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工业上常用铬酸盐钝化工艺来进一步提高锌层的耐腐蚀性能,但由于铬酸盐中的六价铬对人体和环境造成危害而逐渐被禁止使用。各种环境友好的无铬钝化技术成为研究热点,以替代传统的铬酸盐钝化。无铬钝化的主要原理是在锌层表面形成一层钝化转化膜,以隔绝环境中的腐蚀介质与锌层接触。这层转化膜的耐腐蚀性能主要取决于膜层厚度、致密性及完整性。由于所制备的无铬钝化膜往往存在较多裂纹或微孔等缺陷,其耐腐蚀性能难以达到使用要求。超疏水膜层技术是在材料表面形成一层超疏水膜层,使水或溶液难以将材料表面润湿,阻止水或溶液与基体接触,也可以起到防腐蚀的作用。基于此,本论文尝试将超疏水膜层技术和无铬钝化技术相结合,采用两种设计思路:一是在锌层表面构筑ZnO粗糙结构,然后再覆盖一层SiO2疏水改性膜层;二是通过调整工艺制备一定粗糙度的TiO2化学转化膜,再对其进行疏水改性。通过这两种方式在锌层表面构筑耐腐蚀性好的疏水膜层,并对其腐蚀行为进行分析研究。主要研究结果如下:采用水热法以N,N二甲基甲酰胺（DMF）溶液为成核促进剂、锌基为锌源在锌层表面制备了具有不同粗糙度的ZnO粗糙结构。通过控制水热温度和水热时间,在锌层表面可构筑出下层为纳米棒、上层为纳米棒或纳米管或纳米线的双层粗糙结构。采用以正硅酸乙酯（TEOS）为SiO2先驱体、六甲基二硅氮烷（HMDS）为改性剂的低表面改性溶液对粗糙结构锌层进行低表面改性,可在表面形成一层SiO2低表面能凝胶膜。改性溶液中的TEOS通过水解可在膜层上形成-O-Si-O-三维网络;HMDS通过水解提供疏水的甲基基团。当HMDS/TEOS摩尔比为2时,TEOS水解产物Si（OH）4与HMDS水解产物Si（OH）（CH3）3达到最佳配比,有利于在锌层表面的粗糙结构上形成致密疏水基团覆盖层。当水热温度80 oC、水热时间24 h时,在锌层表面可获得纳米棒/纳米管微纳复合粗糙结构,膜层粗糙度达17.7μm,经低表面能改性后,膜层水接触角达到159o且滚动角为3o,表现为典型荷叶效应。该具有荷叶效应超疏水膜层极化曲线腐蚀电流密度达2.27×10-4μA/cm2,膜层空气层电容n值趋于1,交流阻抗值达107?cm2量级,呈现近似纯电容的特性,这层空气层存在于膜层表面以隔绝腐蚀介质的渗入,阻碍腐蚀的发生,显示出优异的耐腐蚀性能;而具有ZnO纳米棒/纳米棒或纳米线双层粗糙结构试样改性后锌层改性后,具有超疏水性能,但膜层滚动角达到180o,具有很强的水粘附性,表现为典型的玫瑰花效应。这类具有玫瑰花效应超疏水膜层的电化学阻抗及膜层电容低,其极化曲线腐蚀电流密度比仅未处理的纯锌稍好或相当,不能有效提高基体的耐腐蚀性能。虽然玫瑰花效应的超疏水膜层具有超疏水性能,但因其表面存在大量微小亲水区域,对液滴起到钉扎作用。当将其浸入腐蚀溶液中,腐蚀介质可以通过膜层微小亲水区域快速渗透穿过膜层,使基体发生腐蚀。因此,要提高锌层耐腐蚀性能,应在锌层表面构筑具有荷叶效应的超疏水膜层。具有荷叶效应超疏水膜层在单频EIS腐蚀试验过程分为三个阶段:第一阶段为稳定的超疏水状态,从腐蚀浸泡开始至5150 s,膜层保持超疏水状态且处于稳定的Cassie状态,溶液与膜层间存在一层稳定的空气层隔绝腐蚀介质的渗入;第二阶段为超疏水失稳状态,超疏水膜层的阻抗出现跳崖式下降,少量腐蚀介质渗入膜层,空气层被破坏消失,膜层逐渐被润湿,转为Wenzel状态,膜层对锌层的保护作用迅速降低;第三阶段为失去疏水状态膜层后的重新稳定状态,在经过8000 s的浸泡后,膜层的电化学阻抗和相位角逐渐趋于重新平衡,膜层已经被腐蚀溶液完全润湿,转为亲水状态,膜层失去保护作用。具有荷叶效应超疏水膜层在腐蚀过程中一旦膜层空气层破坏,其对锌层的保护作用就迅速失去。采用硫酸钛为钛源、双氧水为成膜促进剂,调节钝化时间,在锌层表面形成一层由TiO2/Ti（OH）4、ZnO/Zn（OH）2组成的膜层,其中TiO2以纳米颗粒的形式大量散布于锌层表面,而Zn（OH）2/ZnO则平铺于表面。随着钝化时间增加,膜层逐渐增厚并产生微裂纹,裂纹逐渐加宽加长而使膜层出现跷起剥落,降低了膜层的致密性。转化膜层的粗糙度随钝化时间增长而增加,而膜层的耐腐蚀性随钝化时间先增加后减少,钝化1 min转化膜表现出最好的耐腐蚀性能,表明膜层的耐蚀性能由膜层的厚度和致密度决定。将具有TiO2转化膜锌层浸入HMDS/TEOS低表面能溶液疏水处理后,在表面形成一层疏水的SiO2凝胶膜。膜层疏水性随着TiO2转化膜层的粗糙度增加而增大。膜层疏水改性可以提高膜层的耐腐蚀性能。在腐蚀初期,膜层耐腐蚀性能由膜层疏水性决定;随着腐蚀时间的延长,膜层耐腐蚀性能主要由膜层致密性及厚度所决定。在单频EIS腐蚀浸泡试验中,钝化1 min疏水改性膜层的交流阻抗值随浸泡时间会缓慢下降,浸泡60000 s后交流阻抗值仍有3000Wcm2,对锌层仍保持一定的腐蚀保护作用。疏水改性转化膜层在长时间腐蚀浸泡时,腐蚀介质会逐渐穿过表层低表面SiO2膜至底层TiO2转化膜层,但由于底层TiO2转化膜本身具有一定的耐腐蚀性能,故在长时间浸泡腐蚀时可表现出更稳定的耐腐蚀性能。