超疏水表面在提高鎂合金耐蝕性能上的研究進展

（西南技術工程研究所，重慶 400039）

環境效應與防護

超疏水表面在提高鎂合金耐蝕性能上的研究進展

佘祖新，牟獻良，王玲，何建新

（西南技術工程研究所，重慶 400039）

總結和討論了超疏水表面提高鎂合金耐蝕性能的制備方法。采用電化學測試方法研究了超疏水表面的抗腐蝕行為?？偨Y了在鎂合金上制備抗腐蝕性超疏水表面的最新進展，提出了超疏水表面提高鎂合金耐蝕性能的機理。鎂合金上制備超疏水表面的方法較多，但是能進行大規模生產的較少，且制備的超疏水表面耐久性、機械穩定性較差。

鎂合金；超疏水；腐蝕

鎂及鎂合金作為最輕的結構金屬材料，具有多種優良性能，如低密度、高比強度、高尺寸穩定性、良好的加工性能及高回收率等[1—7]。由于鎂元素具有極低的標準電極電位，這導致鎂合金極易遭受腐蝕，尤其在溶液介質和潮濕環境中。較差的耐蝕能力嚴重地限制了鎂合金的廣泛應用，因此，如何提高鎂合金的耐蝕性能力，并進而擴大其工程應用范圍一直備受關注。

超疏水表面是指水接觸角大于 150°，滾動角小于 10°的一類表面[8—9]，因其獨特的性能，如自清潔[10—11]、防污[12]、抗腐蝕[13—14]及油水分離[15—16]等，引了廣大研究者的興趣。通常，制備超疏水表面需要兩個步驟：一是創建分級的微納米復合結構；二是降低材料表面能[17—18]。目前制備超疏水表面主要有：化學刻蝕法[19]、溶膠凝膠技術[20]、溶液浸泡法[21]、水熱法[22]、膠體模板法[23]、等離子體刻蝕[24]、化學氣相沉積[25]和電沉積[26—28]等。

自2007年Liang等[29]第一次報道利用微弧氧化和化學修飾結合的方法在鎂合金上制備超疏水表面以來，利用超疏水表面來改善鎂合金耐蝕性能的研究引起了研究者的濃厚興趣。目前，國內外在該領域已開展了大量工作，并取得了顯著的進展。為此，文中總結了近年來在鎂合金表面制備具有耐蝕性能的超疏水表面的研究成果，對超疏水表面的抗腐蝕機理進行了總結、分析與討論，并對該研究方向進行了展望。

1 鎂合金上抗腐蝕超疏水表面制備

由于鎂及鎂合金因其標準電極電位低，化學活性很高，因此相對于其他相對惰性的基體而言，在鎂合金上制備超疏水表面通常有兩種途徑：一是利用其高活性直接在鎂合金表面制備超疏水表面；二是先構建中間過渡保護層，再在鎂合金上制備超疏水表面。

1.1 溶液浸泡法

溶液浸泡法是一種簡單、高效和易實施的超疏水制備方法，主要是利用鎂合金的高化學活性，直接浸泡到含特定溶質的溶液中，通過自發的化學/電化學反應制備超疏水表面。Ishizaki團隊[30]利用溶液浸泡法在AZ31鎂合金上制備了具有微納米復合結構的氧化鈰膜層，再采用含氟硅烷修飾得到超疏水膜層，其靜態接觸角為155°±2°，滾動角小于10°，并使用電化學方法研究了該膜層在5.0% NaCl溶液中的腐蝕行為。結果表明，具有超疏水膜層的鎂合金自腐蝕電位發生正移（-1.50 V→-1.30 V），腐蝕電流密度降低了一個數量級，說明該超疏水膜層能顯著提高鎂合金的耐蝕能力。在隨后的研究[31]中發現，利用含氟硅烷涂覆氧化鈰膜層獲得的超疏水膜層具有更好的抗腐蝕性能，在NaCl溶液中浸泡24 h后，具有超疏水膜層的鎂合金低頻區阻抗模量比基體鎂合金高出5個數量級，說明超疏水膜層能為鎂合金提供良好的保護，如圖1所示。

圖1 AZ31基體和超疏水表面在5% NaCl溶液里浸泡不同時間的Bode圖譜Fig.1 Bode plots of the bare AZ31 substrate and the superhydrophobic surface after immersion in 5% NaCl for different times

