工程科学学报，第42卷，第1期 微米级的岛状结构逐渐均匀致密的覆盖在铝合金 通过将前处理后的2198铝合金浸入一定浓度 表面，但是，当Zn2+浓度达到500 mmol L-时，水滑 的LiNO3与NaNO,混合溶液中，调节pH值至 石薄膜表面出现了微裂纹，这不利于水滑石薄膜 l0后，在一定的温度下反应，Zhang等成功在铝合 对基体的保护，电化学阻抗谱(EIS)测试结果 金表面制备了Li-A1水滑石薄膜P扫描电镜、透 表明，在0.05molL-的NaCI溶液浸泡7d后，在 射电镜等结果表明，Li-A1水滑石薄膜形成的嵌套 5 mmol-L-'的Zn2+中制备的Zn-A1水滑石薄膜展 结构是由一片片相互连接的L-A!水滑石纳米片 示出最好的耐蚀性，这意味着较薄的水滑石薄膜 组成，且纳米片基本垂直于基体表面取向.此研究 对基体的保护更有效， 结果还表明，在铝合金表面制备水滑石薄膜不再 Wang等I7通过水热法在AA6061铝合金表面 局限于二价金属离子，同时Li-A1水滑石薄膜的 制备了Mg-A1水滑石薄膜，研究了不同pH值对 反应过程如下所示： 所制备的水滑石薄膜的形貌及耐蚀性的影响.扫 Al(s)+OH-(aQ)+3H2O1.5H2(g)+Al(OH)(g)(3) 描电镜结果表明，当溶液pH为7时，铝合金表面 Lidg)+2Al(OHg)+2H2O)[LiAl(OH)6] 均匀的覆盖一层“巢状”的水滑石薄膜，其直径在 (OH)-2H2O@)+OH 30~80nm之间；当pH为10时，水滑石薄膜的“巢 (4) 状”结构被片状水滑石取代，且片层之间紧密排 Chen等27将微弧氧化(micro-arc oxidation,简 列，水滑石薄膜的孔隙率显著减小，但此时水滑石 称为MAO)处理后的铝合金浸入一定浓度的 薄膜在铝合金表面分布不均；当溶液pH为12时， Zn(NO3)2和NHNO3混合溶液后，凋节pH至6.4， 水滑石片状结构主要垂直于基材生长，且几乎覆 在70℃反应24h后制备微弧氧化/Zn-A1水滑石 盖整个基体表面，高倍下的扫描电镜图像表明，由 复合涂层，通过原位生长的水滑石薄膜将微弧氧 于生长过程中相互压缩，水滑石卷曲并交错到基 化处理后的涂层进行封孔处理.进一步通过阴离 板表面，即随着溶液pH值的增大，所制备的 子交换反应制备负载钒酸根的微弧氧化/Zn-A1水 Mg-A1水滑石薄膜逐渐均匀致密，孔隙率大幅下 滑石复合涂层以提高复合涂层的耐蚀性能.如 降，且水滑石由巢状变为片层状，垂直于基体表面 图2的扫描电镜结果显示，微弧氧化处理后的涂 生长 层分布着大量的孔隙与裂纹，经过水热处理后，微 5μm 图2复合涂层的形貌图.(a)铝合金：(b)微弧氧化陶瓷层：(c)微弧氧化几n-Al水滑石薄膜：(d)负载钒酸根的微弧氧化Zn-A1水滑石薄膜 Fig.2 SEM images of composite coatings:(a)aluminum alloys;(b)MAO ceramic layer;(c)MAO/Zn-AI LDHs thin film;(d)MAO/Zn-Al-VO,LDHs thin film微米级的岛状结构逐渐均匀致密的覆盖在铝合金 表面，但是，当 Zn2+浓度达到 500 mmol·L‒1 时，水滑 石薄膜表面出现了微裂纹，这不利于水滑石薄膜 对基体的保护. 