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溶胶-凝胶涂层在镁合金腐蚀防护应用中的研究进展

文档作者：谢丽云曹献龙施国霖高正源邓洪达兰伟文档来源： 1．重庆科技学院冶金与材料工程学院 2．重庆市计量质量检测研究院／国家铝镁合金及制品质量监督检测中心 3．重庆交通大学机电与车辆工程学院		点击数：	更新时间： 2025年09月30日
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上一篇：低温拜耳法生产氧化铝的节能措施

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柳假秒 第49卷．第5期．201 6A~§月 毛
溶胶．凝胶涂层在镁合金
腐蚀防护应用中的研究进展
谢丽云 ，曹献龙 ，施国霖 ，高正源 ，邓洪达 ，兰伟
(1．重庆科技学院冶金与材料工程学院，重庆401331；
2．重庆市计量质量检测研究院／国家铝镁合金及制品质量监督检测中心，重庆401 121；
3．重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074)
[摘要] 镁合金是21世纪最富开发和应用潜力的优异绿色工程材料之一，但耐蚀性差成为制约其广泛应用的
瓶颈。选择和开发合适的表面防护涂层可以有效提高镁合金表面的耐蚀性能。溶胶．凝胶涂层技术凭借其工艺简
单、膜层成分结构可控、耐蚀性能优良等优点近年来在镁合金表面的腐蚀防护应用中得到重视。将用溶胶-凝胶技
术在镁合金表面制备防腐蚀涂层的研究成果按照有机／无机杂化涂层、缓蚀因子／杂化涂层、电化学氧4L／杂化涂
层、化学转化／杂化涂层的分类方法进行了分析总结。这些涂层体系各具特色，其中含缓蚀因子的杂化涂层具备自
修复能力，化学转化和电化学氧化杂化涂层的附着力突出，而单一涂层更容易破坏。在未来，镁合金表面溶胶一凝
胶防护涂层的研究工作仍以有效结合现有的表面处理技术开发长效高耐蚀复合涂层为重心。
[关键词] 镁合金；腐蚀与防护；溶胶．凝胶杂化涂层；缓蚀剂；电化学氧化；化学转化
[中图分类号]TG174．44 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2016)05—0041—07
0 前言
镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强度高、
切削性好、抗振动性佳、导热性优以及可回收、抗电磁
干扰、生物相容等特点，被誉为21世纪的“时代金属”，
已广泛应用于航空航天、汽车、电子和医学等领域。但
镁及其合金属于高活性金属，在潮湿环境中容易发生
强烈的腐蚀，在很大程度上限制了它的应用与发展，因
此如何提高镁合金的耐蚀性能成为当前研究的热点。
表面处理是提高镁合金耐腐蚀性能的最有效方法
之一。镁合金表面处理技术主要有化学转化_1]、阳极
[收稿日期]
[基金项目]
[通信作者]
2015一l2一l1
重庆市基础与前沿研究计划项目(cstc2015
jCyj~OOO3)；重庆市教委科学技术研究项目
(KJ1401314、KJ1401310)；重庆科技学院院
士专家工作站合作项目(CKYS2014Z03)；重
庆科技学院重点项目培育基金
(CK2014Z22)；重庆市南川区科技计划项目
