电沉积锌镍（Zn-Ni）合金涂层因其优异的牺牲性能被广泛应用于钢材防腐领域。然而，该涂层在高盐、高湿、强腐蚀等恶劣环境中，易出现耐蚀性能下降、致密性不足等问题。为提高涂层在恶劣环境中的性能，纳米复合电沉积技术应运而生，该技术将惰性纳米颗粒(如SiO₂、TiO₂、CeO₂、Al₂O₃、SiC等)引入涂层，显著提升涂层的多功能性。
在众多纳米增强相中，纳米二氧化硅（SiO₂）和纳米二氧化钛（TiO₂）因其独特的物理化学特性备受关注^[1,2]。SiO₂因其化学惰性、高硬度和潜在的阻隔效应成为候选材料。纳米TiO₂除具备光催化、紫外线吸收特性外，还能显著提升涂层的硬度与耐磨性。当前研究主要集中于单纳米颗粒体系，尽管该体系在涂层增强方面已取得显著进展，但对双纳米颗粒系统中SiO₂与TiO₂协同机制的认识仍较为有限。
将SiO₂与TiO₂双纳米颗粒引入Zn-Ni合金涂层，为性能提升开辟了新路径。然而，在碱性锌镍电镀体系中，纳米颗粒因表面能高、颗粒间引力强，极易发生团聚，难以实现均匀共沉积。为解决上述问题，本研究开发了一种适用于碱性电镀环境的高稳定性SiO₂-TiO₂纳米颗粒分散体系。通过超声空化实现团聚体的高效解聚，有效促进颗粒分散，提高共沉积均匀性^[3]。结合非离子型聚乙二醇（PEG）和阳离子型十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的复合分散剂体系，提供空间位阻与静电排斥，抑制颗粒再团聚。在碱性锌镍镀液环境中实现SiO₂-TiO₂纳米颗粒的长期分散稳定，实现均匀共沉积。
本研究通过电沉积法结合适宜的分散方法成功制备了Zn-Ni-SiO₂-TiO₂纳米复合涂层，并阐明了纳米SiO₂与纳米TiO₂在提升Zn-Ni合金涂层性能中的协同作用机制。当纳米SiO₂与纳米TiO₂比例为2:1时，双纳米颗粒复合涂层展现出最佳综合性能。纳米颗粒的添加可诱导立方γ-Ni₅Zn₂₁择优取向。微观结构表征显示涂层具有显著的晶粒细化现象，形成致密无缺陷的微观结构。腐蚀电流密度低至9.996×10⁻⁷A/cm²，较传统Zn-Ni合金涂层降低1-2个数量级；盐雾耐受时间长达670小时，是Zn-Ni合金涂层的三倍；硬度高达461.6 HV，是Zn-Ni合金涂层的两倍。这一优异性能归因于纳米SiO₂的物理屏障效应和纳米TiO₂的诱导形核的协同作用，二者共同优化了涂层微观结构，提升了涂层性能。

参考文献
[1] ALIPOUR K, NASIRPOURI F, Effect of Morphology and Surface Modification of Silica Nanoparticles on the Electrodeposition and Corrosion Behavior of Zinc-Based Nanocomposite Coatings, Journal of The Electrochemical Society, 166 (2019) D1-D9.
[2] NOORI F K, BOROUJERDNIA M, JAMALI-SHEINI F, Impact of current density, TiO₂ NPs, and ultrasonic waves on the physical and friction properties of Ni–Zn–TiO₂, Materials Chemistry and Physics, 323 (2024).
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锌镍合金,电化学共沉积,纳米二氧化硅,纳米二氧化钛,，耐腐蚀性