1.2 水熱法

水熱法是指利用高溫高壓，使試樣與水溶液發生特定的水熱反應，因其特殊的反應環境，可以得到許多常規環境下無法獲取的結構。Wang等[32]采用水熱法在AZ31鎂合金上制備了具有微納米花狀結構的超疏水表面。制備過程為：先將鎂合金基體浸泡在含有一定比例的 Mg(NO3)2·6H2O 和Al(NO3)3·9H2O溶液的反應釜中，在398 K下反應12 h原位生成MgO粗糙結構，再用長鏈硅烷疏水化處理制得超疏水表面。交流阻抗譜顯示，該表面能對在 3.5% NaCl溶液中的鎂合金起到良好的腐蝕保護作用，如圖2所示。

圖2 鎂合金及超疏水表面在3.5% NaCl溶液中的EIS圖譜Fig.2 EIS plots of Mg alloy and the superhydrophobic surface in 3.5% NaCl solution

Wang等[33]利用水熱法在 AZ91D鎂合金上制備了接觸角為155°、滾動角約為2°的超疏水膜層，并利用電化學方法研究了超疏水膜層在 Hank’s溶液中的腐蝕行為。實驗結果表明，經過超疏水化處理的鎂合金，其自腐蝕電位從-1741 mV提高到了-1048 mV，腐蝕電流密度降低了2個數量級，顯著地提高了鎂合金的耐蝕能力，如圖3所示。

圖3 鎂合金基體與超疏水表面在Hank′s溶液中極化曲線Fig.3 Potentiodynamic curves of substrate and superhydrophobic surface in Hank′s solution

Li研究小組[34]采用一步水熱法在 AZ31鎂合金上制備了牡丹花狀的超疏水 Ni(CH3(CH2)16-COO)2表面，將鎂合金浸泡在含有硫酸鎳的硬脂酸乙醇溶液的反應釜中，150 ℃下反應 8 h。最后獲得的超疏水表面接觸角為156.7°，并具有良好的化學穩定性和長期穩定性。在3.5% NaCl溶液中，該表面能為鎂合金提供良好的腐蝕保護。

Zhang等[35]采用水熱法在AZ31鎂合金上構建Mg(OH)2粗糙結構再硬脂酸疏水化處理制備超疏水表面。通過超疏水表面在NaCl溶液中的電化學測試，該表面能為鎂合金基體良好的腐蝕防護。

Wan和Hu[36]采用一步水熱法在ZK60鎂合金表面制備了具有康乃馨花瓣狀粗糙結構的超疏水表面，如圖4所示。其接觸角為158.5°，滾動角為2.0°。動電位極化曲線測試結果表明，超疏水表面能較大程度提高鎂合金在 3.5% NaCl溶液中的耐蝕性能。

Gao和Liu等[37]以水熱法在AZ31鎂合金上構建出微納米的分級結構，再 FAS疏水化處理制備超疏水膜層。該膜層能夠在3.5% NaCl溶液中為鎂合金基體提供良好的腐蝕保護。

圖4 超疏水表面微觀形貌及接觸角、滾動角Fig.4 Surface morphologies, contact angle and sliding angle of superhydrophobic surface

1.3 電沉積法

電沉積法是指利用電化學反應，在基體表面沉積各類物質的材料制備方法。Xu等[38]報道了一種利用電解加工技術侵蝕鎂合金表面，以獲得具有粗糙結構的腐蝕產物膜層，再使用含氟硅烷修飾，最終制得具有抗腐蝕效應的超疏水表面。Wang和Li等[39]采用電沉積方法在AZ91D鎂合金表面制備了微納米結構的超疏水表面，其制備流程如圖 5所示。制得的超疏水表面具有圓柱狀的微納米結構，其接觸角為 154°，如圖 6所示，同時，該超疏水表面還具有顯著的自清潔效應和良好的抗耐蝕性能，如圖7和圖8所示。

圖5 電沉積法制備超疏水表面的流程Fig.5 Schematic illustration for fabricating the superhydrophobic surface by electrodeposition

圖6 電沉積法制備超疏水表面的微觀形貌Fig. 6 Surface morphologies of the superhydrophobic surface prepared by electrodeposition

圖7 電沉積法制備的超疏水表面的在不同腐蝕介質中的極化曲線Fig.7 Self-cleaning effect experiments and potentiodynamic polarization curves of the superhydrophobic coatings prepared by electrodeposition in different corrosive media

圖8 電沉積法制備的超疏水表面的自清潔效應Fig.8 Self-cleaning effect of the superhydrophobic surface prepared by electrodeposition

She和Li等[40]采用電沉積方法，在AZ91D鎂合金表面制備了具有羽毛狀結構的超疏水 CuO表面。該表面對水的接觸角高達 155°±1.3°，滾動角低于3°。電化學測試結果表明，超疏水CuO表面能為 3.5% NaCl溶液中的鎂合金提供良好的腐蝕保護作用。附著力測試顯示，超疏水表面具有良好的機械穩定性（如圖9所示），說明超疏水鎂合金具有足夠的穩定性，能夠在更多的環境被使用。