(CX201407)；重庆科技学院第八届大学生科
技创新训练计划项目(No．35)资助
曹献龙(1980一)，副教授，博士，主要研究方
向为表面工程，电话：023 —65023436，
E·mail：xianlong@ cqust．edu．on
氧化_2]、微弧氧化 J、离子注入 J、激光表面处理 J、
电镀 J、物理气相沉积(PVD) 和溶胶-凝胶法(S0l—
ge1)¨。。等。其中，溶胶．凝胶法是当前用于制备镁合金
表面涂层较理想的技术之一，与其他涂层制备方法相
比，具有如下特点 Hj：①设备简单；②工艺过程温度
低；③可以大面积在不同形状、不同组分的镁基底上制
备薄膜；④ 易制得均匀多组分复合涂层，易于定量掺
杂，可有效控制薄膜成分及微观结构。以下将Sol—gel
涂层按有 无机杂化涂层、缓蚀因子／杂化涂层、电化
学氧fie'杂化涂层、化学转化／杂化涂层的分类方法，总
结目前该技术在镁合金防腐蚀方面的研究成果。
1 有机／无机杂化涂层
有机／无机杂化涂层的制备主要是以金属有机／无
机化合物或两者混合物的液体化学试剂(或固体粉末
溶于溶剂形成的溶液)为前躯体，在液相下均匀混合，
经过水解、缩聚等化学反应过程，反应生成物聚集成
1～9 nm左右的粒子并逐步形成稳定的溶胶体系。以
溶胶为原料对镁合金基材进行涂覆处理，溶胶膜逐渐
凝胶化形成以前躯体为骨架的三维或颗粒空间网络结
构，经过干燥处理后脱去吸附水及化学结合水等溶剂
而成为多孔结构的干凝胶膜，最后在一定温度下进行
薰 No 15 May 2016 锄 昀 移 ，
烧结热处理消除干凝胶中存在的气孔即得到所需的涂
层。在镁合金表面制备有机／无机杂化涂层使用的前
驱体主要包括正硅酸乙酯(TEOS)、钛酸四丁酯
(TBOT)、有机硅烷及其混合体、硝酸铈等。
1．1 正硅酸乙酯类
以正硅酸乙酯为前驱体，经水解、缩聚等反应形成
SiO 溶胶，经涂覆、干燥和热处理后所制备膜层的主要
成分是SiO：。张丽丽等 采用TEOS、无水乙醇、去离
子水和盐酸为原料，在搅拌作用下依次往TEOS与无水
乙醇的混合溶液中滴加盐酸与去离子水，并在70℃ 下
恒温2 h，静置得透明SiO 溶胶，用浸渍一提拉法在
AZ91D镁合金表面涂覆3次，在浸渗过程中TEOS发生
水解和缩聚反应，生成的SiO 均匀分布在镁合金表面；
涂层试样在3．5％NaC1溶液中浸泡48 h后没有明显变
化，仅出现一层较薄的白色腐蚀产物，表明该涂层显著
改善了镁合金的腐蚀性能。尚伟等 将TEOS、ZrC1
无水乙醇按一定比例混合，用恒温水浴磁力搅拌，得到
无色透明的SiO：．ZrO 溶胶，采用浸渍．提拉法对镁合金
表面进行涂覆，在经过8O qC干燥9 h、250 oC固化1 h
的最佳沉积工艺条件处理后，所获得的SiO ．ZrO 膜层
样品自腐蚀电流密度由镁合金基体的6．508×10
A／cm 下降为6．177×10 A／cm ，阻抗增大10倍以
上，有效抑制了镁合金基体表面腐蚀反应的发生。
1．2 钛酸四丁酯类
以钛酸四丁酯为前驱体，通过So1．gel法可在镁合
金表面制备出主要成分为TiO，的涂层。姜鹏等 将
TBOT与无水乙醇混合，在强烈搅拌下缓慢滴入77 cIC
的HNO 水溶液中，然后在77 oc下恒温1 h，得到半透
明TiO，溶胶，用匀胶机在AZ91D镁合金基片上涂覆、
干燥和热处理后得到TiO 涂层；TiO 涂层与镁合金基
