近年来，表面涂层技术已成为Mg-Li合金防护领域的重要研究方向。如图1和2所示，微弧氧化、电化学沉积和喷涂等涂层技术能够在Mg-Li合金表面制备氧化膜、有机/无机杂化涂层、疏液涂层（超疏水和超滑表面）和金属膜等。其中，微弧氧化和化学转化处理因其工艺简单和效率高而成为增强Mg-Li耐蚀性能的有效方法（图1a）。目前，化学转化策略在Mg-Li合金保护涂层制备中占据主导地位（图1b）。表面改性，尤其是电化学处理，在控制Mg-Li合金的腐蚀方面显示出显著的有效性。如图3所示，表面改性技术可根据所使用的能源类型分为机械、热、电化学或化学四类。电化学技术，包括电沉积、微弧氧化和阳极氧化等，因其可在室温或低温下操作而获得广泛应用。这些方法具有许多优势：最小化热变形，提高与Mg-Li合金的兼容性，精确控制涂层厚度、均匀性和附着力，增强耐磨性和可重复性，并适用于复杂几何形状。相比之下，机械技术，如喷丸强化，通过细化晶粒来改变表面，无需显著升温。高温技术，如激光表面熔化和激光冲击强化，则利用强烈的能量和压力来细化晶粒。总体而言，电化学技术是控制Mg-Li合金腐蚀最有效的表面改性方法。其它表面改性技术也具有各自的特点，但可能存在兼容性、防护效果、成本或加工效率等方面的挑战。

图1 Mg-Li合金腐蚀防护文献调研(2007-2023): (a)不同表面处理方法和 (b)不同涂层类型所占比例 

图2 Mg-Li合金防腐蚀涂层模型及成分

图3 基于不同能源策略的Mg-Li合金表面改性技术分类

2.1 稀土转化涂层

化学转化通过在Mg-Li合金表面形成氧化或不溶性无机膜保护层，增强其在腐蚀环境中的耐腐蚀性。该技术可通过浸渍、喷涂和涂刷等多种方法实现。这些保护膜不仅可以单独作为有效的腐蚀屏障，还可以作为进一步表面改性的基础，例如应用油漆、清漆或其它保护涂层。稀土转化（rare-earth conversion coaing, RCC）处理作为一种极具前景的替代方法，旨在提高Mg-Li合金的耐腐蚀性，取代传统的基于铬酸盐的处理工艺。该技术利用稀土化合物盐作为转化溶液，在金属-电解质界面诱导形成低溶解度的绝缘屏蔽层，有效抵御腐蚀侵蚀。RCC工艺摒弃了有毒的铬化合物，与传统的基于铬酸盐的处理方法相比，具有显著的可持续性和生态优势。RCC具有广泛的适用性，多种稀土盐（Ce、La、Nd、Sm和Eu）及其化合物（硫酸盐、氯化物）均可用于制备转化溶液。RCC的类型和优点，单一稀土盐具有处理简单、实施成本较低的优点。然而，其成膜时间较长，所制备薄膜存在裂纹，需要进一步改进。

复合稀土盐溶液是在溶液中加入膜促进剂和强氧化剂，可以有效解决单一稀土盐RCC存在的问题，提高膜质量、减少成膜时间并减少裂纹形成（表1）。大量研究证实了RCC在增强镁锂合金耐腐蚀性方面的有效性。然而，RCC膜常常存在厚度不均匀问题，影响其保护效果。针对RCC薄膜中存在的厚度不均匀、结构松散和裂纹形成等问题，未来的研究应优先予以解决。优化工艺参数，如溶液成分、处理温度和时间，是潜在的解决方案之一。阐明RCC膜形成机制对提升其长期耐腐蚀性能至关重要。深入研究薄膜形成过程中的化学和物理机制，将为薄膜成分和制备策略的优化提供指引，最终制备出更加耐用、有效的涂层。开发快速高效的转化工艺，同时最大限度地减少基体腐蚀，仍然是亟待解决的关键挑战。探索替代热源、采用微波辅助方法以及优化溶液组成，都是实现更快的薄膜形成和最小化基体腐蚀的潜在途径。