圖9 超疏水CuO表面膠帶測試的數碼照片Fig.9 The digital images of tape test of the CuO superhydrophobic surface

She等[41]采用電沉積Ni鍍層的方法在AZ91D鎂合金上制備了一種耐磨、抗腐蝕的自清潔超疏水鎳表面。該超疏水表面具有高達163.3°±0.7°的接觸角和極低的滾動角（1.2°±0.9°），制備過程操作簡單，易于實施。超疏水Ni表面具有良好的長期穩定性和良好的抗腐蝕效應。此外，Li和她的團隊[42]采用電沉積方法在AZ91D鎂合金上制備的超疏水Ni-Co表面，不僅具有高度的抗腐蝕性能，且具有良好的耐磨擦性能和自清潔效應，其接觸角高達167.3°±1.3°，滾動角低于 1°。Kang等[43]以Ce(NO3)3·6H2O和肉豆蔻酸乙醇溶液作為電鍍液，在MB8鎂合金上電沉積Ce(CH3(CH2)12COO)3制備了接觸角為159.8o、滾動角為1o的超疏水表面，其能為NaCl溶液中的鎂合金提供良好的腐蝕保護。該團隊[44]還采用電沉積法在 AZ31鎂合金上構建了耐蝕性能優異、機械穩定性良好的超疏水表面。Kang團隊[45]采用電沉積法在 Mg-Mn-Ce鎂合金上制備了接觸角高達159.8°，滾動角低于 2°的超疏水表面，并采用電化學方法研究了超疏水表面在3.5% NaCl，Na2SO4，NaClO3，NaNO3溶液中的腐蝕行為。電化學測試結果顯示，超疏水表面具有良好的抗腐蝕效應，能為鎂合金提供良好的腐蝕保護。

1.4 微弧氧化法

康志新等[46]采用微弧氧化法在 Mg-Mn-Ce 鎂合金上構筑蜂窩狀微弧氧化膜層，在有機鍍膜制得接觸角高達 173.3°的超疏水復合膜層。該膜層在3.5% NaCl 溶液中，與基體相比，動電位極化腐蝕電流密度降低了3個數量級，電化學阻抗提高了3個數量級（如圖10所示），耐腐蝕性能明顯改善，說明超疏水復合膜層能夠顯著提高鎂合金的耐腐蝕性能。

圖10 經不同處理后的Mg-Mn-Ce鎂合金在NaCl溶液中的動電位極化曲線和Bode圖譜Fig.10 Polarization curves and Bode plots of different treated Mg-Mn-Ce alloys in NaCl solution

1.5 自組裝法

王燕華等[47]采用自組裝方法，在鎂基體上制備了一層超疏水的硬脂酸表面。該表面能在一定程度上抑制鎂的局部腐蝕。

1.6 其他

黃艷萍[48]等人以AZ31鎂合金為基體，在硫酸中刻蝕以構建出微米級及亞微米級的網紋溝槽粗糙結構，再電沉積十四烷酸獲得接觸角高達 160°的超疏水表面。該超疏水表面在 3.5%的 NaCl 溶液中，自腐蝕電位提高了95 mV，腐蝕電流密度和腐蝕速率則大幅度減小，表現出良好的耐腐蝕性。

Yang等[49]采用相分離法成功地在AZ91D鎂合金上制備了超疏水的PVC膜層。具體制備過程為：在30 ℃將一定量的PVC溶解在THF中獲得均勻的 PVC-THF溶液；采用浸漬提拉法將 PVC-THF溶液涂到經陽極氧化處理的鎂合金表面制得超疏水膜層。探討了超疏水膜層在3.5% NaCl，0.6 mol/L Na2SO4，pH=13的NaOH溶液和pH=3的H2SO4溶液中的腐蝕行為。電化學測試結果顯示，超疏水PVC膜層對鎂合金具有良好的防腐作用。

2 超疏水表面的抗腐蝕效應機理

2.1 Wenzel模型

在1936年，Wenzel[50—51]研究了表面粗糙度對表面潤濕性的影響，提出當液體與固體表面接觸時，液滴將完全充滿粗糙表面的縫隙的Wenzel模型，如圖11a所示，用式（1）表示：

式中：θr為粗糙表面的平衡接觸角；r為粗糙度常數，指實際的固-液界面接觸面積與表觀固-液界面接觸面積之比，也即固體的真實表面積與表觀表面積之比。根據Wenzel方程可知，對于親水表面（θ＜ 90°），當表面的粗糙度增加后表面將變得更親水，而疏水表面（θ＞ 90°）則更疏水，甚至達到超疏水狀態（θ＞ 150°）。

