表面技术

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刘学杰, 张富城, 姜永军, 任元, 李智

表面技术. 2013, 42(4): 1-4.

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基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了 Nb-Si-N 纳米复合薄膜间隙型界面结构和置换型界面结构的力学性能。采用第一性原理方法计算了不同应变下的系统能量,通过分析得到其力学常数。计算出间隙型界面和置换型界面结构的体积模量分别为 233 . 595 GPa 和 280 . 204 GPa,剪切模量分别为 70 . 716 GPa 和125 . 677 GPa,杨氏模量分别为 192 . 702 GPa 和 327 . 994 GPa。这表明 Nb-Si-N 纳米复合薄膜置换型界面结构的抗剪切形变与抗压缩形变都优于间隙型界面结构。杨氏模量各向异性分析显示,两种界面结构各方向弹性较为一致,NbN 各方向弹性差别较大。

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有序多孔氧化铝模板及 ZnO 沉积膜的制备与表征

李蕾, 杨建文, 杨正晓

表面技术. 2013, 42(4): 5-8.

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采用二次阳极氧化法制备有序多孔氧化铝模板( AAO) ,探讨了氧化时间、磷酸溶液浸泡后处理对氧化铝表面形貌的影响。以 AAO 为模板沉积 ZnO 薄膜,通过 SEM, XRD, EDS, AFM 等技术对氧化铝模板及ZnO 薄膜进行表征,结果表明,有序多孔层为非晶态氧化铝。研究了以 AAO 为模板沉积 ZnO 薄膜作光阳极的染料敏化太阳电池的光电转换性能,得出其转换效率为 0 . 34% 。

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仿生涂层磨损及其与表面形貌的关联性研究

徐中, 王健, 李颖

表面技术. 2013, 42(4): 9-11,114.

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为了研究仿生涂层表面形貌与磨损之间的关系,对仿生耐磨涂层磨损前后的表面形貌进行了图像采集,并利用 Matlab 软件对得到的灰度图像进行二值化处理,进而提取出表征涂层表面形貌的特征参数— — —凹坑分布率,分别研究了不同载荷工况下涂层磨损量和凹坑分布率的变化规律,并分析了磨损过程中涂层磨损量与表面凹坑分布率之间的对应关系。结果表明:存在一个最佳的凹坑分布率范围,可使得涂层具有较好的耐磨性。

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纳米 SiO₂的改性及其对水性聚氨酯树脂复合涂层性能的影响

汤晓东, 张振海, 徐丽萍, 杨兴亮, 张千峰

表面技术. 2013, 42(4): 12-16.

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在乙醇水溶液中,用硅烷偶联剂 KH560 对纳米 SiO₂ 进行表面改性处理,通过测定粒径,探讨了纳米 SiO₂ 含量、乙醇水溶液配比以及改性剂含量对分散性的影响。将改性后的纳米 SiO₂ 分散液、水性聚氨酯树脂及无机组分等复配成无铬钝化液,在热镀锌板上制备钝化膜,通过电化学 Tafel 极化曲线、交流阻抗以及中性盐雾试验对比纳米 SiO₂ 改性聚氨酯复合钝化膜和未改性聚氨酯复合钝化膜的耐蚀性,结果表明,与后者相比,前者的耐腐蚀性能有了较大的提升。

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纳米和微米 WC / 12 Co 涂层的电接触强化研究

韩志兵, 朱世根, 齐小犇, 许新军, 丁浩

表面技术. 2013, 42(4): 17-20.

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分别以微米和纳米 WC-12 Co 粉末为原料配制液态涂料,喷涂于 45 钢表面形成预喷涂层,再利用电接触表面强化技术对预喷涂层进行强化,获得强化层。观察了强化层的微观形貌,测定了强化层的硬度,分析了强化层的相组成和元素组成、抗热震性能。结果表明:强化层组织致密,硬度高,抗热震性能优异;强化过程中,预喷涂层与基材间发生了元素扩散,从而形成了冶金结合;与微米粉末制备的强化层相比,纳米粉末制备的强化层有更高的硬度和更好的抗热震性能。

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喷淋蚀刻模具钢的蚀刻深度研究

宋卿, 于兆勤, 张永俊, 王冠

表面技术. 2013, 42(4): 21-23.