表1 镁锂合金表面转化涂层类别和腐蚀性能对比

2.2 微弧氧化（MAO）涂层

MAO涂层赋予镁合金优异的防腐和抗磨损性能，使其在航空航天、电子产品等领域具有广阔的应用前景。然而，Mg-Li合金中的Li含量对MAO涂层的微观结构和性能产生显著影响，导致涂层防腐蚀性能下降。Li的较高活性使其容易参与火花放电，导致MAO涂层孔径增大、结构疏松，从而降低涂层的防腐蚀性能。此外，高Li含量Mg-Li合金在MAO过程中存在诸多挑战，例如，电解液和工艺参数的选择更为关键。此外，还可以通过引入SiC、CeO等功能离子，有效降低MAO的孔隙率。深入研究这些关键因素，优化MAO涂层的制备工艺，是提高Mg-Li合金MAO涂层防腐蚀性能的关键。

为了改善MAO的多孔性，图4和表2详细总结了有效解决途径：在电解质中添加适量的添加剂，例如表面活性剂、增稠剂等，可以改变MAO的表面形态，降低孔隙率。微孔密封处理可进一步增强MAO陶瓷膜对金属的保护，有效解决因孔隙引起的失效问题。原位水热沉积、溶胶-凝胶处理和化学镀等技术可与MAO结合，制备高耐蚀的涂层。这些密封方法通过填充或堵塞微孔，降低离子渗透和后续腐蚀风险。其优异性能得益于MAO层微孔的高比表面积，促进与其它表面涂层的机械互锁，形成坚固的多层结构。然而，MAO也存在一些固有的局限性。虽然微孔有助于涂层粘附，但它们也导致涂层失效的主要风险，例如在恶劣的腐蚀环境下出现冒泡、剥落和附着力丧失等现象。为进一步提升MAO涂层的性能和应用范围，未来的发展方向应关注以下几个方面：深入研究新型表面活性剂、增稠剂等添加剂的结构和分子构型，探索其对MAO涂层表面形态和孔隙结构的调控作用。研究MAO涂层与其它表面处理技术，例如激光处理、电镀和喷涂等技术的复合应用，构建多功能、高性能的复合涂层体系。综合发挥不同技术优势，赋予涂层更加优异的综合性能，拓展MAO涂层的应用领域。

图4 影响MAO涂层性能的关键参数

表2 电解质类别和工艺参数对微弧氧化涂层耐蚀性的影响

镁锂合金因其强度低、耐蚀性差等固有缺陷，限制了其在工程领域的广泛应用。尽管镁锂基底表面处理技术取得了一定进展，但仍面临诸多挑战。例如，化学转化涂层厚度不足、耐磨性和防腐蚀性能有限，仅能短期减缓腐蚀，需进一步优化。MAO工艺生成的陶瓷膜存在微裂纹和微孔，易受腐蚀离子侵蚀，需额外的密封处理。此外，镁锂合金的高反应性和易腐蚀性也增加了电沉积工艺难度，预处理不当会导致沉积层附着力差，影响涂层效果和寿命。尽管在镁锂合金防护涂层的开发方面取得了显著成果，但制备工艺复杂性和长期可靠性问题仍然是其应用的主要障碍。为克服上述挑战，未来研究方向应聚焦于开发以下制备方法：

（1）简化工艺：优化涂层制备和维护流程，降低镁锂合金的应用成本。例如，冷喷涂等技术无需高温熔化涂层材料，可实现快速、节能沉积。此外，自修复涂层，如含聚合物或嵌入式修复剂的涂层，能够显著减少维护需求，延长使用寿命。

（2）提高稳定性：增强镁锂合金在各种环境下的长期耐腐蚀性。多层涂层结构能够有效提升防护性能。例如，致密内层（如Al₂O₃)提供阻隔作用，多孔外层（如TiO₂)实现自清洁和疏水性，形成协同保护。

（3）拓展多功能性：根据应用需求定制涂层功能，拓宽镁锂合金的应用领域。例如，医疗器械涂层增加抗菌功能，汽车零部件涂层增加耐磨功能，以展现材料的适应性。

（4）提升耐久性：增强涂层在恶劣环境下的耐用性，延长使用寿命。优化预处理技术（如激光纹理化）以提高涂层附着力，并开发无裂纹涂层。