硅基氧化膜和氧化铝多孔膜作为铝及其合金器件的表面防护层具有孔隙率大、厚度小的特点,限制了其在金属基体的腐蚀防护领域的应用。在铝合金材料得到广泛应用的今天,单一结构膜层难以满足多变环境中的材料防腐需求。研究改性硅基氧化膜层、孔结构可控生长膜层及硅胶束填充孔结构复合膜层,对于铝合金表面氧化膜层改性研究以及提升其耐蚀性都有重要的意义。本论文的主要内容包括铝合金表面硅基氧化膜、疏孔/无孔氧化铝膜和硅胶束渗透孔结构膜层的制备,并研究其作为壁垒型防护膜层在3.5 wt.%Na Cl溶液中对基体的电化学腐蚀防护行为。论文的主要内容如下:1.以正硅酸乙酯(TEOS)、苯胺甲基三乙氧基硅烷(KH42)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为前驱体,二元自组装制备硅基氧化膜层。经热处理后获得的KH42或KH550改性硅基氧化膜层,其结构致密度和成膜完整性均有效提高。含大分子量基团的KH42改性硅溶胶适用于低粘度、低温热处理成膜,且膜层较薄;含长链基团的KH550改性硅溶胶适宜的成膜温度较高(180℃)。以KH550含量为0.89wt.%溶胶成膜,膜层平整,缺陷较少。O-Si-R改性硅基氧化膜层试样在腐蚀液中具有良好耐蚀性和稳定性。相对于铝合金基体,含涂层试样的自腐蚀电位正移100~300 m V,自腐蚀电流密度可低至0.02074μA/cm2。2.分别以固相/液相的方式掺杂硅溶胶,制备含氧化物的硅胶束,缩聚制备非均相复合溶胶并在铝合金表面制备增强硅基氧化膜层。前者胶束容易聚沉,成膜厚度增大,有助于提高对具有复杂形貌基体的覆盖率,Si O2纳米颗粒掺杂制备的膜层试样Icorr为156.4 n A/cm2;与Si O2纳米颗粒包覆-聚合形成胶束不同,后者在金属基体表面具有较好的附着性,试样表面保持基体原有的微观形态。改性硅基氧化膜层结构中的异相氧化物含量增加能够提高成膜完整性,从而总体提高膜层对基体的腐蚀防护性,研究发现后者制备的含Ti O2改性膜层耐蚀性最好:自腐蚀电位为-0.657 V,自腐蚀电流密度为5.15 n A/cm2。3.以TEOS、KH550和MWCNTs-R为前驱体或反应物三元复合制备含多壁碳纳米管的硅胶束,在铝合金表面成膜并研究其耐蚀性和热稳定性。溶胶体系的粘度(1.5~2 m Pa·s)呈现ηKTM>ηKTM-OH>ηKTM-COOH规律。固化后纳米颗粒存在内层镶嵌和外层附着两种形式,膜层阻抗值降低(<1 M?·cm2)。KTM膜层(1.446μm)表面能降低(85°),不规则构型纳米颗粒镶嵌膜层试样的耐蚀性呈现Icorr-KTM>Icorr-KTM-OH>Icorr-KTM-COOH规律,对铝合金基体提供稳定防护性能,KTM-COOH膜层试样具有最佳耐蚀性(0.01267μA/cm2)。4.在硫酸系电解液中于铝合金表面纵向生长小孔径结构,在硼-硫酸基电解液中于铝合金表面生长疏孔结构,研究其横向和纵向生长的影响因素及其耐蚀性。在铝合金表面低温制备小孔径(7~9 nm)氧化铝结构,孔结构分布均匀。以2~3 A/dm2制备的SAA孔结构(20~30μm)硬度为94.3 k Pa,封闭后具有优异的耐蚀性(0.5~2 n A/cm2)。而以1.5 A/dm2生长的BSAA孔结构厚度(8~9μm)的耐蚀性降低(19.2 n A/cm2),但硬度提高(144 k Pa)。孔结构呈现六边形的多重孔包覆支撑框架,在腐蚀环境中表现出较好的耐蚀性和稳定性。经沸水封闭后,分层氧化铝层能够对基体提供多重保护。壁垒层表面为疏孔致密结构(<1×1015个/m2),温致溶解反应导致孔径增大(10 nm)。电极/电解液界面双离子层影响孔结构纵向-横向生长,在恒流阳极氧化过程中壁垒层表面存在收缩-平行的取向生长行为。有机酸对膜层的溶解反应较低,分步控压制备孔结构表面孔密度(<1×1015个/m2)和厚度降低(<6.5μm),但耐蚀性提高(0.4376 n A/cm2)。温度对疏孔结构试样耐蚀性的影响主要跟氧化物组成结构及环境有关,在20℃环境中试样具有最佳耐蚀性,但在30℃环境中具有最佳热力学稳定性,经水合-脱水制备三层叠加混合氧化膜层更具有耐蚀性。6.以改性硅基胶束对氧化铝孔结构通过铺展或者渗透-键合作用在铝合金表面构成氧化物复合膜层。在弱酸性溶胶体系中,胶束交联度较大,混合氧化物复合膜层能够有效覆盖多孔结构表面。小粒径团聚硅胶束在孔结构中填充使得膜层防护性能提升,Ti O2改性硅胶束对孔结构渗透并铺展热处理成膜,孔结构内外含Ti O2组份能够为膜层提供一定缓蚀能力。总体来说,经高温热处理制备的试样在3.5 wt.%Na Cl中的开路电位(约0.1 V)与氧化铝疏孔结构相比正移,复合膜层与孔结构膜层相比,自腐蚀电流密度降低(<0.486 n A/cm2),膜层阻抗值达到358 M?·cm2。