石墨烯改性增強富鎂涂層對 AZ91D 鎂合金的腐蝕防護效果

左洋，魏晗，左禹，張寒露，唐聿明，趙旭輝

（1.北京化工大學 碳纖維及功能高分子教育部重點實驗室，北京 100029； 2.中國人民解放軍92228 部隊，北京 100072）

AZ91D 鎂合金具有高的比強度和良好的加工性能、減震性能及導電導熱性能等，在航空、汽車工業等領域具有廣闊的應用前景[1]。但是鎂合金電位很負，很容易發生腐蝕，必須使用合適的表面處理技術對其進行保護。有機涂層是最常用的腐蝕防護手段之一，通過在涂層中摻雜不同的顏填料，可以使涂層的屏蔽性能進一步提高，或者加入活潑性更高的金屬顆粒利用陰極保護作用保護基體金屬，例如廣泛用于碳鋼防腐的富鋅涂層[2]以及用于鋁合金防腐的富鎂涂層[3]。純鎂相對于鎂合金腐蝕電位更負，Y. ZUO 課題組前期[4-5]采用純鎂粉作為活性顏料加入環氧涂層，研究發現鎂粉作為犧牲陽極顏料能夠對AZ91D 鎂合金基體提供陰極保護，同時其腐蝕產物（MgO 和Mg(OH)2）較穩定，也可增強涂層的屏蔽作用，使涂層對鎂合金的保護作用顯著加強。但與富鋅涂層中的鋅粉腐蝕產物不同，Mg(OH)2微溶于水，并且由于鎂的電化學活性很強，當電解質溶液滲透到涂層內部與鎂粉發生反應后，容易形成孔隙，從而降低涂層屏蔽性能[6-7]。因此，適當減少鎂粉含量的同時保證其導電連接，有利于降低涂層孔隙率，進一步提高富鎂涂層的陰極保護作用和屏蔽性能。

石墨烯具有優良的導電性能，并且存在雙極性電場效應，電子遷移率可達2×105cm2/(V·s)[8]。前人的研究發現，將石墨烯加入環氧樹脂中，可以有效提高涂層的屏蔽性能、耐強酸性、耐強堿性以及涂層附著力[9-10]；同時，石墨烯的密度小，在有機涂層中不易沉積[11]。Krishnamurthy 等[12]發現，涂層中添加石墨烯也可以阻礙微生物的附著，避免發生微生物腐蝕。近年來，有研究發現利用石墨烯替代部分鋅粉可以提高環氧富鋅涂層的防護性能，這是因為石墨烯片層結構具有很好的阻隔性能，并且其良好的導電性能可以使得涂層中的鋅顆粒均勻活化，延長富鋅涂層的陰極保護時間[13-14]。盡管文獻表明在環氧富鋅涂層中加入石墨烯可以提高其防腐蝕性能，但是對于石墨烯改性環氧富鎂涂層對鎂合金防護性能的改善研究目前少有報道。

本文通過在富鎂涂層中加入石墨烯替代等質量的鎂粉，探究不同含量石墨烯對富鎂涂層陰極保護性能和屏蔽性能的影響，目的是在保證涂層陰極保護效果的同時，降低涂層中鎂粉含量與涂層活性，進一步提高富鎂涂層對鎂合金的保護作用。

1 實驗

1.1 樣品制備

實驗所用基材為AZ91D 鎂合金，其主要成分（以質量分數計）為：9.4%Al，0.23%Mn，0.82%Zn，0.005%Fe，0.01%Si，0.002%Ni，0.02%Cu，Mg 余量。將鎂合金切割成為50 mm×50 mm×2 mm 的試板，依次用120#、240#、600#砂紙打磨表面去除污漬與氧化層，再用去離子水沖洗和丙酮擦拭，然后晾干。實驗所用鎂粉（Mg）純度為99%（秦皇島太極環有限公司生產），平均粒徑為30 μm。石墨烯（Gr）純度為99.5%（上海晶純生化科技有限公司生產），厚度為4～20 nm，微片大小約為5 μm，層數約為10 層。