体结合良好，不易开裂，使镁合金自腐蚀电位提高了约
150 mV，自腐蚀电流密度降低了2～3个数量级。姚军
等¨ 采用TBOT、去离子水和盐酸的混合液为稳定剂、
无水乙醇为溶剂、丙酮作为起始原料，在高速搅拌下，
将去离子水与盐酸的混合溶液逐滴滴人TBOT和乙醇
的混合溶液中得到淡黄色透明溶液，静置得TiO 溶胶，
用旋转喷涂法在镁合金表面涂覆、干燥并进行热处理，
反复3次制备出连续均匀的涂层，涂层试样自腐蚀电
位正移200 mV，自腐蚀电流密度减少1—2个数量级。
1．3 有机硅烷类
有机硅烷通常不单独作为前驱体使用，而是与
TEOS、TBOT或其他类型硅烷相互配合。常见的有机
硅烷包括3·缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)、
正硅酸乙酯基硅烷(TMOS)、3一氨基丙基三乙氧基硅
(APTES)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)、甲基三乙氧
基硅烷(MTES)等。这类杂化涂层与基体有着较强的
附着力，为镁合金提供了良好的耐腐蚀性能保障。利
用纳米自组装颗粒工艺(SNAP)¨ ，郭兴华等 。。在搅
拌条件下将GPTMS和TMOS混合后加入无水乙醇，再
滴加乙酸溶液搅拌直至溶液澄清，陈化得SNAP溶胶，
然后加入交联剂三乙烯四胺(TETA)，用浸渍提拉法在
镁合金基体表面得到SNAP薄膜，经热处理制得涂层；
当SNAP溶胶组成为 GPTMs~riTEos=3，10<
20，n乙醇／n硅烷<1，0．15< TETA／n硅烷<0．20时，镁合
金SNAP涂层的耐蚀性最好，且随着溶胶中TEOS和交
联剂TETA含量的增大，镁合金SNAP涂层的耐蚀性呈
现先增大后减小的趋势；随着溶胶中水含量的增大，镁
合金SNAP涂层耐蚀性也随之提高；溶胶中无水乙醇
的含量较低时，其对镁合金SNAP涂层耐蚀性的影响较
小。Hem6ndez—Barrios等 则将GPTMS、TEOS和
APTES混合制备出复合溶胶，用浸渍提拉法在
WE54一AE镁合金表面得到连续均匀的复合涂层，涂覆
后试样自腐蚀电流密度减少约1个数量级，且极化曲
线出现较宽的钝化区域。Hu等_2 制备了VTEO和
GPTMS两种溶胶：先在乙醇中加入硅粉，再将TEOS和
VTEO按一定摩尔比混合，然后加入乙醇中，再边加入
醋酸水解边搅拌，最后加入氨水来加快溶胶的形成，制
成VTE0溶胶；将VTEO溶胶中的VTEO换成GPTMS，
其他的变量和条件都不变，制得GPTMS溶胶；溶胶老
化后，将镁合金浸入溶胶获得涂层，在加热炉中进行热
处理；相对于空白样，2种涂层均大幅提高镁合金的耐
蚀性能，其中VTEO涂层腐蚀电位正移约40 mV，腐蚀
电流密度降低约1个数量级；而GPTMS涂层更光滑且
没有明显的裂缝和孔洞，黏着力更好，其腐蚀电位正移
76 mV，腐蚀电流密度降低约2个数量级，同时出现约
150 mV的钝化区。因此前驱物的结构和官能团对最
后获得涂层的性能有很大的影响，比如具有能获得电
子的官能团的有机溶胶能获得性能更好的涂层。此
外，Hu等 还用TEOS、VTEO、乙醇、水按一定比例制
得SiO (TV)溶胶，将预处理后的AZ91D镁合金浸入溶
胶中，用一定的速度提出，并在空气中干燥一段时间，
之后在烘箱中加热到350 cC进行热处理2 h；与基体相
比，所得涂层试样的腐蚀电位正移约100 mV，腐蚀电流