圖11 水滴在固體表面的接觸模型Fig.11 Contact models of water drops on solid surface

2.2 Cassie-Baxter模型

Wenzel方程只適用于液滴與固體表面完全接觸的情況，當固體表面粗糙度很高時，液體不僅與固體發生接觸，還會部分與氣體接觸的情況時則不適用。Cassie和Baxter[52]進一步拓展了Wenzel方程，提出復合接觸的概念，即將粗糙度不均勻的固體表面設想為一個復合平面，液滴在粗糙表面的接觸是一種復合接觸，如圖11b所示。

Cassie和 Baxter從熱力學角度分析得到了適合任何復合表面接觸的Cassie-Baxter方程：

式中：θr為復合表面的接觸角；θ1，θ2分別為兩種介質上的本征接觸角；f1，f2分別為這兩種介質在表面的面積分數，f1+f2= 1。當液體與空氣的接觸角為180°時，式（2）可進一步簡化為：

相對于 Wenzel模型，Cassie-Baxter模型更能真實地反映液體與粗糙表面的接觸情況。這兩種模型都可以是超疏水狀態的一種形式。處于 Wenzel模型的超疏水表面，其疏水性較低，水滴易于滲透到表面的粗糙結構中，而處于 Cassie-Baxter模型的超疏水表面，其疏水性高，水滴難以滲入到表面的粗糙結構中將空氣擠壓出去。

2.3 抗腐蝕機理分析

對于超疏水表面的抗腐蝕效應機理已經得到了廣泛的研究，目前普遍認為超疏水表面與腐蝕介質界面間存在的空氣是其具有優良的耐蝕能力的關鍵。與其他膜層或鍍層相同，超疏水表面也是通過充當傳質和電荷轉移的壁壘來抑制腐蝕反應的發生。在溶液介質中，超疏水表面的凹槽中的捕獲空氣可以防止溶液與膜層直接接觸，充當絕佳的傳質和電荷轉移壁壘[53—54]，可以有效提高膜層的耐腐蝕能力。在大氣環境中，超疏水化的表面使得表面難以形成連續的電解質膜，可以有效抑制微區電化學腐蝕反應的發生，從而提高基體的耐蝕能力。

3 抗腐蝕性超疏水表面的發展方向

3.1 提高抗腐蝕性超疏水表面的機械穩定性及化學穩定性

材料在使用過程中，會不可避免地受到外界環境的沖擊或摩擦等機械作用。目前，已有的超疏水表面大多機械強度不高，導致機械穩定性很差，在超疏水表面受到外力作用時，表面結構會遭受損傷，引起表面疏水性下降，進而降低防護能力[55—59]。此外，這些超疏水表面的化學穩定性較差，在紫外光照、酸、堿等苛刻環境下易被破壞。因此，提高機械穩定性和化學穩定性成為發展耐久性抗腐蝕性超疏水表面的關鍵。She等[40—41]在鎂合金上采用電沉積Ni鍍層和Ni-Co鍍層的方法制備的超疏水表面，采用摩擦試驗的方法探討了超疏水表面的機械穩定性，如圖12所示。以800目的SiC砂紙作為摩擦底面，1200 Pa的承載下以 5 mm/s的速度拖動超疏水表面在砂紙上前進。圖13為超疏水表面的接觸角、滾動角與摩擦距離的關系，可以看到，在摩擦距離為700 mm時，超疏水表面的滾動角從1.2°±0.9°增加到52.7°±1.4°，接觸角仍高于 150°。說明制得的超疏水表面具有良好的機械穩定性，這對擴大鎂合金的廣泛應用具有重要意義。

圖12 摩擦試驗Fig.12 Schematic illustration of the scratch test

圖13 摩擦距離與接觸角和滾動角的關系Fig.13 The CA and SA of the superhydrophobic surface as a function of the abrasion length

3.2 開發工藝簡單、經濟環保的超疏水表面制備方法

目前，已有的在鎂合金上制備超疏水表面的報道，絕大多數采用氟代硅烷或者長鏈硅烷來降低表面能。這些試劑成本較高，并因吸附作用形成的單分子層而具有較差的結合力，以及含氟試劑在生產和使用過程中會在一定程度上對自然環境和人體健康造成危害，而且這類低表面能試劑的修飾過程也較耗時。此外，制備超疏水表面的過程中有的需要特殊的一起設備，難以實現大面積生產。因此，急需開發簡單快速、經濟環保的超疏水表面制備方法。