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采用喷淋式蚀刻机,以 FeCl₃ 基蚀刻液对模具钢进行喷淋蚀刻,通过测定不同蚀刻液温度、不同喷淋压力下的蚀刻深度,考察了几个独立因素对蚀刻深度的影响,得出蚀刻深度的规律性变化:蚀刻深度增长速率随蚀刻液温度的升高而增大,随喷淋压力的增大而先增大,后逐渐减小。分析了蚀刻深度呈此种变化规律的原因。

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氧氩流量比对溅射氧化钒薄膜结构和光学性能的影响

杜姗, 黄美东, 刘春伟, 唐晓红, 吕长东

表面技术. 2013, 42(4): 24-27.

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采用射频反应磁控溅射方法制备氧化钒( VO_x) 薄膜,对样品的沉积速率、物相结构、表面形貌和可见光波段的透过率进行表征,研究了在沉积气压一定的情况下,氧氩流量比对氧化钒薄膜结构和光学性能的影响。结果表明,改变氧氩流量比可明显改变薄膜结构,随着氧气比例的增加,沉积速率下降,薄膜表面出现了颗粒结构,颗粒尺寸具有增大的趋势,光透过率增大。

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非平衡磁控溅射沉积不同成分 Ti-Ni 合金薄膜的伪弹性研究

徐雪波, 贺耀华, 贺志勇, 鲍明东

表面技术. 2013, 42(4): 28-31.

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应用非平衡磁控溅射离子镀方法沉积制备了五种不同成分的 Ti-Ni 合金薄膜,并在保护气体条件下于 600 益进行了晶化退火处理。分析了薄膜的相结构,测定了薄膜的硬度和弹性模量,并利用纳米压入加载-卸载曲线分析研究了薄膜的伪弹性回复率,讨论了薄膜成分对硬度、弹性模量和伪弹性的影响规律。结果表明:富 Ni 薄膜的硬度、弹性模量和伪弹性均较高,但含 Ni 量达到一定值后,这些性能指标呈下降趋势。

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C 掺杂方式对 TiAlSiN 膜层组织及性能的影响

王彦峰, 李争显, 华云峰, 王宝云, 杜继红

表面技术. 2013, 42(4): 32-34,38.

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采用电弧离子镀与磁控溅射联合沉积技术,以不同的 C 掺杂方式在高速钢基体表面制备了 C /TiAlSiN 多元复合硬质膜层,对膜层的成分、组织结构、显微硬度及摩擦磨损性能进行了表征,并与相同条件下制备的未掺杂 TiAlSiN 膜进行了对比。结果表明,不同的掺杂方式使得膜层的组织与性能不同,在 TiAlSiN 硬质膜层的制备过程中实施 C 掺杂,能够显著优化该膜层体系的组织结构及显微硬度,并大大改善其摩擦磨损性能。

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Ba_0.5Sr_0.5TiO₃铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

王敏, 郭会勇, 张果戈, 李文芳

表面技术. 2013, 42(4): 35-38.

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以 0 . 2 mol / L Ba( OH)₂+0 . 2 mol / L Sr( OH)₂ 溶液为电解液,采用微弧氧化法,在 Ti 板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相 Ba_0.5Sr_0.5TiO₃ 构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti 和 O 元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在 1 kHz 下的介电常数较优,为 411 . 3 。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。

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低温超音速火焰喷涂铝-微弧氧化复合膜的制备与性能研究

宋信强, 张吉阜, 李朝兴, 陈和兴, 余志明

表面技术. 2013, 42(4): 39-42,46.

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先采用低温超音速火焰喷涂技术在 AZ91 D 镁合金表面沉积一层致密的 Al 涂层,再采用微弧氧化技术进行微弧氧化处理,进而获得复合涂层。对热喷涂铝涂层微弧氧化的成膜过程、氧化膜微观结构和成分、复合涂层的耐腐蚀性能等进行了研究,并与在 2024 铝合金及 AZ91 D 镁合金表面的微弧氧化过程和氧化膜层进行了对比。结果表明:在 Al 涂层上微弧氧化形成的微弧氧化膜呈多孔珊瑚状,相结构主要为 γ-Al₂O₃,没有微裂纹产生,其微弧氧化过程与 2024 铝合金的微弧氧化大致相同;复合涂层具有良好的抗盐雾腐蚀性能,可显著提高镁合金的耐蚀性。

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KOH 对镁合金微弧氧化过程及膜层耐蚀性的影响

王晓波, 全风美, 姜云波, 李盛和, 谢志强, 杨建

表面技术. 2013, 42(4): 43-46.