密度减少约2个数量级，并出现宽约300 mV的钝化
区，阻抗提高了50倍(约2．5×l0 Q)。Tamar等 以
蝌偶秒 第49卷·第嘲 20l 膏 囊麓
M0s ： t 。l：
．1 。L，L HcI=1．90：2．36：0．74的比例
来配制硅烷溶胶一凝胶单体(PTMOS)，而氧化锆溶胶一
凝胶单体(ZTPO)则按照Guinebretiere等 提出的方
法进行制备，空白试样、浸涂硅烷溶胶一凝胶单体试样、
浸涂氧化锆溶胶一凝胶单体试样、先浸氧化锆溶胶一凝
胶单体再浸硅烷溶胶．凝胶单体试样这4种试样，在镁
片浸入溶胶一凝胶单体中后进行超声波降解和水解，此
过程伴随不断的搅拌，然后用提拉机以一定均匀的速
度提起，再将试样置于室温干燥制得相应的涂层；
结果表明氧化锆涂层的抗腐蚀性与空白试样差不多，
而硅烷涂层、氧化锆一硅烷涂层具有很好的抗腐蚀性。
Nikrooz等[26 利用Box—Behnken方法 来设计试验方
案以获得更优的溶胶一凝胶涂层，其用TEOS和MTES
作为前驱物，再加入乙醇和水，用H sO 来调节pH值，
用浸渍提拉法在基体表面制得涂层，重复3次得到多
层溶胶一凝胶涂层，观察涂层并测定性能，当
忍 ／ATE。 =3．36，稀释溶胶体积与初始溶胶体积之比
为1．5，烧结温度为222 oC时，可制得均匀无裂纹的有
机一无机涂层，且具有良好的耐腐蚀性。Khramov等
通过二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷(PHS)和TEOS发
生缩聚反应合成低聚物，再将GPTMS—TMOS溶胶．凝胶
基质材料加入低聚物中混合制备了一种具有互穿网络
结构的有机改性硅酸盐溶胶．凝胶杂化涂层，发现提高
有机硅烷的屏障作用使涂层耐蚀性得到提高，另外由
于膦酸基团与金属表面的化学结合力，涂层与基体结
合更紧密。
1．4 硝酸铈类
Rosera—Navarro等 以硝酸铈作为前驱物通过水
解得到溶胶，再通过浸渍法在镁合金表面得到铈基涂
层，涂层经过热处理后具有很好的附着力且很均匀，涂
覆涂层试样的电化学阻抗远比空白试样高，即该涂层
使试样的抗腐蚀性得到提高，这是由于铈离子具有高
的防腐蚀性以及涂层对电解质的阻挡作用导致的。
2 缓蚀因子／杂化涂层
缓蚀因子／杂化涂层主要是通过在溶胶制备过程
中掺入适当的缓蚀因子来实现的。这些缓蚀因子贮藏
于制备好的杂化涂层中，并随着涂层本身性能的改变
和所处外界环境的变化延缓释放，发挥其缓蚀、缓释、
自修复等作用来进一步提高镁合金耐蚀性。当前使用
的缓蚀因子主要包括无机盐类和含氮有机物类。
2．1 无机盐类
目前研究较多的无机盐类缓蚀因子主要有锆盐、
铈盐、硝酸锌、磷酸盐等。易建龙等_3。。将二氧化锆、氧
化钇与乙酰丙酮和水混合代替正丙醇锆(TPOZ)和硝
酸钇制备氧化钇稳定氧化锆(YSZ)溶胶，然后在不断
搅拌下，加入硝酸亚铈得到CYSZ溶胶，采用浸涂法将
CYSZ溶胶涂覆在镁合金表面，制备的CYSZ溶胶一凝胶
涂层致密均匀，与基体结合紧密，在高温下对基体有良
好的保护效果，并且可贮藏和延缓释放缓蚀剂，从而显
著增强了基体的长期耐盐水腐蚀能力。Barranco等
通过试验优化了4种利用溶胶一凝胶法制备的涂层(无
机、有机．无机杂化、含锆离子和含铈离子)的性能，用
TMOS和二乙氧基二甲基硅烷(DEDMS)作为前驱物，