4 結語

超疏水表面可以有效提高鎂合金耐腐蝕性能，對于擴大鎂合金應用范圍具有較大應用價值。目前雖然制備超疏水表面的方法較多，但是主要停留在實驗室制備，真正能用于鎂合金上并進行大規模生產的較少。另一方面，目前制備的超疏水表面的耐久性較差，機械穩定性未獲得足夠重視。因此，未來的相關工作可以從以下兩個方向開展：一是開發工藝簡單、經濟、環保的制備方法，特別是適合大規模生產的；二是制備的超疏水表面不但要有良好的耐腐蝕性能，還應該具備一定的機械穩定性和化學穩定性，以便真正應用到實際環境中來。

[1] 楊小奎，張濤，張世艷，等. 環氧富鋅涂層對 AZ91D鎂合金的腐蝕防護能力研究[J]. 裝備環境工程，2014, 11(1): 18—23. YANG Xiao-kui, ZHANG Tao, ZHANG Shi-yan, et al. Research on the Corrosion Protection Properties of Zn-rich Epoxy Coating Provided for AZ91D Magnesium Alloy[J]. Equipment Environmental Engineering, 2014, 11(1): 18—23.

[2] 李錦妍, 郝建民, 陳永楠, 等. 鎂合金微弧氧化膜層退除工藝[J]. 表面技術, 2015, 44(10):27—32. LI Jin-yan, HAO Jian-min, CHEN Yong-nan, et al. Stripping Process of the Magnesium Alloy Micro-arc Oxidation Coating[J]. Surface Technology, 2015, 44(10):27—32.

[3] 朱青, 朱明, 余勇, 等. AZ91D 鎂合金 Mo-Mn 無鉻轉化膜的制備與耐蝕性[J]. 表面技術, 2015, 44(8): 9—14. ZHU Qing, ZHU Ming, YU Yong, et al. Preparation and Corrosion Resistance of Mo-Mn Chromium-free Conversion Coating Formed on AZ91D Magnesium Alloys[J]. Surface Technology, 2015, 44(8): 9—14.

[4] 賈平平, 馬捷, 王曉光, 等. 鎂合金表面沉積銅鎢復合涂層工藝及涂層性能研究[J].表面技術, 2015, 44(5): 43—47. JIA Ping-ping, MA Jie, WANG Xiao-guang, et al. Process Preparation and Properties of Cu/ W Composite Coatings on the Surface of Mg Alloy[J]. Surface Technology, 2015, 44(5): 43—47.

[5] 董凱輝, 宋影偉, 單大勇, 等. 鎂合金微弧氧化技術的研究進展[J]. 表面技術, 2015, 44(3): 74—80. DONG Kai-hui, SONG Ying-wei, SHAN Da-yong, et al. Research Progress of Micro-arc Oxidation Technology on Magnesium Alloys[J]. Surface Technology, 2015, 44(3): 74—80.

[6] 宋輝, 趙明, 何廣平, 等. 鎂合金磷酸鹽 /氮化硅雙層復合膜結構及耐蝕性能研究[J]. 表面技術, 2014, 43(5): 71—74. SONG Hui, ZHAO Ming, HE Guang-ping, et al. Study on the Structure and Corrosion-resistant Performance of Phosphate/Silicon Nitride Double Composite Coating on Magnesium Alloy[J]. Surface Technology, 2014, 43(5): 71—74.

[7] 尚偉, 溫玉清, 司延舉, 等. 鎂合金表面磷化/溶膠凝膠復合膜的制備及其耐蝕性[J]. 表面技術, 2014, 43(2): 95—99. SHANG Wei, WEN Yu-qing, SI Ting-jv, et al. Preparation and Corrosion Resistance of Phosphating Sol-Gel Composite Coatings on Magnesium Alloy[J]. Surface Technology, 2014, 43(2): 95—99.

[8] YUAN Z Q, CHEN H, TANG J X, et al. Facile Method to Fabricate Stable Superhydrophobic Polystyrene Surface by Adding Ethanol[J]. Surface and Coatings Technology, 2007, 201: 7138—7142.

[9] PAN Q M, CHENG Y X. Superhydrophobic Surfaces Based on Dandelion-like ZnO Microspheres[J]. Applied Surface Science, 2009, 255: 3904—3907.

[10] PARK Y B, IM H, IM M, et al. Self-cleaning Effect of Highly Water-repellent Microshell Structures for Solar Cell Applications[J]. Journal of Materials Chemistry, 2011, 21: 633—636.

[11] BHUSHAN B, JUNG Y C, KOCH K. Self-cleaning Efficiency of Artificial Superhydrophobic Surfaces[J]. Langmuir, 2009, 25: 3240—3248.