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在微弧氧化电解液中引入了 KOH 添加剂,并在镁合金表面制备了陶瓷膜层,研究了 KOH 浓度对微弧氧化过程中的膜层生长及膜层耐腐蚀性能的影响。结果表明:在镁合金微弧氧化电解液中引入 KOH 添加剂可以有效降低微弧氧化过程的起弧电压和工作电压,但是 KOH 浓度过高会使起弧电压增大;KOH 的引入会使膜层中的大尺寸孔隙数目减少,孔隙率提高。为了得到较高的膜层生长速率和较好的耐蚀性,电解液中的 KOH 剂量以 1 ~ 3 g / L 为宜。

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铝合金表面化学镀 Ni-Co-P / SiC 复合镀层的组织与性能研究

钟佩文, 方亮, 胡佳, 杨有利

表面技术. 2013, 42(4): 47-51.

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通过化学镀的方法,在铝合金表面成功地制备了 Ni-Co-P / SiC 复合镀层。对复合镀层的表面形貌、化学成分、晶态结构、硬度进行了表征分析,通过电化学测试对其耐腐蚀性进行了研究。结果表明:SiC 纳米微粒起到了提高 Ni-Co-P 合金镀层硬度的作用,向镀液中加入 12 g / L SiC 纳米微粒时,复合镀层的硬度达到最大值524 HV;Ni-Co-P / SiC 复合镀层能增强铝合金材料的耐蚀性能,镀液中 SiC 微粒的质量浓度为 9 g / L 时,复合镀层的耐腐蚀性相对最好。

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铝合金微弧氧化陶瓷膜表面复合化学镀 Ni-P-SiC 的研究

吴珺仪, 李忠盛, 吴护林, 李立

表面技术. 2013, 42(4): 52-55.

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采用复合化学镀方法在铝合金微弧氧化陶瓷膜表面制备了 Ni-P-SiC 复合镀层, 研究了镀液中SiC 浓度对复合镀层物相、显微组织、沉积速率的影响,并测试了复合涂层( 陶瓷膜 / 复合镀层) 的结合力。结果表明:Ni-P-SiC 复合镀层为非晶态结构,与陶瓷膜的界面清晰,完全封闭了微弧氧化陶瓷膜表面的微孔;随着镀液中SiC 含量的增加,复合镀层沉积速率降低,SiC 共析量则是先快速增大,当含量达到 16 g / L 后就基本保持不变。

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占空比对高频脉冲电沉积( Ni-Co) / 纳米 Al₂O₃复合镀层的影响

陈汉宾, 周静, 吴护林, 陈晓琴, 陈东, 李忠盛, 李立

表面技术. 2013, 42(4): 56-58,82.

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采用高频脉冲电沉积法制备( Ni-Co) / 纳米 Al₂O₃ 复合镀层,研究了占空比对复合镀层沉积速率、成分、形貌及表面显微硬度的影响。结果表明:随着占空比由 0 . 3 提高至 0 . 5 ,复合镀层的沉积速率增加,晶粒尺寸变大,表面变粗糙,并且 Co 含量降低,Ni 含量增加,纳米 Al₂O₃ 颗粒含量变化不明显,Co 含量的降低导致硬度降低。

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Cl^-浓度对含盐污水中 10^#碳钢腐蚀行为的影响

徐秀清, 魏丹, 俞莹滢, 白真权, 冯耀荣, 马秋荣, 赵文轸

表面技术. 2013, 42(4): 59-61,82.

