10 工程科学学报，第42卷，第1期 现，当CT与渗入负载缓释的水滑石薄膜时，由于 反应的扩展.与此同时，Zn-Al-NaVO3水滑石薄 阴离子交换反应，C被水滑石捕获；同时，释放出 膜表面在浸泡30d后才出现轻微的腐蚀现象 的缓蚀剂与腐蚀产生的金属阳离子络合，形成新 通过人为在薄膜表面制造缺陷，进一步研究 的物质覆盖缺陷处，从而为基体提供主动保护例 Zn-Al-NaVO3水滑石薄膜的自修复性能.研究结 不同的金属应选用不同的缓蚀剂以得到较好 果如图8所示，钒酸根的释放可以快速有效的抑 的缓蚀效果，常用于铝合金的缓蚀剂则有钒酸盐、 制缺陷处的腐蚀反应，浸泡1d后，在缺陷处检测 钼酸盐、天冬氨酸、苯甲酸与2-巯基苯并噻唑等 不到腐蚀电流，从宏观照片也无法辨别出缺陷的 基于水滑石薄膜的阴离子交换性能，制备了多种 位置，这说明缺陷已经完全被修复.随着浸泡时间 负载缓蚀剂的水滑石薄膜用于铝合金基体的主动 的不断增加，30d后在缺陷处观察到少量的腐蚀 保护 产物堆积；同时，在整个测试期间，具有缺陷的 Tedim等s]采用水热法下在AA-2024铝合金 Zn-Al-NaVO3水滑石薄膜的电流密度图与完整 上制备Zn-A!水滑石薄膜，然后将制备的水滑石浸 的Zn-Al-NaVO3水滑石薄膜基本一致，以上实验 入pH为8~9的NaVO3溶液中，通过阴离子交换 说明Zn-Al-NaVO3水滑石具有良好的自修复性 反应制备负载钒酸根的水滑石薄膜(Zn-Al-NaVO3 能.以上研究结果表明，Zn-Al-NaVO3水滑石薄 水滑石).通过一系列的实验研究Zn-Al-NaVO3 膜可以为铝合金提供长期的主动保护 水滑石薄膜的耐蚀性与自修复性能.电化学阻抗 Zhang等采用简单的水热法在6N0l铝合金 谱研究结果表明，随着在0.05molL-l的NaC中浸 表面制备了L-A1水滑石薄膜与负载天冬氨酸 泡时间的增加，水滑石薄膜的阻抗值基本保持不 (aspartic acid,简称为Asp)的Li-Al水滑石薄膜 变，且高于基体1~2个数量级，这说明水滑石薄 通过一系列的实验研究了制备的水滑石薄膜的耐 膜有效地提高基体的耐蚀性.当负载钒酸根后，使 蚀性与自修复性能.极化曲线测试结果表明，相比 得水滑石薄膜的阻抗值提高了1~2个数量级，这 于Li-AI水滑石薄膜，负载天冬氨酸后的Li-A1水 说明负载钒酸根可以有效的提高水滑石薄膜对基 滑石薄膜使得基体的自腐蚀电位提高了约200mV, 材的保护.但应当注意的是，电化学阻抗谱只能从 有效地提高了基体的耐蚀性能.如图9所示的 宏观角度评估不同类型水滑石薄膜的耐蚀性能， 扫描电镜结果表明，将表面具有人工划痕的 有关局部区域的腐蚀需要借助其他的电化学表征 Li-A1天冬氨酸水滑石薄膜浸入3.5%（质量分数） 手段进行研究，扫描振动电极技术(scanning 的NaCl溶液中观察，浸泡2d后，有类似于Li-Al vibrating electrode technique,.简称为SVET)用于水 天冬氨酸水滑石片状结构的腐蚀产物堆积在划痕 滑石薄膜的局部腐蚀研究，研究结果表明，随着在 区域：随着浸泡时间的增加，这些片状结构逐渐增 0.05molL的NaCI中浸泡时间的增加，相比于铝 大，使得划痕区域逐渐愈合；浸泡20d后，划痕区 合金基体，水滑石与Zn-Al-NaVO3水滑石薄膜均 域已经完全愈合，证明负载天冬氨酸后的Li-A1 可以提高基体的耐蚀性能，从而有效地抑制点蚀 水滑石薄膜具有良好的自修复能力.电化学阻抗 30 min 70 30d 电流密度/（μAcm习 缺陷处 图8具有两个针孔缺陷的Z-A-NaVO3水滑石薄膜浸泡不同时间后的扫描振动电极图与光学照片 Fig.8 SVET maps and optical photographs of a sample of Zn-Al-NaVO:LDHs thin film with two pin-hole defects现，当 Cl‒与渗入负载缓释的水滑石薄膜时，由于 阴离子交换反应，Cl‒被水滑石捕获；同时，释放出 的缓蚀剂与腐蚀产生的金属阳离子络合，形成新 的物质覆盖缺陷处，从而为基体提供主动保护[9] . 不同的金属应选用不同的缓蚀剂以得到较好 的缓蚀效果，常用于铝合金的缓蚀剂则有钒酸盐、 钼酸盐、天冬氨酸、苯甲酸与 2-巯基苯并噻唑等. 基于水滑石薄膜的阴离子交换性能，制备了多种 负载缓蚀剂的水滑石薄膜用于铝合金基体的主动 保护. Tedim 等[53] 采用水热法下在 AA-2024 铝合金 上制备 Zn‒Al 水滑石薄膜，然后将制备的水滑石浸 入 pH 为 8～9 的 NaVO3 溶液中，通过阴离子交换 反应制备负载钒酸根的水滑石薄膜（Zn‒Al‒NaVO3 水滑石）. 