將石墨烯加入到稀釋劑、水楊酸、乙醇和鈦酸酯偶聯劑的混合溶液中進行分散。然后，用丙酮和去離子水對混合溶液抽濾清洗，獲得的粉體與鎂粉按所需制備的配比（鎂粉與石墨烯的質量比分別為50∶0、49∶1、48∶2、46∶4，顏填料總質量約占涂層干膜質量的50%）加入瑪瑙球磨罐中，同時加入環氧樹脂、BYK-A530 消泡劑及其他助劑，封口球磨2 h，并超聲分散后加入H53-33 配套固化劑（環氧樹脂與固化劑的質量比為5:2）攪拌30 min[6]，最后在45 ℃環境中靜置0.5 h 除泡，制得石墨烯改性環氧富鎂涂料。使用手工涂刷的方法在鎂合金試板上制備涂層，晾一周后，用TT 230 非磁性測厚儀測量涂層干膜厚度，厚度分別為(150±5) μm（用于阻抗等測試）和(50±5) μm（用于極化曲線測試）。

1.2 測試方法

Machu 測試與劃叉浸泡測試：用石蠟涂封涂層/鎂合金試樣的邊緣，用美工刀在涂層中央垂直刻畫兩條長度為3 cm 的直線，刻痕達基體。將一部分試樣浸泡于Machu 溶液（50 g/L NaCl+5 mL/L H2O2，溫度(37±1) ℃）中。24 h 后向溶液中補充5 mL/L H2O2溶液，48 h 后取出試樣，觀察劃痕處金屬的腐蝕情況，評定涂層的防護性能。將另外一部分試樣浸泡于中性3.5% NaCl 溶液，進行劃叉浸泡試驗，每隔48 h 更新溶液，最后將涂層剝離后觀察鎂合金表面的腐蝕形貌，評價涂層的防護性能。

涂層附著力測試：根據ISO 4624—2002 標準，使用拉開法測試涂層與AZ91D 鎂合金的附著力。用快干膠將半徑為10 mm 的錠子粘接在涂層表面。待快干膠固化后，通過HCTC-10C 附著力測試儀將錠子拔下，測得涂層與鎂合金剝離時所需拉力。每種涂層設置3 個平行樣，結果取平均值。

電化學交流阻抗測試（EIS）：使用PARSTAT2273測試系統對涂層/鎂合金試樣在3.5% NaCl 溶液中進 行EIS 測試。測試頻率為100 kHz～0.01 Hz，正弦波振幅為10 mV。涂層的暴露面積為10 cm2。

開路電位測試與極化曲線測試：使用CS300 電化學工作站（武漢科斯特公司）對涂層/鎂合金試樣在中性3.5%NaCl 溶液中進行開路電位與動電位極化曲線測試。極化曲線測試的涂層中央用小刀刻出兩條長為200 mm 中心垂直相交的線段，深達基底，在溶液中浸泡約10 min，待開路電位穩定后，測試極化曲線，掃描速率為0.5 mV/s。作為參照，對裸鎂合金也進行極化曲線測試，試樣測試面積為10 cm2。電化學測試均采用三電極體系，試樣為工作電極，鉑電極為輔助電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極。皆在室溫條件下進行。

掃描電鏡觀察：采用 S4700 掃描電子顯微鏡（TESCAN 公司）對涂層試樣截面進行形貌觀察。測試前對試樣進行噴金處理。

2 結果與討論

2.1 含不同質量分數石墨烯改性富鎂涂層的Machu 測試結果

圖1 含不同質量分數石墨烯的環氧富鎂涂層經過Machu 試驗后鎂合金基體的表面照片 Fig.1 Surface morphologies of Mg alloy substrate under the epoxy Mg-rich coating with different mass fractions of graphene: (a) 0%, (b) 1%, (c) 2%, (d) 4% after Machu test

含不同質量分數石墨烯的富鎂涂層經過Machu試驗48 h 后，將表面涂層剝離，觀察基體的表面形貌，結果如圖1 所示。可以看出，未添加石墨烯和添加4% 石墨烯的富鎂涂層下方的基體表面出現了較大范圍的深色腐蝕區域，部分區域有小蝕坑。加入少量（1%和2%）石墨烯替代等質量鎂粉后，基體表面的腐蝕程度明顯下降。可見，適量石墨烯等質量替代鎂粉后，涂層對鎂合金基體的保護效果明顯增強，但石墨烯含量過多會導致涂層防護性能下降。這可能是由于，石墨烯為納米層狀結構，在富鎂涂層中可以阻擋水的擴散，延長電解質的擴散通道[14-15]，一定程度上可能堵塞樹脂中的空隙，而過多的石墨烯可能會引起團聚、涂層附著力下降等問題[15-16]。