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针对兰州石化某常减压装置换热器管束( 主要材质为 10^#碳钢) 在使用过程中发生腐蚀的问题,通过浸泡试验和电化学测试,研究了壳程介质中的 Cl^-浓度对 10^#碳钢在含盐污水中腐蚀行为的影响。结果表明:弱碱性溶液中的 OH^-与 Cl^-竞争吸附,使得 Cl^-浓度的变化对碳钢的腐蚀速率基本没有影响,其腐蚀速率在 0 . 145~ 0 . 185 mm / a 之间。

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表面粗糙度对 GCr15 / 35 CrMo 摩擦副摩擦磨损特性的影响

黄建龙, 吴建宏, 党兴武

表面技术. 2013, 42(4): 62-64,99.

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在 3 号锂基脂润滑条件下,研究了 35 CrMo 试块粗糙度对 GCr15 / 35 CrMo 摩擦副摩擦磨损性能的影响。借助扫描电子显微镜分析了不同粗糙度的试块磨损后的表面形貌,结合 35 CrMo 支撑轴与无内圈滚针轴承的接触工况,分析了粗糙度影响该摩擦副的磨损机理。结果表明:试块表面粗糙度存在一个最佳的范围,在此范围内,摩擦系数和磨损率均相对较小;试块表面粗糙度过高或过低时,磨损率均比较大;粗糙度较大时,试块损伤以粘着损伤为主。

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响应曲面法在大气等离子喷涂工艺研究中的应用

毛杰, 邓春明, 邓畅光, 常发, 杨焜

表面技术. 2013, 42(4): 65-68.

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将响应曲面法应用于大气等离子喷涂 Cr₂O₃ 涂层的工艺研究中,对喷涂电流、等离子气体成分和喷距等因素的显著性及交互作用的影响程度进行了分析,给出了涂层沉积厚度的拟合数学模型。研究表明,响应曲面法弥补了传统单变量和全因子优化实验的不足,可以运用到热喷涂领域的实验设计和数据分析中。

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奥氏体不锈钢渗碳层的组织及耐蚀强化性能研究

李朋, 潘邻, 张良界, 杨闽红, 朱云峰, 马飞, 王成虎

表面技术. 2013, 42(4): 69-71,86.

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针对常规渗碳工艺会削弱奥氏体不锈钢耐蚀性的问题,通过对现有气体渗碳技术进行改进,采用前处理活化、降低渗碳温度的方法,实现了奥氏体不锈钢渗碳兼顾表面强度与耐蚀性能的目标。采用该工艺对AISI304 和 AISI316 奥氏体不锈钢进行渗碳处理,并分析渗层组织和性能,结果表明,在 470 ℃ 条件下,AISI316 不锈钢经气体渗碳处理后,渗碳层具有优异的耐蚀强化性能。

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热浸渗铝 X70 管线钢扩渗工艺研究

黄敦伟, 胡爱萍, 张宏伟, 孔德军

表面技术. 2013, 42(4): 72-75,109.

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采用二次正交回归试验方法,研究了 X70 管线钢热扩渗铝保温温度、扩渗时间与渗铝层厚度的关系,建立了渗层回归方程,得到 X70 管线钢最优的热扩渗铝工艺参数。观察了 X70 管线钢热浸渗铝处理后的表面、界面微观形貌,分析了 Fe 和 Al 的含量沿渗层的变化情况,并对热浸渗铝过程中的元素扩散机理进行了探讨。结果表明:渗铝层厚度随保温温度的升高和扩渗时间的延长而增大,适宜的保温温度为 950 ℃ ,扩渗时间为 6 h。

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工艺条件对 BAg50 CuZn 钎料表面电镀锡溶液电阻的影响

王星星, 龙伟民, 吕登峰, 鲍丽, 齐剑钊, 孙华为

表面技术. 2013, 42(4): 76-78,118.

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采用硫酸盐系电解液在 BAg50 CuZn 钎料表面电镀 Sn,考察了电流密度、镀液温度、阴阳极间距、超声波功率及超声波频率对 AgCuZn 钎料电镀锡溶液电阻的影响,得出了较佳的工艺条件,并对该条件下制备的锡电镀层的微观表面形貌进行了观察。结果表明,施镀时间一定时,随着电流密度或超声波频率的增大,溶液电阻逐渐增大;阴阳极间距增大时,溶液电阻呈现先减小、后增大的趋势。在较佳工艺条件下施镀,可获得表面平整、致密的 Sn 电镀层。

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电镀锌铁合金工艺及光亮剂的研究

张馥, 石磊, 张明晓, 张琦, 许峰源, 王光明, 扈宝国, 杨亚文

表面技术. 2013, 42(4): 79-82.

