常州大学王莹副研究员团队：TC4钛合金表面微弧氧化超疏水膜的制备及耐腐蚀性能

2026-02-02 14:45:14 作者：中国表面工程来源：中国表面工程分享至：

TC4钛合金相对于其它合金，具有质量轻、比强度高、弹性模量低、生物相容性好等被广泛应用。但是纯钛合金在与其它金属一起使用时容易发生电偶腐蚀，并且在一些苛刻条件下仍然难以使用。

常州大学王莹副研究员团队在《中国表面工程》2025年第38卷第6期发表研究论文《TC4钛合金表面微弧氧化超疏水膜的制备及耐腐蚀性能》，通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面构建微纳米结构,结合低表面能物质十八烷基三甲氧基硅烷表面修饰,在TC4钛合金表面构建了长效耐腐蚀超疏水复合膜，为钛合金的表面腐蚀防护提供一定的实验依据和理论基础。

引用格式

王莹, 户宁波, 张燕, 宋仁国, 刘麟, 袁宁一, 丁建宁. TC4钛合金表面微弧氧化超疏水膜的制备及耐腐蚀性能[J]. 中国表面工程, 2025, 38(6): 315-324.

WANG Ying, HU Ningbo, ZHANG Yan, SONG Renguo, LIU Lin, YUAN Ningyi, DING Jianning. Preparation and Corrosion Resistance of Micro-arc Oxidation Superhydrophobic Film on TC4 Titanium Alloy Surface[J]. China Surface Engineering, 2025, 38(6): 315-324.

创新点

本文采用简单、环保的微弧氧化技术在TC4钛合金表面构建微纳米结构，结合低表面能物质十八烷基三甲氧基硅烷修饰进行封孔，并赋予其低表面能，在TC4钛合金表面构建了长效耐久的超疏水涂层，大大提高了钛合金的耐腐蚀性能。

重要结论

通过微弧氧化技术在 TC4 钛合金表面构建了以锐钛矿和金红石 TiO₂ 为主要成分的陶瓷膜，阻挡了水和腐蚀性离子的侵入，使钛合金的耐腐蚀性能有所改善。与钛合金基体相比，其腐蚀速率下降了 1 个数量级，自腐蚀电流密度下降了近 2 个数量级，自腐蚀电压正移 0.416 V。

将微弧氧化技术和低表面能物质 OTMS 表面修饰相结合，在 TC4 钛合金表面构建了具有微纳米级粗糙结构的超疏水膜层，水和腐蚀性离子难以侵入基底，从而使钛合金具有优异的长效耐腐蚀性能。与钛合金基体相比，其腐蚀电流密度降低了近4 个数量级，自腐蚀电压正移动 0.934 V，且在3.5wt.%的 NaCl 溶液中浸泡一周和在空气中暴露一周后，自腐蚀电流密度仍能分别达到 2.555×10⁻⁹和 2.698×10⁻⁹ A·cm⁻²。

前景与应用

微弧氧化结合表面封孔技术获得具有优异耐腐蚀性能的钛合金表面，可以广泛应用于航空航天、医疗器械以及海洋装备等多个领域，特别是在船舶舰艇、海洋平台、临海设备等海洋装备中的应用。

课题组简介

团队带头人

丁建宁

扬州大学党委书记、二级教授、博士生导师。江苏省光伏产业链首席科学家。中国微米纳米技术学会会士，江苏省333一层次人才，新世纪百千万国家级人才，享受国务院政府特殊津贴专家，江苏省光伏科学与工程协同创新中心主任、国务院学位办批设的面向国家光伏产业特殊需求博士人才培养项目负责人、中国机械工程学会摩擦学分会常务理事、固体润滑国家重点实验室学术委员会委员。长期从事光伏等新能源技术及装备、微纳制造、智能柔性机械电子系统、表界面科学与工程等研究。坚持从材料、结构、制造工艺到装备一体化理念，基础与工程研究并重，以光伏全产业链（材料、电池片、组件）工程难题为导向，开展机械、材料与能源的学科交叉研究。在推动光伏产业技术进步方面取得系统的创造性成就，为中国光伏产业跨越式发展做出贡献。同时，在低温储能、燃料电池等方面开展了广泛的研究。在国内率先开展微机械设计基础研究，取得了具有国际领先水平的研究成果，极大地推动了我国微型机械研究的发展，被同行专家认为“当推国内之首”、“具有拓展新领域的工作”。主持与完成国家自然科学基金重点、科技部863、国家重点研发计划等项目30余项；发表论文600余篇，其中Nature 1篇、Science 2篇；制定国家标准2件；出版《高效晶体硅太阳能电池技术》（获图书奖二等奖）、《新型薄膜太阳能电池》等编著作7部；授权发明专利300余件；获亚洲光伏成就奖，国家科技进步奖二等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项，省部级科学技术特等奖1项、一等奖4项，中国专利银奖1件；获何梁何利技术创新奖，江苏省专利发明人奖、江苏省创新争先奖章、中国产学研合作促进奖等。

论文主创

王莹

常州大学，博士，硕士生导师，中国机械工程学会摩擦学分会第十届和第十一届委员会委员、中国机械工程学会表面工程分会青年学组特邀专家、江苏省机械工程学会摩擦学分会委员会委员、江苏省光伏科学与工程协同创新中心第二届理事会理事等。主要从事微纳材料设计与制备、功能涂层、材料表面损伤与防护等方面研究，在Tribology International、Friction、ACS Applied Materials & Interfaces、Surface & Coatings Technology、JPCC、Langmuir、Colloids and Surfaces A、Materials Letters, Tribology Letters、摩擦学学报、中国表面工程等国内外著名专业学术期刊上发表SCI/EI论文70余篇，获得发明专利10余件，主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金、江苏省自然科学基金等基金项目10余项，获中国石油和化学工业联合会科学技术奖二等奖1项。团队的研究方向主要覆盖材料、机械、物理、化学等学科。研究内容围绕碳中和技术，包含表面科学与工程，光伏材料、组件及装备，储能技术及装备，综合能源系统及装备、柔性传感器、柔性致动器、智能机械装置等。

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