2.2 劃叉浸泡測試

石墨烯改性富鎂涂層試樣進行劃叉浸泡實驗10 d后，將表面涂層去除，鎂合金基體的腐蝕情況如圖2所示。可以看出，少量石墨烯替代鎂粉后，涂層的緩蝕效果增強，鎂合金表面沒有出現大面積腐蝕區域。其中，石墨烯添加量為1%時，鎂合金表面腐蝕程度最低；石墨烯添加量為2%時，腐蝕程度與添加1%石墨烯時較接近。而當石墨烯添加量為4%時，鎂合金表面出現較多的黑色腐蝕產物，并有點蝕坑。此結果與Machu 測試結果相符合。

圖2 含不同質量分數石墨烯的富鎂涂層在劃叉浸泡10 d 后的基體表面形貌 Fig.2 Surface morphologies of Mg alloy substrate under the Mg-rich coating with different mass fractions of graphene: (a) 0%, (b) 1%, (c) 2%, (d) 4% after scratch test for 10 d

2.3 涂層附著力測試

表1 為添加石墨烯對環氧富鎂涂層與鎂合金之間表面附著力的影響。為了表達方便，鎂粉與石墨烯的質量比為50:0、49:1、48:2、46:4 的四種條件依次表示為50%Mg-0%Gr、49%Mg-1%Gr、48%Mg-2%Gr和46%Mg-4%Gr。由表1 可知，在富鎂涂層（MgRC）中加入適量石墨烯使涂層附著力略有上升。這可能是由于石墨烯在涂層中與環氧高分子鏈發生柔性纏繞，增大了涂層與鎂合金的接觸面積[17]，并且石墨烯的含氧官能團能與合金表面形成共價鍵[15]，從而使涂層附著力提高。而加入過量（4%）石墨烯后，涂層附著力有所下降，這可能是由于過多石墨烯會導致環氧樹脂被分割的單位數增多，從而使環氧樹脂分子間作用力以及與基材的作用力降低[18]。

表1 石墨烯含量對環氧富鎂涂層附著力的影響 Tab.1 Effect of graphene content on the adhesive strength of Mg-rich coating

2.4 開路電位與極化曲線測試

圖3 為石墨烯改性富鎂涂層試樣的開路電位隨時間的變化曲線。在中性3.5%NaCl 溶液中，當試樣的開路電位降至-1.5 V（vs. SCE）以下時，認為涂層對鎂合金基體具有陰極保護效果[19]。由圖3 可知，隨著時間的延長，4 種涂層的開路電位均是先下降然后又上升。浸泡初期，涂層被溶液逐漸滲透，鎂顆粒開始活化，開路電位快速下降，大約35 h 后，46%Mg-4%Gr涂層試樣的開路電位最先降至-1.5 V（vs. SCE）以下。隨著浸泡時間進一步延長，開路電位逐漸回升，這是因為非導電的鎂粉腐蝕產物包裹在鎂顆粒周圍，降低了鎂顆粒的電化學活性[20]。與其他涂層相比，48%Mg-2%Gr 涂層的開路電位保持在-1.5 V（vs. SCE）以下的時間最長（145 h），表明該比例下石墨烯對鎂粉的電連接效果最好，涂層中鎂粉的利用率最高。當石墨烯添加量為4%（46%Mg-4%Gr 涂層）時，開路電位處于-1.5 V（vs. SCE）以下的時間明顯縮短。有文獻[21]指出，在涂層中加入過多的石墨烯可能會與基體發生電接觸，導致合金發生電偶腐蝕。因此，在使用石墨烯改善富鎂涂層的防腐蝕性能時，需要注意石墨烯的添加量。

圖3 含不同質量分數石墨烯的富鎂涂層試樣的開路電位變化 Fig.3 Variation of OCP for Mg-rich coating with different mass fractions of graphene

圖4 為極化曲線測試結果，可見純富鎂涂層的腐蝕電位相比AZ91D 鎂合金負約20 mV，說明鎂粉加入到環氧涂層中對鎂合金基體可提供一定的陰極保護作用[20]；石墨烯替代部分鎂粉后，涂層的腐蝕電位相對純富鎂涂層發生正移，且石墨烯含量增大，電位正移的幅度更大。這可能與石墨烯電位較正有關，加入涂層中可以提高涂層的自腐蝕電位[22]。利用Tafel外推法可以從極化曲線上得到試樣的腐蝕電流密度（見表2），隨著富鎂涂層中石墨烯的添加，腐蝕電流密度明顯降低，說明鎂合金基體腐蝕速率明顯降低。這表明在富鎂涂層中添加少量石墨烯進行改性，可以有效改善富鎂涂層對鎂合金基體的保護作用。

