合金元素法是指在冶炼钢的过程中添加的一种或者多种的元素，其目的是为了改善钢材的力学性能 [25] ，并赋予其特定的性质。常用的合金元素有铬、镍、钒、以及稀土等。

铬元素可以提高钢材的强度和硬度 [26] 、改善钢材的高温力学性能、增强钢材的抗腐蚀和氧化能力、防止石墨化。镍元素能使钢材的脆性转变温度下降，从而在一定程度上改善了钢材的低温韧性，同时也提高了钢材的耐蚀性能，并且在一定条件下可以改善钢材焊接加工性能 [27] 。钒元素可以提高钢的高温强度 [28] ，降低钢的强韧性，并且对一般低碳低合金钢具有明显的提高作用。常见的稀土元素有17种，其中未经分离的称为混合稀土，价格相对较低，对锻造钢材的塑性和冲击韧性有明显的改善作用。混合稀土可以提高钢材的抗氧化 [29] 、抗腐蚀等性能，还可以降低非金属夹杂，获得致密和纯净的结构。同时，在常规的低合金钢中，添加适量的稀土元素 [30] ，可以改善钢的各向异性，还可起到很好的脱氧去硫效果，增强钢的冲击韧度。

柠檬酸钝化法也是一种提高钢材耐海水腐蚀的方法 [31] ，柠檬酸钝化法具有钝化液比较温和、具有较好的钝化效果及环保性好等优点 [32] 。在柠檬酸钝化材料之前，首先对材料表面进行去氧化皮、去毛刺、去焊渣，其次可以使用抛光、盐酸或者高锰酸钾等溶剂进行水垢和油脂的处理，再根据材料表面油污的种类及其物理和化学性质来清除油污，接着对材料进行酸洗，去除材料表面的氧化膜，最后进行柠檬酸钝化。有研究表明 [33] ，柠檬酸钝化最佳的工艺配方是：柠檬酸3%、双氧水10%、乙醇5%，温度25℃，钝化时间90 min。腐蚀时间可自行控制。柠檬酸钝化技术路线图如 图1 所示。

近几年，柠檬酸钝化的工艺越来越多，例如未钝化处理的9Cr1Mo钢在模拟和实际海洋环境中均发生严重腐蚀；柠檬酸钝化处理后的钢表面形成的钝化膜可以确保9Cr1Mo钢在海洋环境中腐蚀78 d且不发生明显腐蚀，使该钢耐海洋腐蚀的能力提高 [34] 。柠檬酸型钝化处理可以增加L80-13Cr钢钝化膜中Cr相关化合物的含量，显著提高L80-13Cr钢的抗电化学腐蚀，并可以确保L80-13Cr钢在海洋环境中至少3个月内没有明显腐蚀 [35] 。

牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法都能提高钢的耐海水腐蚀性能。其中，牺牲阳极的阴极保护是最早使用的一种电化学防护技术。此方法是将还原性较强的金属和被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属作为负极发生氧化反应而被消耗，被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。常用的牺牲阳极材料有镁和镁合金、锌和锌合金和铝合金等 [36] 。其优点是易于安装、很少维护、不需要电源，缺点是该阳极耗能很大，替换用废的阳极比较困难或者昂贵等。

例如研发的以Al-Zn-In-Si-Mg-Ti为基底，外层浇铸15 mm厚的Mg-Al-Zn-Mn合金，获得镁包铝型复合阳极 [37] 。极化初期，通过镁合金较高的驱动电压产生的电流，使钢构件快速极化，待外层镁全部溶解消耗后，钢构件达到稳定极化，此时钢构件表面形成钙镁保护层，而这时驱动电位较低的铝合金基底可在小电流下维持钢构件的稳定极化。有文献报道 [38] 在海水中用碳钢作为牺牲阳极保护不锈钢，保护时长可达8 h以上。牺牲阳极的阴极保护法原理图如 图2 所示。

外加电流的阴极保护是以海水、钢铁材料、辅助阳极、和直流电源构成的电化学体系。在保护电位的范围内，电源向钢铁材料输入保护电流，辅助阳极只起导电作用而不溶解 [39] 。其原理图如 图3 所示。该方法不需较多的辅助阳极就可以达到防护要求，电位以及电流可以调节；但其技术难度较高，需要电源以及较多的维护和检测费用。

采用外加电流阴极保护法可以有效地提高电缆在3.5%的氯化钠模拟海水溶液中的耐腐蚀性 [40] 。通过外加电流阴极保护法对低合金钢25CD4/182奥氏体不锈钢在室温海洋环境下进行了电化学测试，结果表明该组件的阴极保护标准是基于钢基体的标准 [41] 。

