鎂合金具有低密度、高比強度和比剛度、優良的阻尼能力、良好的生物相容性等特點，是21世紀最具潛力的綠色工程材料之一，在3C產品、高鐵、汽車、航空航天、建筑裝飾、醫療康復設備等領域極具應用潛力。然而，大多數商業及新型高性能鎂合金的耐腐蝕性能較差，這主要是由于鎂較低的標準電極電位（-2.37 V vs.標準氫電極），及其較高的化學與電化學活性。

在潮濕環境和溶液介質中，鎂合金與水快速反應，其表面形成疏松、多孔且防護性差的Mg(OH)₂產物層。此外，鎂合金的腐蝕速率還隨著腐蝕介質pH值的降低而增大。上述因素嚴重限制了鎂合金在潮濕、鹽、酸性和氧化環境中的應用。因此，提高鎂合金的耐腐蝕性能對于延長鎂合金的使用壽命及擴大其應用范圍至關重要。

由于鎂合金的腐蝕反應通常開始于表面，因此表面處理技術是鎂合金防腐蝕最有效的手段之一。鎂合金防腐蝕涂層可基本分為兩類：物理屏障涂層和自修復涂層。其中，自修復涂層具有可持續工作能力、使用壽命長、成本效益高等特點，是提高鎂合金長期耐腐蝕性能的有效途徑。

形狀修復涂層主要為線性合成聚合物，其自修復機理是通過膨脹、收縮或重新締合可逆化學鍵來修復破損的涂層，使其恢復到原始狀態和形態。優點是可以恢復原來的形態，但要靠光、熱等外界條件。

功能修復涂層又分為三大類：化學轉化涂層（金屬氧化物、金屬氫氧化物、有機酸）、直接負載緩蝕劑的涂層（環氧樹脂、微弧氧化）、納米容器封裝緩蝕劑（層狀雙氫氧化物、納米管、生物容器和多孔材料）。其自修復機理是通過釋放緩蝕劑在Mg基材表面形成沉淀層或鈍化層來修復破損的涂層。其優點是可以釋放緩蝕劑，形成新的沉淀層或被動層，無需外界刺激，但修復效果取決于緩蝕劑的容量和釋放速率。具體分類如圖1所示。

目前，廣為研究的鎂合金形狀修復涂層主要包括聚乙烯亞胺（PEI）、聚丙烯酸（PAA）、全氟癸基聚硅氧烷（PFPOS）、形狀記憶聚合物（SMP）、聚甲基三甲氧基硅烷（PMTMS）等。在AZ31B鎂合金上制備的由SMP與1,2,3-苯并三唑（BTA）和氟化凹凸棒石（fluoroATP）組成的一種超雙疏涂層表現出優異的防腐蝕性能，在55天的鹽霧測試中仍然保持了結構的完整性。

對于功能修復涂層，在AZ31B合金上合成了一種具有超疏水性和自修復雙重功能的新型化學轉化涂層（CCC），該涂層由含Cr(III)的深共熔溶劑制備而成，能夠在60分鐘內自我修復。在3.5% NaCl溶液中浸泡120分鐘后，疏水涂層的腐蝕電流密度（I_corr）為2.92×10⁻⁵ A·cm⁻²。此外，通過堿性預處理工藝將植酸（PA）共價結合到擠壓鎂合金表面形成的PA涂層，使其在磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）中的腐蝕速率從3.35×10⁻² μg·cm⁻²·s⁻¹顯著降低至3.93×10⁻⁴ μg·cm⁻²·s⁻¹。

直接裝載緩蝕劑的涂層主要采用物理摻雜的方法制備，具有效率高、制備工藝簡單、成本低的特點。

將合成的新型抑制劑 (N-(5-羥基戊-3-炔-1-基)-N,N-二甲基十六烷-1-銨溴化物)（N-16）采用疏水性蠟層作為頂層密封膜，在AZ31鎂合金上制備得到疏水性MAO/N-16/蠟復合涂層。當涂層受損時，抑制劑能夠與Mg²⁺結合形成新的覆蓋層，從而重建涂層的保護功能。MAO/N-16/蠟復合涂層在3.5% NaCl溶液中的腐蝕電流密度（I_corr）為5.764×10⁻⁹ A·cm^-2，保護效率為99.7%，與MAO/M-16/環氧樹脂涂層相似（9.7×10⁻⁹ A·cm^-2，99.3%）。

此外，涂層中也可以同時裝載無機緩蝕劑和有機緩蝕劑，以實現協同抗腐蝕作用。

在AZ31B鎂合金表面制備了厚度約5 μm的復合涂層（MAO/PA/Ce），植酸（PA）作為中間螯合劑增強了Ce顆粒和MAO層之間的結合強度。MAO/PA/Ce樣品的I_corr和R_P分別為1.24×10⁻⁷ A·cm⁻²和3.26×10⁵ Ω·cm²，而無涂層AZ31B合金的相應值分別為7.90×10⁻⁵ A·cm⁻²和3.13×10² Ω·cm²，說明MAO/PA/Ce涂層具有優異的防腐蝕性能。