圖4 含不同質量分數石墨烯的富鎂涂層試樣及AZ91D 鎂合金的極化曲線 Fig.4 Polarization curves of Mg-rich coating samples with different mass fractions of graphene and AZ91D Mg alloy sample

表2 含不同質量分數石墨烯的富鎂涂層試樣及AZ91D 鎂合金試樣的極化曲線擬合參數 Tab.2 Fitted parameters of polarization curves for Mg-rich coating samples with different mass fractions of graphene and AZ91D Mg alloy sample

2.5 電化學交流阻抗測試

電化學交流阻抗法是檢測和評價涂層失效和屏蔽性能的最常用方法，通過等效電路的擬合和分析，可以獲得有關涂層、顏填料以及基體金屬的電化學信息[23]。圖5—8 為4 種不同石墨烯/鎂粉質量比的涂層試樣在3.5%NaCl 溶液中浸泡不同時間的阻抗譜。從圖5 中的純環氧富鎂涂層試樣的譜圖中可以看出，浸泡初期（1 h），Nyquist 圖表現為半徑很大的圓弧，Bode 圖中的低頻阻抗值（|Z|0.01Hz）約為3×1010Ω·cm2，說明富鎂涂層對腐蝕性介質的屏蔽作用很好。隨著浸泡時間的延長，低頻阻抗值下降，24 h 時|Z|0.01Hz值降至1×108Ω·cm2，這是由于滲入涂層中的溶液將鎂顆粒浸潤并發生反應，致使鎂粉活化[4,19]。在240～480 h的浸泡過程中，|Z|0.01Hz值變化不大而略有上升，這是由于隨著溶液滲入涂層內部導致越來越多的鎂顆粒發生反應，生成的腐蝕產物（MgO 和Mg(OH)2）阻塞涂層中的部分孔隙，從而使涂層屏蔽性能發生一定程度的提高。隨著浸泡時間進一步延長，可能由于涂層中的醚鍵發生斷裂[24]以及涂層中的堵塞被疏通等原因，低頻阻抗值會再次下降。浸泡至2160 h 時，低頻阻抗模值降至1×107Ω·cm2，基材表面出現銹點。

圖5 不含石墨烯的環氧富鎂涂層在3.5%NaCl 溶液中浸泡不同時間的阻抗譜 Fig.5 EIS spectra of 50%Mg-0%Gr coating in 3.5%NaCl solution

圖6 為49%Mg-1%Gr 石墨烯改性富鎂涂層試樣的EIS 譜圖，浸泡1 h 后，低頻阻抗值為4×1010Ω·cm2，說明涂層對溶液的屏蔽作用很好。隨著浸泡時間的延長，溶液逐漸滲入涂層中，總體上試樣的|Z|0.01Hz模值呈現持續下降的趨勢。2160 h 時，低頻阻抗值降至1×107Ω·cm2，涂層表面無明顯的劣化現象。

圖7 為48%Mg-2%Gr 石墨烯改性富鎂涂層試樣的EIS 譜圖。浸泡 1 h，試樣的低頻阻抗值為6×1010Ω·cm2。隨著溶液的滲透，阻抗模值下降，但是下降速率相對于前兩種涂層較緩，2160 h 時為1×109Ω·cm2，此時涂層表面未出現明顯的腐蝕現象，說明2%Gr 石墨烯改性富鎂涂層對基體的保護作用最好。這可能是因為 石墨烯在涂層中能夠形成迷宮結構，延長電解質的擴散通道，并且石墨烯可以填充涂層中的微孔[14]，使得改性涂層優異的屏蔽性能保持更長時間。

