离子液体电沉积Al-Mn合金涂层提升AZ31B镁合金耐蚀性的创新路径

本研究针对镁合金（Mg）因化学活性高、微观结构不均导致的耐蚀性差问题，提出基于离子液体电沉积技术制备Al-Mn合金涂层的新方法。通过“预成核”预处理增强涂层结合力，使Al-Mn涂层腐蚀电流密度（Icorr ）降低4个数量级至4.039×10?8 A/cm2，腐蚀电位（Ecorr ）提升至-1.119 V。经铬酸盐钝化后，涂层可耐受336 h中性盐雾试验，为镁合金轻量化应用提供突破性解决方案。

　　

镁合金作为最轻的金属结构材料，在航空航天、汽车电子等领域具有巨大应用潜力，但其高化学活性和异质微观结构导致耐蚀性差，成为制约其大规模应用的瓶颈。传统表面处理技术如微弧氧化、化学镀等难以满足192 h中性盐雾测试的工程要求，主要存在两大挑战：一是涂层与基体结合强度不足，二是传统阴极涂层（如Cu/Ni）与镁合金电位差大，易引发电偶腐蚀。

为解决这些问题，研究人员提出了一种基于离子液体电沉积技术的创新方案。通过“预成核”预处理在镁合金表面形成均匀锌层，随后在AlCl₃
-EMIC离子液体中电沉积Al-Mn合金涂层。该涂层为含8 at.% Mn的纳米晶固溶体，使I_corr
从7.010×10^?4
A/cm2降至4.039×10^?8
A/cm2，E_corr
从-1.569 V升至-1.119 V。经铬酸盐钝化后，E_corr
再提升200 mV，中性盐雾测试耐受时间延长至336 h。

关键技术包括：1）含铜离子活化的“预成核”预处理；2）离子液体电沉积Al-Mn合金；3）铬酸盐钝化后处理；4）电化学阻抗谱（EIS）和腐蚀产物表征。

研究结果：

1. 涂层形貌与结构：XRD和TEM证实涂层为Al基固溶体，Mn元素均匀分布；
2. 结合强度：热冲击试验（230℃/1 h）和剥离测试显示涂层与基体结合牢固；
3. 耐蚀性能：钝化后涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中阻抗模量提升两个数量级；
4. 防护机制：Mn的合金化效应与钝化膜协同抑制腐蚀扩展。

结论表明，该技术通过调控涂层微观结构和化学组成，实现了镁合金腐蚀防护性能的突破，为轻量化材料工程应用提供了新思路。论文发表于《Journal of Alloys and Compounds》，其创新性体现在：首次在镁合金上实现离子液体电沉积Al-Mn涂层，并系统揭示了Mn元素对耐蚀性的调控机制。