納米硅烷的優勢和發展前景

 　　硅烷技術是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程，它與傳統磷化、鉻化等工藝相比具有多個優點：不含有害重金屬離子；無磷，無需加溫；硅烷處理過程不產生沉渣，處理時間短，控制簡便；設備投資小、工序少，處理能耗低；可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。相比另一個新型處理工藝陶化劑來說，硅烷處理劑不產生沉渣，處理時間更短，穩定性更佳，最突出的特點是硅烷處理液甚至可以不經任何處理直接達標排放。

 　　關于納米硅烷未來的改進方式有以下幾種：

 　　1.添加納米粒子，當人嘗試在鋁合金表面沉積BTSE硅烷膜時添加納米級CeO2粒子，結果顯示，當CeO2粒子均勻分布時，形成的膜很薄，小于100nm，而且在四個月的老化時間里，CeO2粒子的存在都不會影響BTSE硅烷溶液的穩定性，XPS結果顯示，在固化膜中BTSE中的Si有可能與Ce成鍵。當人在低碳鋼表面沉積BTSPA硅烷時添加納米級SiO2粒子。結果顯示，當添加量達到一定數量時（約3×10－4），膜的耐蝕性和疏水性都有明顯提高，膜有更高的硬度和厚度。在適宜的條件下，粒子的分布很均勻，形成粗糙的表面，有利于后續有機涂層的固定。在AA2024－T3鋁合金使用電輔助沉積DTMS膜時，向硅烷溶液中添加納米級TiO2，結果顯示，電化學輔助沉積和添加納米TiO2都會增加膜的厚度，提高覆蓋度和粗糙度。膜也有更好的疏水性和耐蝕性。當兩種技術混合時，性能會進一步提高。

 　　2.雙層復合膜，在鉬酸鹽處理過的熱鍍鋼板上再浸涂一層硅烷膜，復合膜具有2個明顯的膜層，最外層基本上是由C，O，Si組成的硅烷膜，內層則為鉬酸鹽轉化膜，膜厚約為350～400nm；復合膜中硅烷膜/鉬酸鹽轉化膜/基體的化學成分形成連續的梯度變化。復合膜可以推遲鋅層出現白銹的時間，抗蝕性能超過了鉻酸鹽鈍化膜。除了使用上述兩步成膜法外，還嘗試將硅烷溶液與鉬酸鹽溶液混合，一步成膜，結果發現所得膜與兩步成膜法有類似的雙層膜結構。先將鍍鋅鋼浸在硝酸鑭溶液中，在其表面形成一層鑭酸鹽轉化膜，在用硅烷溶液處理，形成的硅烷膜填補轉化膜上的微裂紋和針孔并形成外部膜，這種轉化膜性能良好，與鉻化處理相當。

 　　3.摻雜鈰鹽及鈰的氧化物，為了能夠使硅烷膜擁有和鉻化處理相同的自愈性，國內外學者們做了大量探究工作，而目前應用最多、效果較好的是鈰鹽、鈰的氧化物。嘗試在碳鋼表面的BTSE膜中添加硝酸鈰銨，Ce4+存在時，表面更厚也更精致，并且會釋放出Ce3+，形成更加致密的網狀結構。在AA2024－T3鋁合金和鍍鋅鋼表面的新型BTESPT硅烷膜中添加Ce（NO3）3時，除了性能的提高外也表現出更長的壽命。陳東初等人在含有Ce（NO3）3的硅烷溶液中加入了一種氯化物促進劑，可以提高膜的致密度并提高膜中Ce（Ce3+和Ce4+）的含量。嘗試將添加納米粒子與鈰酸鹽兩種改性一同應用在硅烷膜上，發現兩種改性手段有協同作用，在BTSE雙層膜中進一步添加納米粒子與鈰酸鹽，結果顯示三種改性同時應用時，效果最好。

 　　近年來硅烷化處理技術發展迅速，整體趨勢是向著更加綠色環保、高效實用的方向發展，具體來說，主要體現在以下幾個方面:

 　　1.硅烷溶液的完全水性化。為提高硅烷溶液的水溶性，通常加入甲醇或者乙醇作為溶劑。但是，一者成本增加，二者有機溶劑揮發，造成污染。同時，有機溶劑容易在膜層中存留，影響膜層性能，所以如何少用或完全不用有機溶劑，是硅烷化膜處理領域研究的重要內容。

 　　2.新型改性方法比傳統的改性方法，雖然大大提高了硅烷膜的耐蝕性、粘接性等多方面性能，減少了膜的缺陷，賦予膜自愈性。但是該領域的研究不是很成熟，離工業化應用還有很長距離，學者們需要致力于開發新型改性方法的深入研究，形成穩定的溶液體系，向著膜的復合化、功能化、自愈能力提高等方向努力。

 　　3.新型成膜技術浸泡、刷涂等成膜方式工藝簡單、設備成本低，至今仍是應用最為廣泛的成膜方式，但其不足日益明顯，積極探討電化學輔助沉積、等離子體沉積等新興沉積技術，有效控制膜的厚度與致密性，改善膜的性能，是將來重要的研究內容。

 　　4.在不同基體上的應用，目前硅烷膜在鋁合金上應用相對成熟，但在碳鋼、鍍鋅鋼等基體上的應用研究還相對較少，尤其是與電泳底漆配套使用時，在膜層耐蝕性、膜層與涂層結合力等方面存在諸多問題，有待于進一步探討。