圖6 含有1%石墨烯的富鎂涂層試樣的電化學阻抗譜 Fig.6 EIS plots of 49%Mg-1%Gr coating sample

圖8 為46%Mg-4%Gr 石墨烯改性富鎂涂層的EIS 譜圖。浸泡1 h 后，Nyquist 圖中出現第二個容抗弧，這可能是由于石墨烯團聚使涂層內部成分不均引起的，此時，低頻阻抗值為3×109Ω·cm2，比前三種涂層均低。浸泡過程中，試樣低頻阻抗值的下降幅度很大，2160 h 時降至1×106Ω·cm2以下。這可能是因為涂層中過多的石墨烯因其強大的范德華力而發生團聚，可導致涂層孔隙率上升，屏蔽性能下降[16]。

圖8 含有4%石墨烯的富鎂涂層試樣的電化學阻抗譜 Fig.8 EIS plots of 46%Mg-4%Gr coating sample

圖9 為含不同質量石墨烯的富鎂涂層的|Z|0.01Hz隨時間的變化對比。浸泡初始，49%Mg-2%Gr 涂層和49%Mg-1%Gr 涂層試樣的低頻阻抗值都比純富鎂涂層試樣的高，而46%Mg-4%Gr 涂層的低頻阻抗值則遠低于純富鎂涂層試樣的阻抗模值。隨著試驗的進行，4 種試樣的|Z|0.01Hz隨時間的變化均是先快速下降然后又較緩慢下降的趨勢。但是，總體上，添加2%Gr富鎂涂層的阻抗值始終最高，添加1%Gr 富鎂涂層的阻抗值次之，說明少量石墨烯的加入對環氧富鎂涂層的屏蔽性能有積極作用。

圖9 含不同質量分數石墨烯的涂層在3.5%NaCl 溶液中的低頻阻抗值隨時間的變化 Fig.9 Variation of |Z|0.01 Hz of Mg-rich coating with different contents of graphene in 3.5%NaCl solution with time

采用圖10 中的等效電路對上述4 種富鎂涂層試樣的EIS 數據進行擬合[19]。浸泡初期，選用模型A，Rc表示涂層電阻，涂層的單位面積孔隙率越低，Rc值越高；Qc表示涂層電容，反映涂層中溶液滲入的程度。隨著浸泡時間的延長，涂層中的鎂粉被滲入涂層的溶液活化，此階段采用模型B 進行擬合，Qdl和Rct分別為鎂顆粒/溶液界面的反應電阻和雙電層電容。隨著鎂粉不斷被腐蝕，模型C 可以很好地擬合阻抗數據，其中由Rdiff和Qdiff并聯組成的Zdiff與鎂顆粒腐蝕產物引起的擴散過程有關[19-20]。浸泡后期，電解質滲透至涂層/鎂合金界面，基體開始發生電化學反應，Qst與Rst分別為涂層/鎂合金界面處的雙電層電容和電荷轉移電阻，如模型D 所示。表3 為各涂層在浸泡不同時間時采用的等效電路模型。

根據公式（1）和（2）[25-26]可求出涂層孔隙率P和吸水率φ。其中，A代表電極的測試面積（cm2），k為3.5% NaCl 溶液電導率（0.01 S/m），d為涂層厚度（μm），Ct和C0分別是浸泡t時間之后的涂層電容和初始涂層電容。

圖11 為石墨烯改性富鎂涂層EIS 數據擬合參數隨時間的變化。比較涂層孔隙率P可以看出，浸泡初期，各組涂層試樣的P值持續增大，這與起初溶液迅速進入涂層疏通了涂層的溶液通道有關，之后P值逐漸趨于穩定，這可能是由于涂層中的鎂粉逐漸溶解消耗，鎂粉反應產物堵塞溶液通道，涂層為合金提供屏蔽保護[18]。49%Mg-1%Gr 涂層和48%Mg-2%Gr 涂層的孔隙率均比純富鎂涂層的低，說明少量石墨烯對富鎂涂層的孔隙率有改善作用。其中，48%Mg-2%Gr石墨烯改性富鎂涂層始終保持著最低的孔隙率且后期很穩定，說明2%石墨烯對涂層孔隙率的改善作用 最好。而46%Mg-4%Gr 涂層孔隙率始終最高，反而起到負面的影響。涂層吸水率的結果與孔隙率相一致，添加2%石墨烯時，涂層吸水率φ始終最低，而添加4%石墨烯后，涂層φ值的上升速度加快，并且比不添加石墨烯的純富鎂涂層的吸水率更高。

圖10 富鎂涂層試樣在3.5%NaCl 溶液浸泡過程中的等效電路 Fig.10 Equivalent circuits for Mg-rich primer samples in different periods