通过溶胶．凝胶法在镁合金表面制得涂层；其中，无机
涂层表现出较低的抗腐蚀性，主要是由于涂层有缺陷
且残余孔隙多而导致腐蚀介质轻易渗透到基体；而有
机／无机杂化涂层膜厚而少孔，具有更好的抗腐蚀性；
与没有加入缓蚀剂的涂层相比，含锆离子和铈离子缓
蚀剂的加入使涂层的抗腐蚀性显著提高。Zhong等
用GPTMS、TEOS、蒸馏水、乙醇配制硅烷溶胶，配制过
程中不断搅拌并加入醋酸水解，然后加入氨水以加快
缩聚反应，待老化1 d后，利用旋转涂覆法制备涂层，经
热处理后将试样放人0．005 mol／L NaC1溶液中直到涂
层出现缺陷为止，然后再浸入含zn(NO ) ·6H O的
0．005 mol／L NaC1溶液中；结果表明硝酸锌的加入不仅
能阻止腐蚀还能通过沉淀覆盖的方式修复涂层微裂缝
和受损部分；随硝酸锌浓度增加，涂层的修复作用加
快，但是过高浓度的硝酸锌溶液会对涂层的完整性产
生负面影响。Wang等 用异丙醇铝和蒸馏水按一定
的摩尔比混合水解来得到溶胶，在水解期间保持搅拌，
加入硝酸调节pH值为3，经老化后得到透明的溶胶，
然后将溶胶分为A，B两部分，利用浸渍提拉法将镁合
金浸入溶胶A中制得涂层，重复4次后干燥并做热处
理得到试样A，在溶胶B中加入80％0．3 m的A1 O
粉末制得复合溶胶，进行超声混合形成悬浮液，然后用
喷枪喷涂得到涂层，并对涂层进行热处理，最后再喷洒
稀磷酸并再次做加热处理得到试样B；结果表明与重复
直接涂覆溶胶．凝胶涂层相比，复合法能得到更厚、结
合力更好且无裂纹的涂层，具有更好的抗腐蚀性能。
2．2 含氮有机物类
含氮有机物类缓蚀因子主要包括羟基喹啉、聚苯
胺、二甲基哌啶、磷酸三乙酯、三氮唑等。Shi等 将
GPTMS和TMOS以3：1的比例加入醋酸中作为前驱
物，且nc Ms：n醋酸=60：1，经3 d水解后，将二甲基哌
啶(MPD)加入蒸馏水后混合到溶胶液中，之后以二乙
V 9N。．5 20 6
烯三胺作为交联剂制得溶胶，利用浸渍提拉法获得涂
层，并在100℃下热处理5 h；结果表明掺杂MPD的涂
层具有更好的耐蚀性，且在低浓度NaCI溶液中高浓度
MPD的抑制作用会更明显，电化学交流阻抗谱也显示
MPD能有效地改善膜层的抗腐蚀性，并确保涂层不会
出现裂纹。Supplit等 将MTES和TEOS加入乙醇和
异丙醇的混合液中，然后边搅拌边加入磷酸，在室温下
不断搅拌24 h，然后将处理好且经酸洗的AZ31镁合金
浸入溶胶中，30 S后用提拉机以一定的速度提起，经室
温干燥后再热处理1 h；酸洗处理和溶胶．凝胶法结合
后镁合金的耐腐蚀性约提高了60倍，特别是加入磷酸
三乙酯或1，2，4一三氮唑作为缓蚀因子使耐蚀性得到进
一步提高(约2倍)。Lamaka等 为了开发和研究更
优的溶胶．凝胶涂层用于镁合金防腐蚀，提出了2种制
备溶胶的方法：第1种方法，先在丙醇中加入GPTMS，
在室温下加人稀硝酸并不断搅拌，水解制得硅烷基碱
溶胶，再由TPOZ在二丙醇中进行酸性水解，并加入乙
酰乙酸乙酯制得另一种碱溶胶，最后将这2种碱溶胶
进行混合搅拌，室温下老化1 h后在AZ31B基体上沉
积成膜；第2种方法是对第1种方法的改进，整个试验
准备过程基本都是相同的，只是溶液成分有所改变，在
硅烷基碱溶胶中加入了一种双功能有机化合物—— 三
甲基硅烷磷酸酯，并用二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯
