镁合金腐蚀研究进展（44）-镁合金表面原子层沉积Ta₂O₅/MAO复合涂层耐蚀性能

 镁合金微弧氧化（MAO）表面具有许多微孔和微裂纹。腐蚀性离子通过通孔侵入MAO/基体界面，导致电偶腐蚀。因此，通常需要构建顶层进行密封处理来进一步提供保护。

    与水合反应，碱处理，无机和有机填充材料等方法相比，具有自限性和自饱和特性的原子层沉积（ALD）技术可以实现单原子层数量级的膜厚。并且在具有大纵横比的三维结构上实现了完全均匀的保形膜覆盖。因此，可以利用ALD技术密封MAO涂层的表面微孔。据报道，钽（Ta）比目前使用的不锈钢和钛合金更具抗腐蚀性和生物相容性，尤其是多孔Ta金属或具有高孔隙率，合适的孔径和三维结构特征。Ta金属的良好的耐腐蚀性和生物相容性与外层致密的氧化物密切相关。

    在这项研究中，通过ALD技术在MAO涂覆的镁合金AZ31上制备了致密的Ta2O5纳米薄膜，以密封微孔并提高耐蚀性和生物相容性。

    结果表明，采用ALD技术在MAO涂层上沉积的Ta2O5纳米薄膜实现了均匀分布和对MAO涂层中的微孔和微裂纹的有效密封；纳米薄膜中的Ta2O5主要以非晶态的形式存在；复合涂层的自腐蚀电流密度与MAO涂层相比，降低了三个数量级。

    该项工作“In vitro corrosion resistance of a Ta2O5 nanofilm on MAO coated magnesium alloy AZ31 by atomic layer deposition”发表在《Bioactive Materials》（5(1), 2020: 34-43）（https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2019.12.001）。第一作者为山东科技大学硕士研究生李长阳和于池，通讯作者为山东科技大学曾荣昌教授和中科院微电子所(嘉兴)张柏诚研究员。

Fig. 1 Schematic illustration of MAO/Ta₂O₅ coating through ALD for (a) 1 and (b) 500 cycles and (c) the reaction equation of Ta₂O₅.

Fig. 2 SEM images of (a) MAO and (b, c) MAO/Ta₂O₅ coatings; elemental mapping images of (d) Mg, (e) O, (f) Ta, (g) P, (h) Na, and (i) C for MAO/Ta₂O₅ coating

Fig. 3 XPS survey scan of (a) MAO/Ta₂O₅ coating and high resolutions of the (b) Ta 4d, (c) Ta 4f and O 2s, (d) O 1s, (e) N 1s and (f) C 1s peaks.

Fig. 4 PDP curves of (a) substrate, (b) MAO coating and (c) MAO/Ta₂O₅ coating in Hank’s solution.

Fig. 5(a) HER curves and (b) partial enlargement HER images of substrate, MAO coating and MAO/Ta₂O₅ coating immersed in Hank’s solution for 294 h.