[12] ZHOU Y L, LI M, SU B, et al. Superhydrophobic Surface Created by the Silver Mirror Reaction and Its Drag-reduction Effect on Water[J]. Journal of Materials Chemistry, 2009, 19: 3301—3306.

[13] WANG Z W, LI Q, SHE Z X, et al. Low-cost and Large-scale Fabrication Method for an Environmentally-friendly Superhydrophobic Coating on Magnesium Alloy[J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22: 4097—4105.

[14] WANG P, ZHANG D, QIU R, et al. Super-hydrophobic Film Prepared on Zinc as Corrosion Barrier[J]. Corrosion Science, 2011, 53: 2080—2086.

[15] YU Q B, TAO Y L, HUANG Y P, et al. Preparation of Porous Polysulfone Microspheres and Their Application in Removal of Oil from Water[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51: 8117—8122.

[16] ZHU Q, PAN Q M, LIU F T. Facile Removal and Collec-tion of Oils from Water Surfaces Through Superhydrophobic and Superoleophilic Sponges[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115: 17464—17470.

[17] FENG X J, FENG L, JIN M H, et al. Reversible Superhydrophobicity to Superhydrophilicity Transition of Aligned ZnO Nanorod Films[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126: 62—63.

[18] SUN T L, WANG G J, FENG L, et al. Reversible Switching between Superhydrophilicity and Superhydrophobicity[J]. Angewandte Chemie-Interntional Edition, 2004, 43: 357—360.

[19] QIAN B T, SHEN Z Q. Fabrication of Superhydrophobic Surfaces by Dislocation-selective Chemical Etching on Aluminum, Copper, and Zinc Substrates[J]. Langmuir, 2005, 21: 9007—9009.

[20] HAN J T, LEE D H, RYU C Y, et al. Fabrication of Superhydrophobic Surface from a Supramolecular Organosilane with Quadruple Hydrogen Bonding[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126: 4796—4797.

[21] SONG J L, XU W J, LIU X, et al. Ultrafast Fabrication of Rough Structures Required by Superhydrophobic Surfaces on Al Substrates Using an Immersion Method[J]. Chemical Engineering Journal, 2012, 211—212: 143—152.

[22] WANG S L, WANG C Y, LIU C Y, et al. Fabrication of Superhydrophobic Spherical-like α-FeOOH Films on the Wood Surface by a Hydrothermal Method[J]. Colloids and Surfaces A, 2012, 403: 29—34.

[23] PERNITES R B, SANTOS C M, MALDONADO M, et al. Tunable Protein and Bacterial Cell Adsorption on Colloidally Templated Superhydrophobic Polythiophene Films[J]. Chemistry Materials, 2012, 24: 870—880.

[24] FERNáNDEZ-BLáZQUEZ J P, FELL D, BONACCURSO E, et al. Superhydrophilic and Superhydrophobic Nanostructured Surfaces Via Plasma Treatment[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2011, 357: 234—238.

[25] YANG R, ASATEKIN A, GLEASON K K. Design of Conformal, Substrate-independent Surface Modification for Controlled Protein Adsorption by Chemical Vapor Deposition (CVD)[J]. Soft Matter, 2012(8): 31—43.

[26] YE W C, YAN J F, YE Q, et al. Template-free and Direct Electrochemical Deposition of Hierarchical Dendritic Gold Microstructures: Growth and Their Multiple Applications[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2010, 114: 15617—15624.

[27] WANG L, GUO S J, HU X G, et al. Facile Electrochemical Approach To Fabricate Hierarchical Flowerlike Gold Microstructures: Electrodeposited Superhydrophobic Surface[J]. Electrochemistry Communications, 2008, 10: 95—99.

[28] HANG T, HU A M, LING H Q, et al. Super-hydrophobic Nickel Films with Micro-nano Hierarchical Structure Prepared by Electrodeposition[J]. Applied Surface Science, 2010, 256: 2400—2404.

[29] LIANG J, GUO Z G, FANG J, et al. Fabrication of Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy[J]. Chemistry Letters, 2007, 36: 416—417.

[30] ISHIZAKI T, SAITO N. Rapid Formation of a Superhydrophobic Surface on a Magnesium Alloy Coated with a Cerium Oxide Film by a Simple Immersion Process at Room Temperature and Its Chemical Stability[J]. Langmuir, 2010, 26: 9749—9755.

[31] ISHIZAKI T, MASUDA Y, SAKAMOTO M. Corrosion Resistance and Durability of Superhydrophobic Surface Formed on Magnesium Alloy Coated with Nanostructured Cerium Oxide Film and Fluoroalkylsilane Molecules in Corrosive NaCl Aqueous Solution[J]. Langmuir, 2011, 27: 4780—4788.

