由于镁合金的高比强度，出色的导电性和良好的电磁屏蔽性，在航空航天和电子工业中的应用引起了极大的关注。然而，镁合金在工业条件下表现出较差的耐腐蚀性和耐磨性。 微弧氧化膜（micro-arc oxidation, MAO）具有高强度、高硬度，与镁合金基底的冶金结合特征而成为一种广泛应用的涂层。因此，MAO涂层可以改善镁合金的耐蚀性和耐磨性。但是，陶瓷膜固有的绝缘性能限制了其导电性。为了防止电子设备和航空航天设备发生火灾或爆炸，有必要通过构建导电的微弧氧化涂层来最大程度地减少积聚在保护涂层表面的静电荷。 目前，通常通过电镀或化学镀和物理气相沉积将诸如Ni，Nd，Zn和Ni-P的金属涂层沉积到镁合金表面作为导电涂层。然而，由于这些金属涂层的电极电位比镁合金高，当涂层中存在缺陷时与暴露的镁合金基材之间形成了微电偶对，在腐蚀环境中反而加速了镁基体的腐蚀。 致密化封孔或采用孔隙率较低的聚合物涂层可能是更好的选择，它可以抑制侵蚀性离子的渗透，从而改善MAO涂层的长期耐腐蚀性。但是，单一聚合物涂层几乎是绝缘的。因此，需要在聚合物中掺杂导电填料以改善其导电性。氧化锡锑（ATO）纳米粒子在可见光区域具有出色的导电性和较高的光学透明性，通常用作电子部件表面的抗静电涂料添加剂和导电膜。 在这项研究中，我们将ATO导电颗粒掺杂到硅烷偶联剂中，在微弧氧化涂层上制备了含有ATO纳米导电颗粒的甲基三甲氧基硅烷（MTMS）涂层，以期实现高导电率。还评估了复合涂层的耐腐蚀性和导电性。讨论了形成机理和抗腐蚀机理。 结果表明：掺杂ATO导电颗粒的微弧氧化/硅烷复合涂层具有优异的耐腐蚀性能，其自腐蚀电流密度比镁合金基体小3个数量级，析氢速率比镁合金基体低2个数量级；掺杂ATO导电颗粒的微弧氧化/硅烷复合涂层的电导率高于微弧氧化和微弧氧化/硅烷复合涂层涂层的电导率。此外，ATO纳米粒子在硅烷涂层呈现三明治结构，分布在硅烷涂层的顶层和底层，这种分布不仅在表面层上形成了完整的导电网络，而且有效地阻隔了硅烷涂层表层、中间层与底层之间的联系。这导致复合涂层既可以实现表层静电荷的转移，也可以抑制腐蚀性介质通过导电路径对基板的侵蚀。 论文题目为“Corrosion resistance and electrical conductivity of a nano ATO-doped MAO/methyltrimethoxysilane composite coating on magnesium alloy AZ31”，发表在《Corrosion Science》（168 (2020) 108570）（ https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108570 ）。第一作者为山东科技大学硕士研究生李长阳，通讯作者为曾荣昌教授。 Fig. 1 Schematic representations of the preparation process of the MMA 0.5 coating. Fig. 2 SEM images of the (a, d) MAO, (b, e) MM, and (c, f) MMA 0.5 coatings Fig. 3 Cross-sectional backscattering micrographs of the (a) MAO, (b) MM, and (c) MMA 0.5 coatings and corresponding elemental mappings of Mg, P, O, and Si, and (d) partial enlargement image of (c) and the line scanning images of Sn and Sb elements Fig. 4 EIS, equivalent circuits, and polarization curves for the (Ⅰ) Mg alloy AZ31 substrate, (Ⅱ) MAO coating, (Ⅲ) MM coating and (Ⅳ) MMA 0.5 coating: (a) Bode plots of |Z| vs. frequency, (b) Nyquist plots and (c) and (d) enlarged Nyquist plots, (e) Bode plots of phase angle vs. frequency and (f) polarization curves in 3.5 wt.% NaCl solutions Fig. 5 Conductivity of the Mg alloy AZ31 substrate, MAO coating, MM coating, and MMA 0.5 coating Fig. 6 Schematic representation of the coating formation mechanisms of the MMA 0.5 coating.
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