鎂合金具有低密度、高比強度和比剛度、優(yōu)良的阻尼能力、良好的生物相容性等特點，是21世紀(jì)最具潛力的綠色工程材料之一，在3C產(chǎn)品、高鐵、汽車、航空航天、建筑裝飾、醫(yī)療康復(fù)設(shè)備等領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。然而，大多數(shù)商業(yè)及新型高性能鎂合金的耐腐蝕性能較差，這主要是由于鎂較低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-2.37 V vs.標(biāo)準(zhǔn)氫電極），及其較高的化學(xué)與電化學(xué)活性。

在潮濕環(huán)境和溶液介質(zhì)中，鎂合金與水快速反應(yīng)，其表面形成疏松、多孔且防護性差的Mg(OH)₂產(chǎn)物層。此外，鎂合金的腐蝕速率還隨著腐蝕介質(zhì)pH值的降低而增大。上述因素嚴(yán)重限制了鎂合金在潮濕、鹽、酸性和氧化環(huán)境中的應(yīng)用。因此，提高鎂合金的耐腐蝕性能對于延長鎂合金的使用壽命及擴大其應(yīng)用范圍至關(guān)重要。

由于鎂合金的腐蝕反應(yīng)通常開始于表面，因此表面處理技術(shù)是鎂合金防腐蝕最有效的手段之一。鎂合金防腐蝕涂層可基本分為兩類：物理屏障涂層和自修復(fù)涂層。其中，自修復(fù)涂層具有可持續(xù)工作能力、使用壽命長、成本效益高等特點，是提高鎂合金長期耐腐蝕性能的有效途徑。

形狀修復(fù)涂層主要為線性合成聚合物，其自修復(fù)機理是通過膨脹、收縮或重新締合可逆化學(xué)鍵來修復(fù)破損的涂層，使其恢復(fù)到原始狀態(tài)和形態(tài)。優(yōu)點是可以恢復(fù)原來的形態(tài)，但要靠光、熱等外界條件。

功能修復(fù)涂層又分為三大類：化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層（金屬氧化物、金屬氫氧化物、有機酸）、直接負(fù)載緩蝕劑的涂層（環(huán)氧樹脂、微弧氧化）、納米容器封裝緩蝕劑（層狀雙氫氧化物、納米管、生物容器和多孔材料）。其自修復(fù)機理是通過釋放緩蝕劑在Mg基材表面形成沉淀層或鈍化層來修復(fù)破損的涂層。其優(yōu)點是可以釋放緩蝕劑，形成新的沉淀層或被動層，無需外界刺激，但修復(fù)效果取決于緩蝕劑的容量和釋放速率。具體分類如圖1所示。

目前，廣為研究的鎂合金形狀修復(fù)涂層主要包括聚乙烯亞胺（PEI）、聚丙烯酸（PAA）、全氟癸基聚硅氧烷（PFPOS）、形狀記憶聚合物（SMP）、聚甲基三甲氧基硅烷（PMTMS）等。在AZ31B鎂合金上制備的由SMP與1,2,3-苯并三唑（BTA）和氟化凹凸棒石（fluoroATP）組成的一種超雙疏涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的防腐蝕性能，在55天的鹽霧測試中仍然保持了結(jié)構(gòu)的完整性。

對于功能修復(fù)涂層，在AZ31B合金上合成了一種具有超疏水性和自修復(fù)雙重功能的新型化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層（CCC），該涂層由含Cr(III)的深共熔溶劑制備而成，能夠在60分鐘內(nèi)自我修復(fù)。在3.5% NaCl溶液中浸泡120分鐘后，疏水涂層的腐蝕電流密度（I_corr）為2.92×10⁻⁵ A·cm⁻²。此外，通過堿性預(yù)處理工藝將植酸（PA）共價結(jié)合到擠壓鎂合金表面形成的PA涂層，使其在磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）中的腐蝕速率從3.35×10⁻² μg·cm⁻²·s⁻¹顯著降低至3.93×10⁻⁴ μg·cm⁻²·s⁻¹。

直接裝載緩蝕劑的涂層主要采用物理摻雜的方法制備，具有效率高、制備工藝簡單、成本低的特點。

將合成的新型抑制劑 (N-(5-羥基戊-3-炔-1-基)-N,N-二甲基十六烷-1-銨溴化物)（N-16）采用疏水性蠟層作為頂層密封膜，在AZ31鎂合金上制備得到疏水性MAO/N-16/蠟復(fù)合涂層。當(dāng)涂層受損時，抑制劑能夠與Mg²⁺結(jié)合形成新的覆蓋層，從而重建涂層的保護功能。MAO/N-16/蠟復(fù)合涂層在3.5% NaCl溶液中的腐蝕電流密度（I_corr）為5.764×10⁻⁹ A·cm^-2，保護效率為99.7%，與MAO/M-16/環(huán)氧樹脂涂層相似（9.7×10⁻⁹ A·cm^-2，99.3%）。

此外，涂層中也可以同時裝載無機緩蝕劑和有機緩蝕劑，以實現(xiàn)協(xié)同抗腐蝕作用。

在AZ31B鎂合金表面制備了厚度約5 μm的復(fù)合涂層（MAO/PA/Ce），植酸（PA）作為中間螯合劑增強了Ce顆粒和MAO層之間的結(jié)合強度。MAO/PA/Ce樣品的I_corr和R_P分別為1.24×10⁻⁷ A·cm⁻²和3.26×10⁵ Ω·cm²，而無涂層AZ31B合金的相應(yīng)值分別為7.90×10⁻⁵ A·cm⁻²和3.13×10² Ω·cm²，說明MAO/PA/Ce涂層具有優(yōu)異的防腐蝕性能。