涂层法是将一种材料通过不同方式涂覆于钢的表面，使其具有更好的耐腐蚀性能。制备涂层的方法有物理气相沉积法 [42] 、化学气相沉积法 [43] 、热喷涂法 [44] 、电沉积法 [45] 等。

物理气相沉积法作为一种常见金属表面成膜技术，采用物理手段将固态的物质转变为气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体在基体的表面上沉积成膜。物理气相沉积法主要包括真空蒸镀 [46] 、离子镀 [47] 、磁控溅射 [48] 等。物理气相沉积法原理及分类如 图4 和 图5 所示。该方法具有沉积温度低、结合强度高、硬度高及对环境不造成污染等优点，但其设备复杂、工艺要求高且易产生内应力和微裂纹。

通过磁控溅射技术制备的DLC (Cr-Cr/WC-WC-WC/a-C)涂层能稳定材料的开路电位和腐蚀电位。并且腐蚀磨损后的涂层表面只存在比较微小的腐蚀坑，表明提高了材料的腐蚀性 [49] 。采用磁控溅射制备的FeCoCrNiMo_0.3涂层可以提高材料模拟海水中的抗点蚀能力；且较高的基底温度可以提高涂层的致密度 [50] 。

物理气相沉积法发展迅速并且应用十分广泛。随着科技不断进步，这一技术将获得越来越多的应用与发展。

化学气相沉积法是利用一种或者多种气态物质加热使其分解或反应，产生的生成物在材料表面沉积，生成所需的薄膜。其基本过程为：反应物以气态的形式进入反应室并在反应室内通过加热、等离子体技术或者两者相结合的方式被激活；被激活的反应物在材料表面发生反应并形成薄膜；随着反应物不断进入反应室并不断与材料表面反应，形成最终的薄膜。因此，化学气相沉积(CVD)广泛应用于制备金属氧化物、氮化物、碳化物、立方氮化硼、类金刚石薄膜、石墨烯和碳纳米材料等 [51] 。化学气相沉积法原理及化学气相沉积法分类如 图6 、 图7 所示。中科院宁波材料所赵文杰课题组 [52] 利用化学气相沉积技术在碳钢或不锈钢基底上沉积大面积高质量石墨烯薄膜，最终提出了长效腐蚀防护机制。

化学气相沉积法沉积物种类多，反应在常压或低真空进行，得到的镀膜纯度高、致密性好、附着力优良、结晶完全，且设备简单、操作维修方便。但该法的反应温度高，对许多基体材料不适用。

热喷涂法是指利用热源使喷涂材料加热到熔化或者半熔化状态，用高速气流将喷涂材料雾化成细小的颗粒，以一定的速度喷射到工件表面，最终形成涂层。热喷涂技术按热源不同，可分为火焰喷涂 [53] 、爆炸喷涂 [54] 、电弧喷涂 [54] 及等离子喷涂 [55] 。热喷涂法原理及其分类如 图8 和 图9 所示。Alireza [56] 等人采用等离子喷涂工艺在高硅铸铁上制备双层NiCrAlY/莫来石保护层。研究了电化学试验对样品的腐蚀行为。结果表明，在3.5%NaCl溶液中，双层NiCrAlY/莫来石涂层提高了其耐腐蚀性能。

热喷涂法作为表面工程技术的重要组成之一，具有适用范围广、操作工艺灵活方便等优点。但该工艺制备的涂层材料利用率低及成膜孔隙率高。

电沉积是指在外电场作用下，正负离子在电解质溶液中迁移，以及在电极上得失电子的氧化还原反应 [57] ，形成涂层的技术。目前，除了传统的电沉积技术外，还开发了复合沉积 [58] 、射流电沉积 [59] 、超声波电沉积 [60] 、磁场辅助电沉积 [61] 和脉冲电沉积等多种新技术。

研究表明 [62] ，与直流电沉积相比，脉冲电沉积制备的低碳钢/Co-Cr合金具有较低的腐蚀电流密度和较高的电荷转移电阻。采用电沉积 [63] 法制备了经十四烷酸改性的微纳米结构的超疏水锌涂层，与未改性锌涂层和碳钢基底相比，3.5 wt.%氯化钠溶液中涂层的腐蚀电流密度分别降低了3倍和44倍，显著提高了碳钢的耐腐蚀性。

随着新能源、新技术等等的不断出现，电沉积技术在融合领域具有很大的发展空间，在许多行业中发挥着良好的保护和装饰作用。然而，该方法的单一生产能力有限，一些涂料(镁和铝)难以获得。