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铝合金和镁合金是应用最广泛的轻合金结构材料,然而其化学性质活泼,易被腐蚀。为提高轻合金的腐蚀防护能力,适当的表面处理是非常必要的。在表面处理技术中,超疏水防护膜可以最大限度减缓腐蚀介质与金属基底的接触,从而有效提高金属的耐蚀性能,被认为是一种有前景的新型防护技术。然而,现已报道的金属超疏水表面的制备方法存在制备过程复杂、化学试剂繁多、污染环境等缺点,另外,所制备的防护涂层耐久性和稳定性不理想。为解决上述问题,本文提出了两种工艺简单、使用化学试剂少、环境友好的超疏水表面构筑工艺:沸腾稀土盐溶液浴-硬脂酸修饰工艺和F/Zr化学转化-沸水封闭-硬脂酸修饰工艺。采用视频接触角测量仪(OCA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能量色散谱仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)表征了超疏水表面的润湿性、形貌和化学组成,并据此分析了成膜过程机理。利用电化学方法和腐蚀介质浸泡实验考察了表面的耐蚀性能;高速液滴冲击实验测试其抗水冲击性;模拟污染物测试其自清洁性;以及探究其在实验室模拟环境(化学介质、紫外光照、高温、摩擦磨损、沸水)和自然大气环境下的疏水稳定性和耐久性。此外,发现无机氟盐/硬脂酸盐超疏水复合涂层在循环“UV照射-真空放置”中能实现润湿性可逆转换,并探究了在5次循环过程中的润湿行为和润湿性可逆转换机制。主要工作如下:(1)采用沸腾稀土盐溶液浴-硬脂酸修饰法在高强铝合金表面制备了稀土超疏水防护膜。CA测试显示表面水接触角约157.5°;FESEM结果显示表面呈“蒲公英”纳米球和卷曲纳米须形成的分层粗糙结构;XPS和FTIR分析表明,超疏水表面主要组成为硬脂酸铝和硬脂酸钐,这大大降低了表面能,导致表面的超疏水性;电化学阻抗谱结果表明,稀土超疏水表面的膜层电阻高于400 kΩcm~2,对基底具有良好的防护作用;实验室模拟环境(包括化学介质,紫外线照射,高温和摩擦磨损)测试,表明稀土超疏水防护膜具有良好的化学稳定性、耐紫外光照、耐高温和耐摩擦磨损性能。(2)利用F/Zr化学转化-沸水封闭-硬脂酸修饰工艺,在高强铝合金表面制备了无机氟盐/硬脂酸盐超疏水复合涂层。CA测试显示表面水接触角约159.3°,滚动角小于1°;FE-SEM表征结果表明,超疏水铝合金表面呈“水稻叶”表层和纳米球底层的分层结构。该工艺还具有一定普适性,可以拓展到镁合金基底。超疏水镁合金表面水接触角约160.4°,滚动角小于1°;FESEM表征结果显示,其表面呈致密的纳米纤维网状结构。XPS、FTIR分析结果显示,硬脂酸成功键合在涂层表面,生成了硬脂酸盐,大大降低表面能,促使表面的超疏水性。腐蚀介质浸泡测试表明了超疏水复合涂层优异的防护性能;高速液滴在涂层表面完全反弹且不滲透涂层表明其一定的抗水冲击性;模拟污染物的自洁过程表明了涂层的自清洁性能;实验室模拟环境(包括化学介质、高温、沸水)和自然大气环境测试表明超疏水复合涂层良好的稳定性和耐久性。(3)提出并采用“紫外照射-真空放置”刺激方式实现了无机氟盐/硬脂酸盐超疏水复合涂层表面超润湿性可逆转换。经过5次循环实验后,表面能回到超疏水状态。并根据循环“紫外照射-真空放置”过程中复合涂层表面润湿性、形貌和化学组成的分析结果,推测了润湿性可逆转换的机制:保持微观形貌几乎不变的情况下,主要通过低表面能物质的降解和吸附来调控超疏水复合涂层表面的润湿性变化。此外,紫外光照后,表面可能会产生氧空位,加上无机氟化物涂层表面的强极性,更加有利于水分子吸附,促进表面的亲水性;真空放置后,氧吸附逐渐取代水吸附,促进表面转变为疏水性。两种协同作用下调控了无机氟盐/硬脂酸盐超疏水复合涂层表面的超润湿性可逆转换。