镀锌钢板由于具有优异的加工和使用性能,且在干燥的自然环境中具有优良的防腐蚀能力,因此在工业各个领域得到了广泛的应用,是钢铁材料的主要产品之一。金属锌在湿度高于70%的大气中,其表面易腐蚀,通常在镀锌层表面制备一层化学稳定性较高的铬酸盐薄膜,以提高它的耐蚀性,增加表面光泽和抗污染能力,这层膜被称为钝化膜或转化膜。铬酸盐是一种剧毒物质,具有致癌、致畸和诱发基因突变的作用成为了环境的巨大负担,世界各国对其管理与监督日趋严格。为使产品环保性满足要求,解决六价铬的污染问题,开发研究无铬钝化工艺技术,摈弃传统的铬酸钝化工艺,获得“市场准入证”,是金属钝化技术的创新发展的“大势所趋”。本文通过正交试验得到了一种热镀锌钢板表面硅烷复合钝化处理工艺。其中KH-550硅烷和KH-560硅烷作为主成膜物质在热镀锌板表面形成物理屏蔽层把腐蚀性物质阻隔在外,另外添加氟锆酸和硫酸氧钒等无机物起到缓蚀剂的作用。通过两者协同作用提高钝化膜的耐蚀性。采用中性盐雾试验、划痕腐蚀实验和电化学实验对硅烷复合钝化膜进行了耐蚀性能考察：72h中性盐雾试验无腐蚀；电化学测试发现电荷转移电阻和线性极化电阻均远大于热镀锌板的自然钝化膜证明硅烷复合膜能有效抑制锌的腐蚀电化学反应；划痕腐蚀试验证明硅烷复合钝化膜具有自修复能力。利用激光共聚焦显微镜(LSCM).扫描电子显微镜(SEM)对硅烷复合钝化膜的表面形貌进行了分析：钝化膜为无色膜且光滑平整、均匀致密具有阻挡腐蚀性介质的能力。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、射频辉光放电发射光谱仪(rf-GD-OES)和傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)分析了硅烷复合钝化膜的化学组成和微观结构。硅烷复合钝化膜的膜重为1.86g·m-2；200℃条件下20min无黄变；耐指纹性能△E=0.15；附着力为1级；表面电阻平均值为0.19mΩ；成型性能良好；焊接性能达到《点焊焊接区的检验方法》的A级要求。研究了硅烷复合钝化膜的成膜过程,发现成膜过程包括两个阶段：第一阶段,热镀锌板浸入硅烷复合钝化液后,钝化液中无机和有机成分在镀锌板表面快速吸附,并且氟锆酸与镀锌板发生反应开始形成钝化膜。当镀锌板从溶液中提出时,镀锌板表面会附着一层具有一定厚度的水化的吸附层。第二阶段,加热固化过程中,吸附层中的水分挥发,吸附层中有机硅烷和无机物成膜成分会以物理吸附或者化学吸附的形式附着在镀锌板表面形成钝化膜。在加热固化过程中,锌表面发生一系列的化学反应：包括硅烷和锌表面羟基的缩合反应使得硅烷以化学吸附的形式牢固附着在锌的表面；硅烷分子之间的羟基缩合反应以及KH-560的环氧基团和KH-550的氨基之间发生聚合反应,这种硅烷分子之间的化合键的互联使得硅烷在镀锌板的表面形成具有一定厚度的、致密的、交联的、空间立体网状的硅烷膜,同时把添加的无机缓蚀剂包覆在膜的内部。致密的硅烷复合钝化膜能够有效的阻挡外界的腐蚀性物质,当膜层破损时无机缓蚀剂能够自发吸附到破损处,修复破损表面并降低腐蚀速度。在热镀锌板表面硅烷复合钝化工艺技术的基础上,针对电镀锌板的特性改进和优化了钝化工艺。采用此钝化工艺在电镀锌板表面制备了连续致密的电镀锌硅烷复合钝化膜。电镀锌板表面硅烷复合钝化膜72h盐雾试验腐蚀面积小于5%；破损处具有缓解腐蚀功能；电化学实验证明钝化膜耐蚀性良好；附着力为1级；弯曲试验为1T；耐指纹性能△E=0.16；200℃条件下20min无黄变；表面电阻平均值小于lmΩ。利用正交实验设计并优化了电镀锌板表面水性丙烯酸树脂复合钝化工艺。制得了丙烯酸树脂复合钝化膜,并研究了丙烯酸树脂复合钝化膜的性能：72h盐雾试验腐蚀面积小于5%；电化学实验证明丙烯酸树脂复合钝化膜耐蚀性良好；附着力为0级；弯曲试验为1T；耐指纹性能△E=0.15。丙烯酸树脂复合钝化膜的优异性能源自于膜的不同结构单元的协同作用：在固化成膜的过程中,碳酸锆按能够诱发丙烯酸树脂分子链上的羟基和羧基发生交联反应形成互穿网络结构,提高膜层内部的交联密度和致密性从而能够有效阻挡外界环境的侵蚀。当膜层破损时钼酸盐和磷酸盐与锌反应形成难溶盐吸附在破损处起到缓蚀和自修复作用。