基于离散SnO2超疏水涂层的镁合金耐腐蚀工程研究

针对镁合金易腐蚀难题，研究人员通过SnCl2溶液浸渍-氧辅助热处理构建SnO2层，经硬脂酸修饰获得机械化学稳定性优异的超疏水表面。电化学测试显示其腐蚀电流密度降至裸合金的0.794%（1.259×10?6 A cm?2），揭示了空气层与SnO2化学稳定性协同抗腐蚀机制，为工业化应用提供新策略。

　　

镁合金因其轻量化特性在航空航天、汽车制造和生物医疗领域备受青睐，但其活泼的化学性质导致极易被腐蚀，严重制约实际应用。受荷叶超疏水现象启发，科学家们尝试通过构建空气阻隔层来提升金属耐蚀性，但传统超疏水涂层的机械稳定性差、制备工艺复杂且成本高昂。如何开发兼具耐久性和经济性的防护技术，成为当前研究的核心挑战。

江西师范大学（Jiangxi Normal University）的研究团队在《Surface and Coatings Technology》发表创新成果，提出一种基于SnO₂的离散超疏水涂层制备方案。该团队通过三步法——SnCl₂溶液浸渍生成Sn/SnO过渡层、氧气氛围热氧化形成SnO₂、硬脂酸（SA）表面修饰，成功在AZ31B镁合金上构建出具有机械化学稳定性的超疏水表面（接触角>150°）。关键技术包括：1）溶液浸渍-热氧化原位生成SnO₂微结构；2）Tafel极化曲线评估腐蚀电流密度；3）摩擦实验验证涂层耐久性。

材料与方法
研究选用AZ31B镁合金（成分见表S1），以SnCl₂为前驱体通过化学反应2Mg + 2SnCl₂ + H₂O → 2MgCl₂ + Sn + SnO + H₂生成Sn/SnO中间层，再经235℃空气氧化转化为SnO₂。

表面特性分析
XRD和SEM证实SnO₂呈离散岛状结构分布，SA修饰后形成微纳米分级粗糙度。水滴接触角达152.3°，滚动角<5°，符合Cassie-Baxter模型。

耐腐蚀性能
Tafel测试显示：超疏水表面腐蚀电流密度（1.259×10^?6 A cm^?2）较裸合金（1.585×10^?4 A cm^?2）降低两个数量级，防护效率达99.2%。

耐久性验证
经砂纸摩擦（压力5 kPa，行程1 m）和3.5 wt% NaCl溶液浸泡30天后，涂层仍保持超疏水性，证明其机械化学稳定性。

机制阐释
研究者提出"双屏障"模型：1）空气层阻隔Cl^-渗透；2）SnO₂的化学惰性抑制电化学反应。二者协同作用使电荷转移电阻提升38倍。

该研究突破传统磁控溅射（MS）、原子层沉积（ALD）等技术对昂贵设备的依赖，开发出可规模化应用的镁合金防护新工艺。通讯作者Dongmian Zang指出，该方法可适配复杂构件加工，为海洋工程、可降解植入器械等领域提供新思路。国家自然科学基金（22162011）和江西省自然科学基金（20232BAB203015）支持了该项工作。