鋁及其合金因其優(yōu)秀的機(jī)械性能和化學(xué)性能而在海洋設(shè)備制造和造船工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。此外，鋁合金的低密度和固有的耐腐蝕性使鋁合金在海水環(huán)境中的應(yīng)用具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，海水中存在的氯離子會(huì)破壞和惡化金屬的鈍化表面，從而限制鋁涂層的使用。因此，提高鋁表面耐腐蝕性的研究工作有可能顯著擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用范圍。

近期，西南科技大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院微尺度儲(chǔ)能材料研究團(tuán)隊(duì)在合金涂層腐蝕領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究人員全面探討了鈰摻雜的Pb-Co合金疏水涂層的腐蝕抑制機(jī)制。利用一步電鍍工藝，成功制備了多種比例的鈰摻雜鉛鈷合金疏水涂層。通過(guò)調(diào)節(jié)電鍍?nèi)芤褐锈捄外嬰x子的比例，可獲得具有獨(dú)特表面形態(tài)、潤(rùn)濕特性和耐腐蝕性能的涂層。值得注意的是，當(dāng)電鍍?nèi)芤褐锈嬰x子與鈷離子的比例設(shè)定為 2:1 時(shí)，所制備的涂層具有優(yōu)異的疏水性，并表現(xiàn)出最高的抗?jié)櫇裥浴ｋ娀瘜W(xué)阻抗光譜（EIS）測(cè)量顯示，涂層在低頻下的阻抗模量比未涂層基底的阻抗模量高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，即使在渤海海水中浸泡十天，涂層仍能保持強(qiáng)大的耐腐蝕性。

對(duì)不同浸泡時(shí)間后涂層表面形態(tài)的檢測(cè)表明，浸泡10天后的涂層表面存在大量的腐蝕產(chǎn)物。此外，加速電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)表明，涂層的持久耐腐蝕性歸因于這些副產(chǎn)品對(duì)腐蝕過(guò)程的抑制作用。穩(wěn)定腐蝕副產(chǎn)物的產(chǎn)生有效地阻礙了腐蝕劑對(duì)涂層的滲透，從而阻礙了底層基材的腐蝕。本項(xiàng)研究還使用密度泛函理論（DFT）計(jì)算，評(píng)估了 Pb-Co、Ce₂O₃和 CeO₂對(duì)腐蝕物種（Cl^-、OH^-、O₂）的吸附能，從而進(jìn)一步了解了鈰改性 Pb-Co 疏水涂層的腐蝕抑制機(jī)制。這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)可為開(kāi)發(fā)長(zhǎng)效耐腐蝕疏水涂層提供一定的參考。

相關(guān)研究工作以“Corrosion resistance of cerium-doped Pb-Co alloy coatings in seawater”為題發(fā)表于Corrosion Science 西南科技大學(xué)碩士研究生金小麗為論文第一作者，戴亞堂教授、鞏家旭特聘副教授為論文的通訊作者。    

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111777

圖1(a)-(c) 從不同 Ce³⁺ 和 Co²⁺ 比例的電鍍?nèi)芤褐蝎@得的不同鍍層的掃描電鏡圖像；(d) 2:1 鍍層的掃描電鏡圖像截面圖；(e)-(h) 鍍層截面的相應(yīng)元素分布。    

圖 2(a)-(c) 不同鍍層的接觸角；(d)：2:1 鍍層樣品的光學(xué)顯微照片，以及在劃痕試驗(yàn)中測(cè)得的加載力、摩擦力和聲發(fā)射信號(hào)與距離的函數(shù)關(guān)系。

圖 3 (a) 基底和不同比例涂層的 OCP，(b) 基底和不同比例涂層的極化曲線，(c) 基底和不同比例涂層的奈奎斯特圖，(d) 基底和不同比例涂層的 Bode 圖，(e) 用于擬合 EIS 數(shù)據(jù)的等效電路，以及 (f) 不同比例涂層的 Mott-Schottky 圖。

圖 4 (a)-(f) 在渤海海水中浸泡不同天數(shù)后涂層的 OCP、極化曲線、奈奎斯特圖、博德圖、掃描電鏡圖像和 XRD 圖樣。    

圖 5 (a) - (f) 使用不同陽(yáng)極過(guò)電位后涂層的 OCP、極化曲線、奈奎斯特圖、博德圖、掃 描電鏡圖像和 XRD 圖。