TC11钛合金表面微弧氧化-喷涂复合超疏水涂层的抗冻防腐协同设计与性能研究

本文创新性地采用微弧氧化（MAO）与喷涂技术联用策略，在TC11钛合金表面构建了兼具强附着力与多功能性的超疏水复合涂层。通过MAO制备多孔陶瓷中间层，再喷涂氟化二氧化硅纳米颗粒（SiO2 NPs-PFDTES）与环氧树脂（EP），获得接触角达155.2°的超疏水表面。该涂层阻抗模量|Z|0.01提升1-2个数量级，腐蚀抑制效率（η）高达98.5%，并通过降低导热性、接触面积和成核位点实现显著抗结冰效果，为航空金属表面防护提供了新思路。

　　

Highlight

超疏水涂层凭借"零能耗"与"多功能"特性，在防冰领域展现出巨大潜力。本研究通过微弧氧化（MAO）与喷涂技术联用，在TC11钛合金表面构建了陶瓷中间层/氟化二氧化硅（SiO₂ NPs-PFDTES）复合涂层，其卓越性能表现为：

表面特性

• 超疏水性能：接触角（WCA）达155.2±0.2°，滑动角（SA）仅1.1±0.1°

• 元素分布：XPS证实表面存在大量-CF₂-和-CF₃基团（图3）

防腐机制

电化学测试显示：

• •

  阻抗模量|Z|_0.01提升1-2个数量级

• •

  电荷转移电阻（R_ct）显著增加

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  腐蚀抑制效率（η）高达98.5%

抗结冰原理

动态结冰实验揭示三重防护机制：

1?? 低导热性延缓热传导

2?? 微纳结构减少固-液接触面积

3?? 表面能垒抑制冰晶成核

Conclusion

该MAO-喷涂复合策略成功平衡了涂层附着力与功能性，为航空钛合金表面防护提供了创新解决方案。

CRediT作者贡献声明

第一作者Changxin Lai负责论文撰写与修改；Guo Yi开发方法论；通讯作者Chuanbo Zheng统筹项目并获取经费；其他作者分别参与实验、数据分析和文稿修订。

（注：翻译严格保留专业术语如MAO、WCA、SA等英文缩写，使用_{/^{规范表达化学式，并采用项目符号提升可读性）}}