(TAP)代替TPOZ，通过浸涂法在镁合金基体表面形成
溶胶一凝胶膜，然后再热处理1 h；用TEM、SEM对膜进
行观察以及用EIS测定膜的性能均证明第2种溶胶一凝
胶涂层具有更好的抗腐蚀性。Galio等 通过GPTMS
和丙醇锆的共聚反应制得溶胶，掺杂8一羟基喹啉作为
腐蚀抑制因子，由这种溶胶获得的涂层具有较好的附
着力和抗腐蚀性，8．羟基喹啉的加入提高了镁合金的
耐腐蚀性，但却没有降低溶胶-凝胶涂层的电阻。Wang
等l3引将含过硫酸铵的盐酸溶液加入含苯胺的盐酸溶液
中得到沉淀物，过滤后用含聚苯胺(PANI)的盐酸冲洗，
并加入HNO 作为促进剂，最后得到有 无机硅烷溶
胶，向有机／无机硅烷溶胶中加入少量硅烷纳米粒子以
增加涂层的抗划伤性，并利用喷雾法在镁合金表面重
复涂覆2次制得涂层；对比不含PANI、掺杂高比例
PANI和掺杂低比例PANI的3种涂层发现，含有PANI
的涂层具有较好的抗腐蚀性，因为PANI的掺杂会产生
一种自我修复作用，但PANI掺杂比例过高时，虽能提
高涂层的抗腐蚀性，但却会降低涂层的黏着力。
3 电化学氧化／杂化涂层
采用电化学手段将镁合金进行阳极氧化或微弧氧
化，在基体表面预先制备一层多孔的阳极氧化膜或陶
瓷膜，然后将其浸渍于溶胶凝胶中，进行多次提拉涂覆
制成复合膜层。多孔氧化膜的孔隙为涂层提供了丰富
的锚固点，同时也为缓蚀因子提供贮存点，最终在多孔
氧化膜表面形成的溶胶．凝胶杂化涂层既没裂痕也没
有孔，这种复合涂层具有更好的耐蚀性和黏着力。
3．1 微弧氧化
尚伟等 先对AZ91D镁合金进行微弧氧化，电解
液为铝酸盐体系，pH值为12～13，在恒温搅拌下将
TEOS、氧氯化锆、无水乙醇混合，获得无色透明SiO，．
ZrO 溶胶，用浸渍提拉法在镁合金微弧氧化膜层试样
表面制备SiO 一ZrO 薄膜，干燥热处理后得到复合膜层；
在形成复合膜层过程中，SiO 一ZrO 溶胶浸入微弧氧化
膜的微孔并有效封孔，使得整个涂层成为微晶态和玻
璃态的混合结构，从而提高了镁合金的耐蚀性；与单一
的微弧氧化膜相比，复合膜更致密均匀，腐蚀电位从
一1．326 V提高到一0．106 V，腐蚀倾向大幅度下降，同
时腐蚀电流密度降低1个数量级。Laleh等 也结合
微弧氧化和溶胶．凝胶法在镁合金表面制备出了复合
膜层：首先将镁合金试样在含有铝酸钠和氢氧化钾的
碱性电解液中进行微弧氧化，然后以乙醇为溶剂，乙酰
乙酸乙酯为配位剂，钛酸正丁酯为前驱物制备TiO 溶
胶，利用浸渍提拉法在微弧氧化层上涂溶胶一凝胶杂化
涂层，重复3次以增加涂层的厚度，待吹干后加热形成
复合涂层；溶胶．凝胶涂层能密封微弧氧化涂层上的
孔，且与微弧氧化涂层完美结合；当加热温度为350 cI=
时，在涂层上可看见50 nm的纳米结构形态；该复合涂
层与溶胶一凝胶涂层相比，腐蚀电位正移210 mV，腐蚀
电流密度由1．607 0 tzA／cm 降为0．483 8 t．~A／cm ，耐
蚀性显著提高。Bestetti等 先通过微弧氧化在镁合
金表面形成一层多孑L MgO氧化层，然后再通过溶胶一凝
胶法在氧化层上得到一层混合的有机-无机杂化层，溶
胶是由TEOS和3．(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷
混合制得，氧化层的形成提高了涂层的粘结力，而溶
胶一凝胶杂化涂层的形成使氧化层的孔被密封，因此大
