AA2024-T3铝合金具有比强度高、导电性、导热性好等优点,在航空航天领域有着广泛应用,但铝合金中某些第二相颗粒的存在降低了铝合金的耐蚀性能。铝合金表面涂覆有机防腐涂层是一种有效防护手段,其中铬酸盐涂层应用最为普遍。但是由于铬酸盐具有高毒性,无铬涂层的开发成为航空铝合金防腐研究的热点方向。在铬酸盐替代物中,稀土阳离子与有机配体结合形成的稀土有机缓蚀剂具有广阔的前景。本文选取两种新型稀土有机缓蚀剂(酒石酸铈和肉桂酸铈)和稀土无机缓蚀剂(硝酸铈)分别添加到环氧涂层,研究含有不同铈盐的环氧涂层对AA2024铝合金的保护作用以及稀土有机缓蚀剂在涂层中的作用机理,并在此基础上对AA2024铝合金基体进行硅烷预处理以提高涂层的整体防护性能。采用电化学交流阻抗技术研究了涂层/铝合金试样在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过增重率测试、傅立叶红外光谱测试、差式扫描量热法研究铈盐对环氧涂层物理化学性能的影响;利用X射线光电子能谱、电感耦合等离子质谱等测试手段对涂层中铈盐的缓蚀过程与机制进行研究。主要得到以下结论:1.与环氧清漆涂层相比,含酒石酸铈的环氧涂层对铝合金基体的保护作用明显增强,随着酒石酸铈含量的增加(0 wt%、1.5 wt%、3 wt%、5 wt%),试样的低频阻抗增大,涂层整体防护性能提高。这是由于在腐蚀性溶液渗透穿过涂层的过程中,涂层中释放的Ce3+随着水分的传输迁移到达基体表面,当铝合金基体发生腐蚀时,阴极微区pH升高,在OH-和02作用下部分Ce3+被氧化成Ce4+,于基体表面生成铈的氧化物(Ce203、Ce02)和氢氧化物(Ce(OH)3、Ce(OH)4)膜层,从而抑制基体腐蚀的进一步扩展和新腐蚀区域的出现。2.添加稀土肉桂酸铈(5 wt%)和酒石酸铈(5 wt%)的环氧涂层比添加硝酸铈(5 wt%)的涂层对铝合金基体的保护性能更好。肉桂酸铈和酒石酸铈在水中的溶解度远低于硝酸铈,在涂层中作为填料能够有效阻塞涂层中存在的缺陷,使涂层孔隙率低,屏蔽性能增强。当添加酒石酸铈和肉桂酸铈的环氧涂层吸水后,铈离子从涂层中以较低速率缓慢释放,可以在较长时间内对铝合金基体的腐蚀起到抑制作用。酒石酸铈和肉桂酸铈对环氧涂层防护性能的改善没有显著差别。3.铈盐中的铈离子(Ce3+)可影响环氧树脂固化过程中聚合物的交联度和网络结构。加入铈盐后涂层的玻璃化转变温度提高,Ce3+可促进环氧环开环期间的有机聚合,使涂层中聚合物的交联程度增加,涂层致密性增加,孔隙率降低,因此涂层整体防护性能提升。4.在硅烷预处理液中添加酒石酸铈,对铝合金表面进行硅烷预处理,然后再涂覆含酒石酸铈(5 wt%)的环氧涂层。铝合金基体与硅烷膜之间形成强有力的Al-Si-O键,显著提升了涂层与基体的结合力。与基体表面未进行预处理的情况相比,涂层附着力提高近6Mpa,试样的低频阻抗(|Z|0.01Hz)比无硅烷预处理膜时提高一个数量级,涂层防护性能得到明显提升。