將緩蝕劑封裝到容器中能夠實現可控釋放，如微納米容器和微膠囊。在AZ31鎂合金上合成了Mg-Al層狀雙氫氧化物（LDH），然后用硬脂酸鈉（SS）、月桂酸（LA）和肉豆蔻酸（MA）封閉，使表面能下降，最終得到超疏水涂層（水接觸角>139°）。當MA中的MoO₄²⁻通過離子交換轉化為LDH時，涂層表現出最好的自修復性能和耐腐蝕性能，I_corr僅為1.7×10⁻⁹ A·cm⁻²，比3.5% NaCl溶液中的純AZ31Mg（1.529×10⁻⁵ A·cm⁻²）低4個數量級。

一些天然聚合物，如殼聚糖和蛋白質也可以用來攜帶緩蝕劑，其通常具有變形能力與刺激響應能力。開發了一種復合涂層（MCSCe涂層），其內層由MAO層組成，最外層是含有緩蝕劑（納米Ce氧化物）的多層殼聚糖（CS）。pH依賴性電荷行為（膨脹或收縮）和殼聚糖的遷移性賦予了混合多層涂層固有的自我修復潛力，對Mg-1Ca合金表現出優異的防護能力，且具有比基體更好的細胞相容性。

多孔材料具有較寬的內表面、較大的孔隙率和開放的功能窗口，因此被廣泛應用于材料科學、工程、力學、地球科學等眾多領域。根據結構組分的不同，多孔材料可分為無機多孔材料（如沸石）、無機-有機雜化多孔材料（如金屬有機骨架）、有機多孔材料（如共價有機骨架、多孔芳香族骨架等）。

沸石吸附容量高、選擇性強、耐高溫性能優異。在AZ31鎂合金上開發制備了一種負載陰離子F⁻，且具有均勻MCM-41型介孔二氧化硅納米容器（MSN）的鎳涂層。F@MSNs涂層合金的I_corr為1.10×10⁻¹⁰ A·cm⁻²，與鎂合金基體相比降低了3個數量級。

金屬有機框架（MOF）具有金屬螯合、離子交換和客體分子負載能力。在AZ31鎂合金上構建了由聚己內酯（PCL）和銅基MOF（HKUST-1）組成的混合涂層，并用葉酸（FA）改性。當PBS接觸MOF時，MOF會降解并形成孔洞來容納PBS，從而減緩降解速度并實現對鎂合金的長期保護。 根據SBF中的電化學測試，I_corr從7.18±3.243×10⁻⁷ A·cm⁻²（裸鎂合金）降低至1.10±0.937×10⁻¹⁰ A·cm⁻² (Mg-PCL-MOF) 。

共價有機骨架（COF）具有可調控的結構、定制的功能位點和規則的孔結構。迄今為止，基于COFs的鎂合金防腐涂層只有一例：在鎳改性的AZ31鎂合金表面制備了TiO₂/TpBD（一種COF）復合涂層。 作為光陽極，TiO₂/TpBD為鎳涂層提供直接保護，并通過光電化學陰極保護（PECCP）為鎂基體提供間接保護。3.5% NaCl溶液中的電化學測試結果表明，鎂合金的E_corr和I_corr分別為-1.50 V（vs. SCE）和7.08×10⁻⁶ A·cm⁻²。涂覆Ni涂層后，相應參數分別為-0.33 V和3.43×10⁻⁶ A·cm⁻²。進一步與TiO₂/TpBD光陽極耦合后，Ni/TiO₂/TpBD層的E_corr降至-1.21 V，而I_corr在可見光下增加至6.96×10⁻⁵ A·cm⁻²，表明TiO₂/TpBD層可以通過陰極極化保護Ni層。雖然本案例并非自修復涂層，但COF的優異性能使其在防腐蝕領域展現出突出的應用潛力。因此，COFs將成為未來鎂合金自修復涂層領域亟待探索的新興熱點。

自修復動力學和持續時間通常采用掃描振動電極技術（SVET）進行研究，作為一種局部電化學技術，其通過實時原位檢測涂層中腐蝕電流的變化來評估涂層的自修復活性。如表3所示，在0.05 M NaCl溶液中，通過SVET測試鎂合金約13小時，表明CP-SFAC涂層具有很強的修復破損點的能力。未來可以結合多種技術來實現多功能檢測的目標，例如在光照射下進行SVET技術來檢測光刺激響應涂層的自修復活性；熱輻射與光學照片相結合以評估熱刺激響應涂層在自修復過程中的形貌變化；采用原位拉曼技術實時檢測受損涂層的成分和結構變化；應用局部電化學阻抗譜技術（LEIS）在不同pH值下檢測自修復涂層在酸性或堿性環境下的響應行為。