大提高了复合涂层的抗腐蚀性能。
3．2 阳极氧化
Lamaka等l4 研究了一种全新的阳极氧化和溶
胶一凝胶复合的防腐蚀方法：首先将试样浸在氟化物
电解液中阳极氧化，再分别浸入含ce¨的溶液和含8．
羟基喹啉的溶液中得到多孔氧化膜，接下来混合2种
溶胶制备复合有机／无机溶胶，将GPTMS加人异丙醇
偶 第49卷．第5期 6 i
中进行水解，加入HNO 并不断进行搅拌，得到第1种
溶胶— — 硅烷碱溶胶；将异丙醇钛、乙二醇乙醚醋酸
酯、H，O按摩尔比1：3：5进行混合，超声搅拌得到含
二氧化钛碱溶胶；然后将这2种溶胶以体积t~2：1进
行混合得到有机／无机溶胶；利用浸渍提拉法在预先
阳极氧化的基体表面上制备的溶胶一凝胶涂层完整无
孔，具有良好的耐蚀性和黏着力；同时，加入的Ce”
生成稳定不溶性铈的氢氧化物，会将孔或缺陷封闭使
腐蚀物质不能渗透到基体上而有效抑制基体腐蚀，但
8一羟基喹啉的加入会使溶胶一凝胶涂层的完整性发生
破坏。
4 化学转化／杂化涂层
通过化学方法在镁合金表面预先制备一层磷酸
盐、钼酸、植酸等类型化学转化膜，起到阻碍腐蚀电解
质进人金属基体表面的作用，然后再涂覆溶胶凝胶杂
化涂层进行封闭处理，这种复合膜层可有效提高耐腐
蚀性。
4．1 钼酸盐转化膜
Hu等 先在镁合金表面获得一层钼酸转化膜，再
用TEOS，GPTMS和乙醇制备硅溶胶，用旋涂法在镁合
金表面重复涂覆3次，这种硅溶胶一凝胶涂层能覆盖钼
酸转化膜上的裂纹，形成的复合涂层可以使AZ91D镁
合金的抗腐蚀性得到很大的提高。
4．2 磷酸盐转化膜
尚伟等 结合磷酸盐转化膜与溶胶一凝胶工艺，先
对AZ9 1镁合金进行磷化处理，再多道涂覆SiO 溶胶凝
胶层，最终在镁合金表面制备磷 溶胶凝胶复合膜，
经过工艺优化所制备的复合膜结合力好且光滑，有少
许微裂纹，与镁合金基体和磷化膜样品相比，其腐蚀电
流密度最小，电化学阻抗最大，磷 溶胶凝胶复合膜
提高了镁合金的耐蚀性。朱明等L45 为提高镁合金耐腐
蚀性能，也先采用磷化对其表面进行处理，再采用溶
胶一凝胶法在磷化膜表面制备SiO ／有机硅杂化涂层，
反应生成的杂化涂层具有Si—O—Si键，并与有机硅反
应形成新的较强化学键，形成了有机无机网络连接，且
经磷化后杂化处理的镁合金腐蚀电位正移40 mV，腐蚀
电流密度降低约3个数量级。
4．3 植酸转化膜
Zhang等 制得一种由植酸化学转化涂层和CeO，
溶胶一凝胶薄膜组成的复合涂层，处于基体表面和溶
胶·凝胶薄膜之间的植酸化学转化涂层能起到阻碍腐
蚀电解质进入到金属基体表面的作用，从而提高镁合
金的抗腐蚀性。
5 总结
目前国内外学者在利用溶胶一凝胶技术实现对镁
合金防护方面取得了一定的进展，研究和开发了有
无机杂化涂层、缓蚀因子／杂化涂层、电化学氧化／杂化
涂层、化学转 杂化涂层等一系列防护涂层，有效提
高了镁合金的耐蚀性。这些涂层体系中电化学氧化／
杂化涂层、化学转化／杂化涂层对基体的附着能力表现
优异，含缓蚀因子的杂化涂层具备自修复能力，而单一
的溶胶．凝胶涂层更容易出现溶胀和破坏，不具备长期
抗蚀性。在未来，镁合金表面溶胶．凝胶防护涂层的研
究工作重心仍应放在有效结合现有的材料表面处理技
术开发长效高耐蚀复合涂层方面，同时应充分考虑环
境、工艺成本、操作工艺等问题，向着环保、复合化、实
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