[32] WANG J, LI D D, LIU Q, et al. Fabrication of Hydrophobic Surface with Hierarchical Structure on Mg Alloy and Its Corrosion Resistance[J]. Electrochimica Acta, 2010, 55: 6897—6906.

[33] WANG Z W, SU Y L, LI Q, et al. Researching a Highly Anti-corrosion Superhydrophobic Film Fabricated on AZ91D Magnesium Alloy and Its Anti-bacteria Adhesion Effect[J]. Materials Characterization, 2015, 99: 200—209.

[34] LI J H, LIU Q, WANG Y L, et al. Formation of a Corrosion-resistant and Anti-icing Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy Via a Single-step Method[J]. Journal of The Electrochemical Society, 2016, 163(5): C213—C220.

[35] ZHANG F, ZHANG C L, SONG L, et al. Fabrication of the Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy and Its Corrosion Resistance[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2015, 31: 1139—1143.

[36] WAN H G, HU X F. One-step Solve-thermal Process for the Construction of Anticorrosion Bionic Superhydrophobic Surfaces on Magnesium Alloy[J]. Materials Letters, 2016, 174: 209—212.

[37] GAO R, LIU Q, WANG J, et al. Fabrication of Fibrous Szaibelyite with Hierarchical Structure Superhydrophobic Coating on AZ31 Magnesium Alloy for Corrosion Protection[J]. Chemical Engineering Journal, 2014, 241: 352—359.

[38] XU W J, SONG J L, SUN J, et al. Rapid fabrication of Large-area, Corrosion-resistant Superhydrophobic Mg Alloy Surfaces[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2011(3): 4404—4414.

[39] WANG Z W, LI Q, SHE Z X, et al. Low-cost and Large-scale Fabrication Method for an Environmentally-friendly Superhydrophobic Coating on Magnesium Alloy[J]. Journal of Material Chemistry, 2012, 22: 4097—4105.

[40] SHE Z X, LI Q, WANG Z W, et al. Novel Method for Controllable Fabrication of a Superhydrophobic CuO Surface on AZ91D Magnesium Alloy[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2012(4): 4348—4356.

[41] SHE Z X, LI Q, WANG Z W, et al. Researching the Fa-brication of Anticorrosion Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy and Its Mechanical Stability and Durability[J]. Chemical Engineering Journal, 2013, 228: 415—424.

[42] SHE Z X, LI Q, WANG Z W, et al. Highly Anticorrosion, Self-cleaning Superhydrophobic Ni-Co Surface Fabricated on AZ91D Magnesium Alloy[J]. Surface Coatings and Technology, 2014, 251: 7—14.

[43] LIU Q, KANG Z X. One-step Electrodeposition Process to Fabricate Superhydrophobic Surface with Improved Anticorrosion Property on Magnesium Alloy[J]. Materials Letters, 2014, 137: 210—213.

[44] LI W, KANG Z X. Fabrication of Corrosion Resistant Superhydrophobic Surface with Self-cleaning Property on Magnesium Alloy and Its Mechanical Stability[J]. Surface & Coatings Technology, 2014, 253: 205—213.

[45] LIU Q, CHEN D X, KANG Z X. One-Step Electrodeposition Process To Fabricate Corrosion-Resistant Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015(7): 1859—1867.

[46] 康志新, 賴曉明, 王芬, 等. Mg-Mn-Ce 鎂合金表面超疏水復合膜層的制備及耐腐蝕性能[J]. 中國有色金屬學報, 2011, 21(2): 283—289. KANG Zhi-xin, LAI Xiao-ming, WANG Fen, et al. Preparation of super-hydrophobic duplex-treated film on surface of Mg-Mn-Ce magnesium alloy and its corrosion resistance[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2011, 21(2): 283—289.

[47] 王燕華, 鐘蓮, 劉圓圓, 等. 鎂基體超疏水表面制備及表征.腐蝕科學與防護技術[J]. 腐蝕科學與防護技術, 2010, 22(4): 329—332. WANG Yan-hua, ZHONG Lian, LIU Yuan-yuan, et al. Preparation and Properties of Superhydrophobic Surface Film on Magnesium Substrate[J]. Corrosion Science and Protection Technology, 2010, 22(4): 329—332.

[48] 黃艷萍, 張友法, 余新泉, 等. 鎂合金表面超疏水性的構建及耐腐蝕性分析[J]. 東南大學學報(自然科學版), 2012, 42(5): 915—920. HUANG Yan-Ping, ZHANG You-fa, YU Xin-quan, et al. Fabrication of Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy and Corrosion Resistance Analysis[J]. Journal of Southeast University: Natural Science Edition, 2012, 42(5): 915—920.