將緩蝕劑封裝到容器中能夠?qū)崿F(xiàn)可控釋放，如微納米容器和微膠囊。在AZ31鎂合金上合成了Mg-Al層狀雙氫氧化物（LDH），然后用硬脂酸鈉（SS）、月桂酸（LA）和肉豆蔻酸（MA）封閉，使表面能下降，最終得到超疏水涂層（水接觸角>139°）。當(dāng)MA中的MoO₄²⁻通過離子交換轉(zhuǎn)化為LDH時，涂層表現(xiàn)出最好的自修復(fù)性能和耐腐蝕性能，I_corr僅為1.7×10⁻⁹ A·cm⁻²，比3.5% NaCl溶液中的純AZ31Mg（1.529×10⁻⁵ A·cm⁻²）低4個數(shù)量級。

一些天然聚合物，如殼聚糖和蛋白質(zhì)也可以用來攜帶緩蝕劑，其通常具有變形能力與刺激響應(yīng)能力。開發(fā)了一種復(fù)合涂層（MCSCe涂層），其內(nèi)層由MAO層組成，最外層是含有緩蝕劑（納米Ce氧化物）的多層殼聚糖（CS）。pH依賴性電荷行為（膨脹或收縮）和殼聚糖的遷移性賦予了混合多層涂層固有的自我修復(fù)潛力，對Mg-1Ca合金表現(xiàn)出優(yōu)異的防護能力，且具有比基體更好的細(xì)胞相容性。

多孔材料具有較寬的內(nèi)表面、較大的孔隙率和開放的功能窗口，因此被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、工程、力學(xué)、地球科學(xué)等眾多領(lǐng)域。根據(jù)結(jié)構(gòu)組分的不同，多孔材料可分為無機多孔材料（如沸石）、無機-有機雜化多孔材料（如金屬有機骨架）、有機多孔材料（如共價有機骨架、多孔芳香族骨架等）。

沸石吸附容量高、選擇性強、耐高溫性能優(yōu)異。在AZ31鎂合金上開發(fā)制備了一種負(fù)載陰離子F⁻，且具有均勻MCM-41型介孔二氧化硅納米容器（MSN）的鎳涂層。F@MSNs涂層合金的I_corr為1.10×10⁻¹⁰ A·cm⁻²，與鎂合金基體相比降低了3個數(shù)量級。

金屬有機框架（MOF）具有金屬螯合、離子交換和客體分子負(fù)載能力。在AZ31鎂合金上構(gòu)建了由聚己內(nèi)酯（PCL）和銅基MOF（HKUST-1）組成的混合涂層，并用葉酸（FA）改性。當(dāng)PBS接觸MOF時，MOF會降解并形成孔洞來容納PBS，從而減緩降解速度并實現(xiàn)對鎂合金的長期保護。 根據(jù)SBF中的電化學(xué)測試，I_corr從7.18±3.243×10⁻⁷ A·cm⁻²（裸鎂合金）降低至1.10±0.937×10⁻¹⁰ A·cm⁻² (Mg-PCL-MOF) 。

共價有機骨架（COF）具有可調(diào)控的結(jié)構(gòu)、定制的功能位點和規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)。迄今為止，基于COFs的鎂合金防腐涂層只有一例：在鎳改性的AZ31鎂合金表面制備了TiO₂/TpBD（一種COF）復(fù)合涂層。 作為光陽極，TiO₂/TpBD為鎳涂層提供直接保護，并通過光電化學(xué)陰極保護（PECCP）為鎂基體提供間接保護。3.5% NaCl溶液中的電化學(xué)測試結(jié)果表明，鎂合金的E_corr和I_corr分別為-1.50 V（vs. SCE）和7.08×10⁻⁶ A·cm⁻²。涂覆Ni涂層后，相應(yīng)參數(shù)分別為-0.33 V和3.43×10⁻⁶ A·cm⁻²。進一步與TiO₂/TpBD光陽極耦合后，Ni/TiO₂/TpBD層的E_corr降至-1.21 V，而I_corr在可見光下增加至6.96×10⁻⁵ A·cm⁻²，表明TiO₂/TpBD層可以通過陰極極化保護Ni層。雖然本案例并非自修復(fù)涂層，但COF的優(yōu)異性能使其在防腐蝕領(lǐng)域展現(xiàn)出突出的應(yīng)用潛力。因此，COFs將成為未來鎂合金自修復(fù)涂層領(lǐng)域亟待探索的新興熱點。

自修復(fù)動力學(xué)和持續(xù)時間通常采用掃描振動電極技術(shù)（SVET）進行研究，作為一種局部電化學(xué)技術(shù)，其通過實時原位檢測涂層中腐蝕電流的變化來評估涂層的自修復(fù)活性。如表3所示，在0.05 M NaCl溶液中，通過SVET測試鎂合金約13小時，表明CP-SFAC涂層具有很強的修復(fù)破損點的能力。未來可以結(jié)合多種技術(shù)來實現(xiàn)多功能檢測的目標(biāo)，例如在光照射下進行SVET技術(shù)來檢測光刺激響應(yīng)涂層的自修復(fù)活性；熱輻射與光學(xué)照片相結(jié)合以評估熱刺激響應(yīng)涂層在自修復(fù)過程中的形貌變化；采用原位拉曼技術(shù)實時檢測受損涂層的成分和結(jié)構(gòu)變化；應(yīng)用局部電化學(xué)阻抗譜技術(shù)（LEIS）在不同pH值下檢測自修復(fù)涂層在酸性或堿性環(huán)境下的響應(yīng)行為。