描电镜分析、电化学分析以及能谱分析和膜硬度及附着力测试。结果表明,钝化液的组成为硅树脂,硅溶胶,聚氨酯树脂,氟锆酸和硝酸锰(占总量的12%),pH调到3.3时,形成的杂化膜具有较好的防腐效果,杂化膜的硬度达到4H,膜在铝板上的附着力为0级。钝化液具有良好的稳定性,室温放置360天后无沉淀现象。