通过一系列的实验研究 Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄膜的耐蚀性与自修复性能. 电化学阻抗 谱研究结果表明，随着在 0.05 mol·L‒1 的 NaCl 中浸 泡时间的增加，水滑石薄膜的阻抗值基本保持不 变，且高于基体 1～2 个数量级，这说明水滑石薄 膜有效地提高基体的耐蚀性. 当负载钒酸根后，使 得水滑石薄膜的阻抗值提高了 1～2 个数量级，这 说明负载钒酸根可以有效的提高水滑石薄膜对基 材的保护. 但应当注意的是，电化学阻抗谱只能从 宏观角度评估不同类型水滑石薄膜的耐蚀性能， 有关局部区域的腐蚀需要借助其他的电化学表征 手 段 进 行 研 究 . 扫 描 振 动 电 极 技 术 （ scanning vibrating electrode technique，简称为 SVET）用于水 滑石薄膜的局部腐蚀研究，研究结果表明，随着在 0.05 mol·L‒1 的 NaCl 中浸泡时间的增加，相比于铝 合金基体，水滑石与 Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄膜均 可以提高基体的耐蚀性能，从而有效地抑制点蚀 反应的扩展. 与此同时，Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄 膜表面在浸泡 30 d 后才出现轻微的腐蚀现象. 通 过 人 为 在 薄 膜 表 面 制 造 缺 陷 ， 进 一 步 研 究 Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄膜的自修复性能. 研究结 果如图 8 所示，钒酸根的释放可以快速有效的抑 制缺陷处的腐蚀反应，浸泡 1 d 后，在缺陷处检测 不到腐蚀电流，从宏观照片也无法辨别出缺陷的 位置，这说明缺陷已经完全被修复. 随着浸泡时间 的不断增加，30 d 后在缺陷处观察到少量的腐蚀 产物堆积；同时，在整个测试期间，具有缺陷的 Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄膜的电流密度图与完整 的 Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄膜基本一致，以上实验 说明 Zn‒Al‒NaVO3水滑石具有良好的自修复性 能. 以上研究结果表明，Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄 膜可以为铝合金提供长期的主动保护. Zhang 等[15] 采用简单的水热法在 6N01 铝合金 表面制备了 Li‒Al 水滑石薄膜与负载天冬氨酸 （ aspartic acid，简称为 Asp）的 Li‒Al 水滑石薄膜. 通过一系列的实验研究了制备的水滑石薄膜的耐 蚀性与自修复性能. 极化曲线测试结果表明，相比 于 Li‒Al 水滑石薄膜，负载天冬氨酸后的 Li‒Al 水 滑石薄膜使得基体的自腐蚀电位提高了约 200 mV， 有效地提高了基体的耐蚀性能. 如图 9 所示的 扫 描 电 镜 结 果 表 明 ， 将 表 面 具 有 人 工 划 痕 的 Li‒Al 天冬氨酸水滑石薄膜浸入 3.5%（质量分数） 的 NaCl 溶液中观察，浸泡 2 d 后，有类似于 Li‒Al 天冬氨酸水滑石片状结构的腐蚀产物堆积在划痕 区域；随着浸泡时间的增加，这些片状结构逐渐增 大，使得划痕区域逐渐愈合；浸泡 20 d 后，划痕区 域已经完全愈合，证明负载天冬氨酸后的 Li‒Al 水滑石薄膜具有良好的自修复能力. 电化学阻抗 30 min 1 mm 1 d 7 d 30 d 2.0 1.5 1.0 0.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0 电流密度/(μA·cm−2) 缺陷处 图 8    具有两个针孔缺陷的 Zn‒Al‒NaVO3 水滑石薄膜浸泡不同时间后的扫描振动电极图与光学照片 Fig.8    SVET maps and optical photographs of a sample of Zn‒Al‒NaVO3 LDHs thin film with two pin-hole defects · 10 · 工程科学学报，第 42 卷，第 1 期