【摘 要】
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镁合金因其具有比强度高、质量轻、可铸性强、吸震能力强、导热和导电性能较好等众多优点,在汽车、航空、通信和便携式微电子学等领域有良好的应用前景。但镁合金的化学性质活泼,腐蚀电位较低,导致其易受到氯离子等腐蚀离子的快速侵蚀,极大地限制了镁合金的应用。近年来,研究人员发现:若在金属基底上沉积层状双层氢氧化物（LDHs）,利用其独特的层状结构和层间阴离子可交换性,可减少腐蚀液与基底的接触并捕获腐蚀离子（C
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镁合金因其具有比强度高、质量轻、可铸性强、吸震能力强、导热和导电性能较好等众多优点,在汽车、航空、通信和便携式微电子学等领域有良好的应用前景。但镁合金的化学性质活泼,腐蚀电位较低,导致其易受到氯离子等腐蚀离子的快速侵蚀,极大地限制了镁合金的应用。近年来,研究人员发现:若在金属基底上沉积层状双层氢氧化物（LDHs）,利用其独特的层状结构和层间阴离子可交换性,可减少腐蚀液与基底的接触并捕获腐蚀离子（Cl-）,从而,可提高基底材料的耐蚀性能。MgAl-LDHs与镁合金有共同的元素,更易在镁合金表面致密生长,若能在MgAl-LDH层间插入具有缓蚀剂,则可望获得具有自治愈功能的保护涂层。氨基酸是一类无毒、易降解且环境友好的绿色缓蚀剂,正受到人们的高度关注。但氨基酸离子种类较多,有必要系统地比较插入不同氨基酸离子插层的LDH涂层的耐蚀性并探究其机理。本论文以镁合金为基底,首先采用一步水热法制备了天冬氨酸（ASP）插层的MgAl-LDHs涂层,重点研究了水热生长时间对MgAl-ASP-LDH涂层的形貌及耐蚀性的影响,探究了其自愈性能与自治愈机理;然后,采用一步水热法制备了四种不同氨基酸（苯丙氨酸（Phe）、半胱氨酸（Cys）、苏氨酸（Thr）和甘氨酸（Gly））插层的MgAl-LDHs涂层,研究了不同氨基酸插层离子对MgAl-LDHs涂层形貌及耐蚀性的影响,并对耐蚀机理进行了初步分析。得出的主要结论如下:（1）在AZ31镁合金表面采用一步水热法制备了MgAl-ASP-LDHs和MgAl-NO3--LDHs涂层,比较了两者的形貌和耐蚀性。发现:MgAl-ASP-LDH的纳米片尺寸和比表面积更大,能在腐蚀溶液中捕获更多的腐蚀离子（Cl-）并且释放出具有腐蚀抑制性的天冬氨酸离子,显示出更好的耐蚀性能。（2）研究了生长时间对MgAl-ASP-LDH涂层的形貌和耐蚀性的影响。发现:生长6h的涂层表面已经长出密集的像玫瑰花的立体片状LDH,其表面粗糙,接触角达到92°已具有疏水性。在12h以内,随着生长时间的增加涂层耐蚀性增强,生长12h的涂层具有最高的孔隙覆盖率,能有效抵挡Cl-离子腐蚀,并且仍然保持玫瑰片结构,有利于捕获Cl-,表现出最优的耐蚀性能,其腐蚀电位为0.116V,腐蚀电流密度为0.022μA/cm2。（3）探究了MgAl-ASP-LDH涂层的自治愈性能,划伤的MgAl-ASP-LDH涂层在3.5 wt.%的氯化钠溶液中浸泡2天到10天,样品的耐蚀性持续增强且最终达到原体膜的耐蚀水平,说明MgAl-ASP-LDH涂层具有良好的自治愈性能。其机理归因于ASP离子在划伤区域的化学吸附和LDH的溶解/再结晶。（4）采用一步水热法制备了MgAl-Phe-LDH、MgAl-Cys-LDH、MgAl-Thr-LDH、MgAl-Gly-LDH涂层,研究了涂层形貌和耐蚀性,发现不同氨基酸插层的MgAl-LDH涂层均在镁合金基底上均匀且致密的生长,呈现出典型性的LDH片状结构。MgAl-Phe/Cys/Thr/Gly-LDH涂层的腐蚀电流密度均比镁合金基底低出3个数量级,极大的提高了Mg合金的耐腐蚀性能,其中MgAl-Cys-LDH涂层表现出最优的耐蚀性能,其腐蚀电位为0.137V,腐蚀电流密度为0.018μA/cm2。（5）研究了不同氨基酸插层的MgAl-LDH涂层的防腐蚀机理,发现:MgAl-Phe/Cys/Thr/Gly/Asp-LDH涂层的腐蚀保护能力差异取决于氨基酸极性基团中孤对电子和共轭π电子的数量。半胱氨酸（Cys）的分子链中含有以S、O、N为中心原子的极性基团能提供最多孤对电子,具有最强的吸附在基底上的能力,所以MgAl-Cys-LDH在五种涂层中显示出最好的耐蚀性（耐蚀性排序:MgAl-Cys-LDH>MgAl-Asp-LDH>MgAl-Phe-LDH>MgAl-Thr-LDH>MgAl-Gly-LDH）。
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