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《二氧化矽薄膜用於金屬抗腐蝕之研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、二氧化矽薄膜用於金屬抗腐蝕之研究Studyonsilicafilmforanti-corrosionofmetalsubstrate蔡振章*張簡文銓黃琳意Tseng-ChangTsaiWen-ChyuanChangjeanLin-YiHuang國立高雄大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系摘要長久以來，六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化膜廣泛用於金屬表面的抗腐蝕，但基於環(huán)境危害的原因，近年來在大部分工業(yè)國家已經(jīng)被禁止使用，因此，迫切需要開發(fā)一些新世代抗腐蝕薄膜或方法。本研究利用簡易的水熱合成法，得以合成一系列「生態(tài)環(huán)境友好型」的二氧化矽薄膜，適用於大件物件、複雜形狀與高精密度金屬構(gòu)件之表面處理，具有抗刮、高機(jī)械強(qiáng)度與抗腐
2、蝕膜性質(zhì)，可耐鹽類、酸與鹼之腐蝕。以AA6061-T6鎂鋁合金為例，在3wt%NaCl溶液中，裸片之腐蝕速率為-494mpy，二氧化矽膜披覆之鎂鋁合金則降至10mpy，達(dá)到了百萬倍之腐蝕防護(hù)效果。本研究開發(fā)之方法係先在金屬基材上先行塗覆矽化合物，藉由水作為蒸鍍液，進(jìn)行低壓水熱合成反應(yīng)，金屬表面之羥基(hydroxylgroup–M–OH)與矽氧化合物生成–M–O–Si–O–化學(xué)鍵結(jié)，進(jìn)而直接在金屬表面生長緻密之二氧化矽薄膜。藉由反應(yīng)物結(jié)構(gòu)與濃度、水熱條件與水熱反應(yīng)時(shí)間，可以改變二氧化矽結(jié)構(gòu)，並且可以控制薄膜厚度(在數(shù)百nm到數(shù)個(gè)μm之間)、顆粒大小和薄膜性質(zhì)。經(jīng)由SEM圖與
3、電化學(xué)腐蝕分析，並且進(jìn)一步利用接觸角與固態(tài)核磁共振儀測量薄膜性質(zhì)可以得知，薄膜腐蝕能力隨著薄膜性質(zhì)、緻密度而增強(qiáng)，但與薄膜厚度、顆粒型貌及沸石結(jié)晶度並無明顯相關(guān)性。另外，二氧化矽薄膜之孔洞得以裝載大量之界面活性劑，具有可逆式。吾人發(fā)現(xiàn)，在長時(shí)間腐蝕使用後，可以利用此種特殊性質(zhì)修補(bǔ)抗腐蝕功能，成為長效性智慧型薄膜。關(guān)鍵字：二氧化矽薄膜、抗腐蝕、智慧型薄膜、鋁鎂合金、表面處理Abstract6+Duetothecarcinogenicnatureofthehexavalentchromium(Cr)compounds,thereisaneedtofindenvironmenta
4、lfriendlyalternativeanti-corrosioncoatingformetalinreplacementofthetraditionalchromatecoating.Inthisstudy,asimplemethodwasdevelopedtosynthesizeaseriesof"eco-friendly"silicondioxidefilm,rangingfromsilicananoparticle,mesoporoussilicaandzeolite,whichissuitableforlargeobjects,complexshapesandh
5、ighprecisionmetalcomponents.Thesilicafilmshaveanti-scraping,highmechanicalstrengthandanti-corrosionproperties.Thesefilmsusefulforsurfacetreatmentcanbetoleranttosalt,acidandalkalicorrosionconditions.Forexample,in3wt%NaCl-4solution,thecorrosionrateofthebare-andzeolitecoatedAA6061-T6magnesium
6、alloyis94and10mpy,indicatingonemilliontimescorrosionprotectioneffect.Withthesimplemethod,zeoliteprecursorisfirstcoatedonametalsubstrate,andthensubjecttohydrothermalsynthesisatlowpressure,themetalsurfacehydroxylgroups(hydroxylgroup,-M-OH)andsiliconecompoundsproceedsolgelcondensationtoform-M
7、-O-Si-O-chemicalbondwithformationofdensezeolitefilmsdirectlygrownonmetalsurface.Byvaryingprecursortypesandcompositions,andhydrothermalconditions,differentsilicafilmscanbegrownfromzeoliteandmesoporoussilica,onmetalsubstratewithcontrollablefilmthicknessintherang