[49] YANG N, LI J C, BAI N N, et al. One Step Phase Separation Process to Fabricate Superhydrophobic PVC Films and Its Corrosion Prevention for AZ91D Magnesium Alloy[J]. Materials Science and Engineering B, 2016, 209: 1—9.

[50] WENZEL R N. Resistance of Solid Surfaces to Wetting by Water[J]. Industrial & Engineering Chemistry, 1936, 28: 988—994.

[51] WENZEL R N. Surface Roughness and Contact Angle[J]. The Journal of Physical Chemistry, 1949, 53: 1466 —1467.

[52] CASSIE A B D, BAXTER S. Wettability of Porous Surfaces[J]. Transactions of the Faraday Society, 1944, 40: 546—551.

[53] LIU L J, ZHAO J S, ZHANG Y, et al. Fabrication of Superhydrophobic Surface by Hierarchical Growth of Lotus-leaf-like Boehmite on Aluminum Foil[J]. Journal of Colloid Interface and Science, 2011, 358: 277—283.

[54] HONG Y C, CHO S C, SHIN D H, et al. A Facile Method for the Fabrication of Super-hydrophobic Surfaces and Their Resulting Wettability[J]. Scripta Materialia, 2008, 59: 776—779.

[55] 殷波, 方亮, 唐安瓊, 等. 鎂合金超疏水表面制備的研究進展[J]. 材料導報, 2011, 25(4): 89—93. YIN Bo, FANG Liang, TANG An-qiong, et al. Research Progress of Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy [J]. Materials Review, 2011, 25(4): 89—93.

[56] 錢鴻昌, 李海揚, 張達威. 超疏水表面技術在腐蝕防護領域中的研究進展[J]. 表面技術, 2015, 44(3): 15—24. QIAN Hong-chang, LI Hai-yang, ZHANG Da-wei. Research Progress of Superhydrophobic Surface Technologies in the Field of Corrosion Protection[J]. Surface Technology, 2015, 44(3): 15-24.

[57] 趙歡, 呂曉璇, 周圣文, 等. 金屬防護用超疏水表面主要制備方法及應用研究進展[J]. 表面技術, 2015, 44(12): 49—55. ZHAO Huan, LYU Xiao-xuan, ZHOU Sheng-wen, et al. Research Progress in the Preparation Methods and Applications of the Superhydrophobic Surface for Metal Protection[J]. Surface Technology, 2015, 44(12): 49—55.

[58] 陳小嬌, 武衛東, 汪德龍. 超疏水表面抑制結霜研究進展[J]. 表面技術, 2015, 44(2): 87—92. Chen xiao-jiao, wu wei-dong, wang de-long. Research Progress in Anti-frosting Performance of Super-hydrophobic Surfaces[J]. Surface Technology, 2015, 44(2): 87—92.

[59] 丁云飛, 伍彬, 吳會軍. 柱狀微結構超疏水表面制備及其結霜性能研究[J]. 表面技術, 2015, 44(1): 106—111. DING Yun-fei, WU Bin, WU Hui-jun. Preparation of Super-hydrophobic Surface with Cylindrical Microstructure and the Research of the Surface Frost Characteristics[J]. Surface Technology, 2015, 44(1): 106—111.

Research Progress of Superhydrophobic Surfaces in Improving Corrosion Resistance of Magnesium Alloy

SHE Zu-xin,MOU Xian-liang,WANG Ling,HE Jian-xin
（Southwest Research Institute of Technology and Engineering, Chongqing 400039, China)

The paper aims to summarize and discuss methods for preparing superhydrophobic surfaces on magnesium alloys to enhance their corrosion resistance. Corrosion resistant behaviors on superhydrophobic surfaces were investigated by the electrochemical method. The research progress of fabricating superhydrophobic surfaces with anti-corrosion function on magnesium alloys was summarized and the action mechanism of superhydrophobic surfaces in improving the corrosion resistance was discussed in this paper. Though there are a lot of methods for preparing superhydrophobic surfaces on magnesium alloys, most of them cannot be used for larger-scale production, and as-prepared superhydrophobic surfaces are lack of durability and mechanical stability.

magnesium alloy; superhydrophobic; corrosion

10.7643/ issn.1672-9242.2016.06.021

TJ01；TG174.4

A

1672-9242(2016)06-0120-10

2016-07-18；

2016-08-07

Received：2016-07-18；Revised：2016-08-07

佘祖新（1988—），女，貴州人，碩士，工程師，主要從事環境試驗研究工作。

Biography：SHE Zu-xin(1988—), Female, Guizhou, Master, Engineer, Research focus: environmental test.