纳米晶CeO2与CeO2-CuO纳米复合材料增强低碳钢锌磷酸盐涂层的腐蚀防护性能研究

针对低碳钢易腐蚀问题，研究人员通过合成5-10 nm棒状纳米晶CeO2和CeO2-CuO纳米复合材料，将其作为添加剂融入锌磷酸盐涂层。结果表明，改性涂层在3.5% NaCl溶液中腐蚀电流密度（Icorr）降低51倍，极化电阻（Rp）提升20倍，电荷转移电阻（Rct）最高达3645 Ω cm2，显著提升防护性能。该研究为工业防腐涂层开发提供了新策略。

　　

低碳钢因其优异的机械性能和成本效益广泛应用于汽车零部件等领域，但其在潮湿环境中易发生腐蚀，导致结构失效。传统锌磷酸盐涂层虽能提供基础防护，但存在孔隙和裂纹缺陷，使电解质渗透至金属基底。为解决这一问题，研究人员探索了纳米材料作为添加剂的应用潜力。

印度某研究机构（原文未明确国内单位）的S. Ayesha Barsana团队在《RSC Advances》发表研究，通过共沉淀法合成5-10 nm棒状纳米晶CeO₂和CeO₂-CuO复合材料，将其以0.3-0.9 g L^?1浓度梯度添加到锌磷酸盐涂层中。采用FE-SEM、XRD、XPS等技术表征材料特性，并通过电化学测试和盐雾试验评估涂层性能。

关键方法
研究通过共沉淀法合成纳米材料，利用磷酸盐转化工艺制备涂层，采用电化学工作站测定极化曲线和阻抗谱，结合加速盐雾试验（ASTM B117）验证长期防护效果。

研究结果

1. 材料表征：XRD显示CeO₂为立方相，CeO₂-CuO呈现单斜-立方复合结构，XPS证实Ce³⁺/Ce⁴⁺和Cu²⁺氧化态共存。
2. 涂层形貌：SEM显示改性涂层晶体尺寸减小（18.1 nm vs. 32.9 nm），且CeO₂-CuO组形成致密立方棱柱结构，孔隙率降低。
3. 电化学性能：0.3 g L^?1 CeO₂-CuO组R_ct达3645 Ω cm²，较未改性涂层（114 Ω cm²）提升31倍；盐雾试验中0.6 g L^?1 CeO₂组腐蚀速率降低38.7%。

结论与意义
该研究证实纳米添加剂通过形成磷酸铈/磷酸铜异相成核点，细化锌磷酸盐晶体并阻断腐蚀介质渗透。CeO₂-CuO在低浓度（0.3 g L^?1）即展现卓越性能，但高浓度下因铜离子溶出导致防护失效。成果为开发高效、低成本的工业防腐涂层提供了理论依据和技术路径。