鋁及其合金因其優秀的機械性能和化學性能而在海洋設備制造和造船工業領域得到了廣泛的應用。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境中的應用具有獨特的優勢。然而，海水中存在的氯離子會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大鋁合金的應用范圍。

近期，西南科技大學材料與化學學院微尺度儲能材料研究團隊在合金涂層腐蝕領域取得新進展。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。通過調節電鍍溶液中鈷和鈰離子的比例，可獲得具有獨特表面形態、潤濕特性和耐腐蝕性能的涂層。值得注意的是，當電鍍溶液中鈰離子與鈷離子的比例設定為 2:1 時，所制備的涂層具有優異的疏水性，并表現出最高的抗潤濕性。電化學阻抗光譜（EIS）測量顯示，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數量級。此外，即使在渤海海水中浸泡十天，涂層仍能保持強大的耐腐蝕性。

對不同浸泡時間后涂層表面形態的檢測表明，浸泡10天后的涂層表面存在大量的腐蝕產物。此外，加速電化學腐蝕實驗表明，涂層的持久耐腐蝕性歸因于這些副產品對腐蝕過程的抑制作用。穩定腐蝕副產物的產生有效地阻礙了腐蝕劑對涂層的滲透，從而阻礙了底層基材的腐蝕。本項研究還使用密度泛函理論（DFT）計算，評估了 Pb-Co、Ce₂O₃和 CeO₂對腐蝕物種（Cl^-、OH^-、O₂）的吸附能，從而進一步了解了鈰改性 Pb-Co 疏水涂層的腐蝕抑制機制。這項研究的發現可為開發長效耐腐蝕疏水涂層提供一定的參考。

相關研究工作以“Corrosion resistance of cerium-doped Pb-Co alloy coatings in seawater”為題發表于Corrosion Science 西南科技大學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⁺ 比例的電鍍溶液中獲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 鍍層樣品的光學顯微照片，以及在劃痕試驗中測得的加載力、摩擦力和聲發射信號與距離的函數關系。

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 數據的等效電路，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) 使用不同陽極過電位后涂層的 OCP、極化曲線、奈奎斯特圖、博德圖、掃 描電鏡圖像和 XRD 圖。