镁合金作为目前最轻的金属结构材料，凭借其极高的比强度、比刚度、优异的机械加工性能以及良好的电磁屏蔽特性，广泛应用于两栖装备、舰载飞机、舰载通信设备外壳等海洋装备领域。然而，镁合金极高的反应活性导致其本征耐蚀性极差，在严酷海洋环境中极易发生严重的腐蚀降解。微弧氧化（MAO）技术能够在镁合金表面原位生长出结合力强的耐磨防腐陶瓷涂层，是目前最有效的表面防护手段之一。但传统的MAO陶瓷涂层表面存在本征的微孔缺陷，且由于其绝缘特性，无法满足现代航空及精密电子装备对表面导电、电磁屏蔽及防静电的刚性需求。因此，如何突破防腐阻隔与表面导电之间的性能互斥，开发兼具高耐蚀、高导电及防霉菌的多功能表面防护体系，是当前镁合金表面工程领域亟待攻克的关键科学问题。

针对上述难题，本论文以高性能VW75稀土镁合金为研究对象，提出了无机微弧氧化底层结构调控+功能化聚合物有机面层封孔改性的复合涂层设计策略。通过在MAO电解液中引入纳米微粒进行原位掺杂改性以强化无机底层的致密性，并在其表面构建掺杂导电填料的有机聚合物面层，系统研究了复合涂层的成膜机理、微观结构演变规律，并评价了其在长效防腐、导电抗静电及抗菌防霉等多场耦合环境下的多功能协同增强效应。本文的主要研究内容及核心结论如下：

为解决MAO涂层孔隙率高及绝缘的缺陷，首先在MAO电解液中引入Ta₂O₅颗粒，制备了含Ta₂O₅的无机MAO底层；随后在其表面喷涂掺杂导电聚合物PEDOT: PSS和Co粉的环氧树脂复合面层。当Ta₂O₅颗粒添加浓度为6 g/L时，涂层的缺陷密度降至最低，低频阻抗最大。有机涂层的引入有效阻断了腐蚀介质向金属基底的渗透，PEDOT: PSS与Co粉的协同作用更在有机基体内构建了有效的电子传输通道。

在最佳Ta₂O₅浓度的基础上，引入了具有半导体特性的氧化锑锡（ATO）纳米颗粒，制备了Ta₂O₅@ATO微弧氧化涂层。当ATO添加浓度为3 g/L时，涂层呈现出最优的物理形貌。致密的Ta₂O₅@ATO涂层有效抵御了湿热条件的侵蚀，且ATO的引入显著增加了无机涂层的生物排斥性，抑制了涂层表面霉菌生物膜的黏附与生长，表现出优异的抗霉菌附着能力。

使用导电云母粉构建了有机导电涂层。当导电云母粉与环氧树脂的比例为2:1时，复合体系的综合性能达到最优。历经192 h中性盐雾加速腐蚀测试后，涂层未出现起泡与剥落。填料在树脂内部构建了极其致密连续的三维导电网络，满足防静电材料的高级别标准要求。此外，涂层历经14 d培育后涂层表面几乎无霉菌生长与微观腐蚀痕迹，展现出卓越的防霉效能。

第1章 绪论... 1

1.1 引言... 1

1.2 镁及镁合金的应用与腐蚀... 1

1.2.1 镁及镁合金的应用... 1

1.2.2 镁及镁合金的腐蚀... 2

1.3 镁及镁合金腐蚀防护技术... 2

1.3.1 镁及镁合金本征耐蚀性提升... 2

1.3.2 镁及镁合金表面处理技术... 3

1.4 微弧氧化技术... 4

1.4.1 微弧氧化原理和影响因素... 4

1.4.2 镁合金微弧氧化的研究进展... 5

1.5 镁合金有机复合涂层的研究... 4

1.5.1 复合涂层的设计思路... 6

1.5.2 MAO/有机复合涂层研究现状... 7

1.6 本课题研究意义及研究内容... 9

1.6.1 研究意义... 9

1.6.2 研究内容... 9

第2章 实验材料和方法... 11

2.1 实验材料及样品制备... 11

2.2 实验试剂和药品... 11

2.3 实验仪器设备... 12

2.4 VW75镁合金表面微弧氧化涂层的制备... 12

2.4.1 镁合金表面Ta₂O₅微弧氧化涂层的制备... 12

2.4.2 镁合金表面Ta₂O₅@ATO微弧氧化涂层的制备... 13

2.5 VW75镁合金多功能复合涂层的制备... 13

2.5.1 镁合金微弧氧化/环氧树脂掺杂PEDOT: PSS-Co复合涂层的制备... 13

2.5.2 镁合金微弧氧化/环氧树脂掺杂导电云母粉复合涂层的制备... 13

2.6 实验测试方法... 14

2.6.1 微观组织分析... 14

2.6.2 接触角测试... 15

2.6.3 电化学测试... 15

2.6.4 湿热测试... 15

2.6.5 耐霉菌测试... 16

2.6.6 盐雾测试... 16

2.6.7 导电性测试... 16

第3章 Ta₂O₅掺杂微弧氧化/PEDOT: PSS-Co环氧树脂涂层制备... 17

3.1 前言... 17

3.2 涂层表面结构... 18

3.2.1 涂层表面微观结构... 18

3.2.2 涂层孔隙率分析... 19

3.2.3 涂层截面和接触角测试分析... 21

3.2.4 涂层物相分析... 23

3.2.5 涂层表面粗糙度分析... 24

3.3 涂层性能测试... 25

3.3.1 电化学性能测试... 25

3.3.2 湿热性能测试... 30

3.3.3 导电性能测试... 31

3.3.4 涂层耐腐蚀机理... 33

3.4 本章小结... 35

第4章 纳米ATO掺杂对微弧氧化涂层结构与性能的调控机制... 36

4.1 前言... 36

4.2 涂层表面结构... 37

4.2.1 Ta₂O₅@ATO涂层浸泡不同时间的宏观形貌... 37

4.2.2 Ta₂O₅@ATO涂层浸泡不同时间的微观形貌... 38

4.2.3 Ta₂O₅@ATO涂层厚度... 40

4.2.4 涂层物相分析... 40

4.2.5 微弧氧化涂层的表面粗糙度和润湿性... 41

4.3 涂层性能测试... 44

4.3.1 电化学测试... 44

4.3.2 湿热试验分析... 51

4.3.3 霉菌生长介质中的腐蚀形态... 52

4.3.4 Ta₂O₅@ATO涂层的形成及耐蚀机理... 53

4.4 本章小结... 54

第5章 改性导电云母/环氧树脂涂层的构建及其性能研究... 56

5.1 前言... 56

5.2 涂层表面结构... 57

5.2.1 导电云母粉末表征... 57

5.2.2 涂层表面微观结构... 59

5.2.3 涂层截面... 60

5.2.4 涂层物相分析... 61

5.2.5 涂层表面粗糙度... 63

5.2.6 润湿性... 63

5.3 涂层性能测试... 65

5.3.1 电化学测试... 65

5.3.2 耐盐雾测试... 69

5.3.3 导电性能测试... 71

5.3.4 耐霉菌性能测试... 72

5.3.5 复合涂层的耐腐蚀机理... 74

5.4 本章小结... 75

第6章 结论与展望... 77

参考文献... 80

致 谢... 91

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果... 92