电化学阻抗谱（ EIS）测试结果 表明，在 0.05 mol·L‒ 1 的 NaCl 溶液浸泡 7 d 后，在 5 mmol·L‒ 1 的 Zn2+中制备的 Zn‒Al 水滑石薄膜展 示出最好的耐蚀性，这意味着较薄的水滑石薄膜 对基体的保护更有效. Wang 等[17] 通过水热法在 AA6061 铝合金表面 制备了 Mg‒Al 水滑石薄膜，研究了不同 pH 值对 所制备的水滑石薄膜的形貌及耐蚀性的影响. 扫 描电镜结果表明，当溶液 pH 为 7 时，铝合金表面 均匀的覆盖一层“巢状”的水滑石薄膜，其直径在 30～80 nm 之间；当 pH 为 10 时，水滑石薄膜的“巢 状”结构被片状水滑石取代，且片层之间紧密排 列，水滑石薄膜的孔隙率显著减小，但此时水滑石 薄膜在铝合金表面分布不均；当溶液 pH 为 12 时， 水滑石片状结构主要垂直于基材生长，且几乎覆 盖整个基体表面，高倍下的扫描电镜图像表明，由 于生长过程中相互压缩，水滑石卷曲并交错到基 板 表 面 ， 即 随 着 溶 液 pH 值 的 增 大 ， 所 制 备 的 Mg‒Al 水滑石薄膜逐渐均匀致密，孔隙率大幅下 降，且水滑石由巢状变为片层状，垂直于基体表面 生长. 通过将前处理后的 2198 铝合金浸入一定浓度 的 LiNO3 与 NaNO3 混 合 溶 液 中 ， 调 节 pH 值 至 10 后，在一定的温度下反应，Zhang 等成功在铝合 金表面制备了 Li‒Al 水滑石薄膜[26] . 扫描电镜、透 射电镜等结果表明，Li‒Al 水滑石薄膜形成的嵌套 结构是由一片片相互连接的 Li‒Al 水滑石纳米片 组成，且纳米片基本垂直于基体表面取向. 此研究 结果还表明，在铝合金表面制备水滑石薄膜不再 局限于二价金属离子，同时 Li‒Al 水滑石薄膜的 反应过程如下所示： Al(s)+OH− (aq)+3H2O(l) → 1.5H2(g)+Al(OH) − 4(aq) （3） Li+ (aq)+2Al(OH) − 4(aq) +2H2O(l) → [ LiAl2(OH)6 ] (OH)· 2H2O(s)+OH− (aq) （4） Chen 等[27] 将微弧氧化（micro-arc oxidation，简 称 为 MAO）处理后的铝合金浸入一定浓度 的 Zn（NO3）2 和 NH4NO3 混合溶液后，调节 pH 至 6.4， 在 70 ℃ 反应 24 h 后制备微弧氧化/Zn‒Al 水滑石 复合涂层，通过原位生长的水滑石薄膜将微弧氧 化处理后的涂层进行封孔处理. 进一步通过阴离 子交换反应制备负载钒酸根的微弧氧化/Zn‒Al 水 滑石复合涂层以提高复合涂层的耐蚀性能. 如 图 2 的扫描电镜结果显示，微弧氧化处理后的涂 层分布着大量的孔隙与裂纹，经过水热处理后，微 (a) 5 μm (b) 5 μm (c) 5 μm (d) 5 μm 图 2    复合涂层的形貌图. （a） 铝合金；（b） 微弧氧化陶瓷层；（c） 微弧氧化/Zn‒Al 水滑石薄膜；（d） 负载钒酸根的微弧氧化/Zn‒Al 水滑石薄膜 Fig.2    SEM images of composite coatings: (a) aluminum alloys; (b) MAO ceramic layer; (c) MAO/Zn‒Al LDHs thin film; (d) MAO/Zn‒Al‒VOx LDHs thin film · 4 · 工程科学学报，第 42 卷，第 1 期