表3 不同浸泡階段的涂層試樣的電路模型 Tab.3 Circuit models of coating samples at different immersion stages

圖11 4 種富鎂涂層試樣的交流阻抗擬合參數隨時間的變化 Fig.11 Variation of fitting parameters for the four types of Mg-rich coating with time

Rct表示涂層中鎂粉的反應電阻，Rct值越低，鎂粉的腐蝕速度越快[5]。浸泡 48 h 后，純富鎂涂層（50%Mg-0%Gr）中的鎂粉開始發生反應，Rct出現并迅速下降，168 h 后趨于穩定。而用1%和2%石墨烯替換鎂粉后，涂層Rct的出現時間明顯延遲，并且數值均比50%Mg-0%Gr 涂層高，說明石墨烯有效降低了富鎂涂層中鎂粉的腐蝕速率，其中添加2%石墨烯的效果最好。而46%Mg-4%Gr 涂層的Rct值不僅明顯低于其他三種涂層，而且Rct出現的時間最早（24 h），這與過量石墨烯可能發生團聚致使涂層孔隙和吸水率增大有關，溶液最容易進入涂層引發鎂粉活化。Qdl可表示涂層中鎂粉的表面活性面積，Qdl值越小說明反應活化面積越小[20]。可以看出，隨浸泡時間的延長，由于溶液的滲入，各組試樣的Qdl值均呈上升趨勢，表明涂層中的鎂粉逐漸被活化。當涂層中的溶液飽和后，Qdl值逐漸穩定。相比較而言，48%Mg-2%Gr涂層的Qdl值最低且最穩定，說明加入2%石墨烯可以很好地降低涂層中鎂粉的活化反應。

EIS 測試結果表明，適量石墨烯替代鎂粉可以使富鎂涂層的屏蔽性能得到提高，當石墨烯添加量為2%、鎂粉含量為48%時，涂層的屏蔽效果最好，可能是由于石墨烯獨有的二維結構[14]在涂層中形成迷宮效應延長了溶液滲入涂層的路徑長度，同時降低了涂層孔隙率，從而達到更好的屏蔽效果。石墨烯的導電性好，比表面積大，加入涂層后使得鎂粉的連通率上升，可提高鎂粉利用率，延長涂層的陰極保護時間[13-14,16]。不過需要指出的是，這與極化曲線測試結果（含4%石墨烯的富鎂涂層試樣腐蝕速率最小）略有不同，可能是由于極化曲線測試是劃叉試樣的瞬時腐蝕速率，含石墨烯量比較高的富鎂涂層，初期的開路電位比較負（從開路電位監測結果來看），富鎂涂層對基體的陰極保護作用比較早，極化曲線測試的腐蝕速率較小。但二者結果都說明，石墨烯改性可以有效提高富鎂涂層對鎂合金基體的腐蝕防護效果。

2.6 石墨烯改性富鎂涂層的截面形貌分析

對純富鎂涂層和48%Mg-2%Gr 改性富鎂涂層的截面形貌進行掃描電子顯微鏡觀察，結果見圖12。可以看出，純富鎂涂層中具有較多的微觀孔隙（圖12a）。添加2% 石墨烯后（圖12b），涂層中的微觀缺陷明顯減少，涂層更加致密，說明石墨烯對涂層的致密性提高有積極的作用。這與EIS 解析結果相吻合，也與文獻中的報道相一致，石墨烯的二維片層結構使其在涂層中反復堆疊，填補了涂層中的空隙[14]。

圖12 純富鎂涂層和含2%石墨烯的富鎂涂層的SEM 圖 Fig.12 SEM images of pure Mg-rich coating and Mg-rich coating with 2% graphene

3 結論

1）采用石墨烯代替等質量的鎂粉對含50%鎂粉的環氧富鎂涂層進行改性，結果表明，少量石墨烯（1%和2%）替代鎂粉，能夠降低涂層的孔隙率，增強富鎂涂層對基體的腐蝕防護性能，其中含2%石墨烯的環氧富鎂涂層對鎂合金基體的保護效果最好。但添加4%石墨烯時，涂層的屏蔽性能反而減弱。

2）少量石墨烯代替鎂粉，可明顯延長富鎂涂層對鎂合金的陰極保護時間。而石墨烯添加量為4%時，富鎂涂層的陰極保護時間明顯縮短，且使涂層孔隙增多，與鎂合金基體的附著力下降。