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目前，金属表面的保护涂层种类很多，但由于单层涂层自身特性或制备方法的限制，造成单层涂层不能较好的保护金属基体。本论文针对金属表面单层保护涂层的一些不足，在碳钢表面设计一种复合涂层，并将仿生的超疏水膜层应用到复合涂层表面,以提高碳钢的耐蚀性。首先，采用化学镀和溶胶-凝胶技术在碳钢表面依次制备Ni-P镀层、TiO2/ZnO涂层。其次，利用十六烷基三甲基溴化烷（CTAB）在热处理时易分解的特性，在复合涂层(Ni-P)/(TiO2/ZnO)表面制备具有不同粗糙度的粗糙表面，然后用疏水低表面能物质对粗糙表面进行修饰。采用多种测试技术对复合涂层样品的接触角、物相、化学组成、形貌和耐蚀性能进行了测试表征。结果表明，制备出的复合涂层都大大提高了碳钢基体的耐蚀性。其中，Ti与CTAB摩尔比为1/2、1/1和2/1的复合涂层均具有超疏水性，而Ti与CTAB摩尔比为4/1的复合涂层只具有疏水性，其接触角值约为120±3o。然而，电化学结果表明，Ti与CTAB摩尔比为2/1和4/1的复合涂层具有较好的耐蚀性，这说明超疏水性性能优异的样品并不一定就具有较好的耐蚀性。同时，本文对复合涂层在灭菌海水中的的腐蚀机理进行了分析。在制备出超疏水复合涂层的基础之上，本文对超疏水复合涂层的耐蚀动力学进行了研究。将超疏水复合涂层样品浸泡到灭菌海水中不同的时间，对其疏水的稳定性、组分、微观形貌和耐蚀性进行了分析表征。结果表明，在空气中，超疏复合涂层样品具有比较稳定的超疏水性，而将样品浸泡到海水中24h内，其超疏水性能下降，并随着浸泡时间的增加而变为疏水复合涂层。微观形貌和组分分析结果表明，浸泡到海水中的样品表面存在轻微的破坏和水解。但是，电化学数据显示，浸泡到海水中168h后的复合涂层样品仍具有较好的耐蚀性能。通过腐蚀机理分析，推测是复合涂层内部的TiO2/ZnO密封的Ni-P镀层起了关键作用。在上述的研究中发现超疏水性能好的样品，其耐蚀性能并不是最优。因此，本文又调查研究了一些具有超疏水和疏水性表面的复合涂层的耐蚀性能。结果表明，超疏水样品的耐蚀性并不比疏水样品优异。荷叶实验和浸泡实验结果表明当超疏水性的滚动特性能发挥作用时，才能显示出超疏水在防腐上的优势。腐蚀机理分析结果显示复合涂层中的粗糙表面可能扮演双重角色。