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介绍了一种硫酸盐电镀锌铁合金工艺及新型光亮剂。研究了镀液中 FeSO₄ ·7 H₂O 浓度、锌铁总离子浓度、光亮剂用量、阴极电流密度、pH 值、温度等因素对镀层含铁量的影响。结果表明:随着镀液中锌铁总离子浓度和温度的升高,镀层的含铁量降低;随着阴极电流密度和 pH 值的增大,镀层的含铁量先增加,后降低;随着 FeSO₄ ·7 H₂O 浓度的升高,镀层的含铁量增加。探讨了新型光亮剂对镀层的影响,获得了最佳电镀方案。

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植酸在 316 L 不锈钢表面的自组装及缓蚀性能研究

王海人, 周洋, 屈钧娥, 王海鹏, 曹志勇

表面技术. 2013, 42(4): 83-86.

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以浸泡法在化学氧化处理前后的 316 L 不锈钢表面制备了植酸自组装膜,通过动电位扫描、SEM观察及 FT-IR 测试,研究了组装液 pH 与组装时间对植酸自组装膜吸附行为及耐蚀性能的影响。结果表明:植酸被成功地组装到 316 L 不锈钢表面,并使其耐腐蚀性能大大提高。相比而言,化学氧化处理有利于形成更致密、更耐腐蚀的自组装膜。不经化学氧化处理时,植酸组装的最佳 pH 为 6 . 90 ,最佳时间为 12 h;而经化学氧化处理时,植酸组装的最佳 pH 也为 6 . 90 ,但最佳时间缩短为 4 h。

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自保护堆焊工艺制备的铁基含非晶合金涂层

晏涛, 樊自拴, 张正东

表面技术. 2013, 42(4): 87-90.

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研制了一种含 Fe,Cr,Ni 等元素的自保护药芯焊丝,通过自保护堆焊工艺在 45 号钢基体上制备了铁基堆焊层。对堆焊层的宏观形貌和堆焊工艺条件进行简单评估,并对堆焊层的物相组成和微观组织结构进行了表征,对堆焊层的硬度、耐磨性、耐蚀性、热稳定性、抗裂性、自保护性能等进行了研究。结果表明:堆焊层为含非晶涂层,具有较好的耐磨、抗裂、耐蚀性能,且热稳定性良好,各项焊接工艺性能也较为理想,综合性能优异。

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纯铜表面等离子喷焊 Ni 60 涂层组织及性能的研究

柯德庆, 潘应君, 童向阳

表面技术. 2013, 42(4): 91-93.

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采用等离子喷焊工艺在纯铜基体表面成功制备了 Ni60 焊层,并对其微观形貌、元素成分、显微硬度及耐磨性能进行分析。分析表明:焊层与基体呈现良好的冶金结合,稀释率仅为 5% 左右,且其显微组织呈细小枝晶状,硬质相呈弥散分布,焊层显微硬度高达 606 HV,耐磨性能较 Cu-Ni 合金焊层提高了 1 倍。

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铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究进展

慕伟意, 李争显, 杜继红, 李少龙

表面技术. 2013, 42(4): 94-99.

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简述了微弧氧化技术的基本原理和优点,着重介绍了实验参量,如电源模式、电解液组成、电压、频率、占空比、氧化时间、基材成分等对铝合金微弧氧化的影响,总结和分析了铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构与性能的特点及其关系。最后,针对目前铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究领域存在的问题,提出了今后的研究方向。

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荧光粉表面包覆膜制备方法及其功能的研究进展

郭萍, 朱宪忠, 张彦娜, 曾明敏

表面技术. 2013, 42(4): 100-103,118.

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归纳了荧光粉表面典型无机膜层的功能,介绍了荧光粉表面膜层的包覆技术,重点介绍了溶胶-凝胶法、化学沉淀法、非均匀成核法、乳胶法、均相沉积法等湿法包覆技术的工艺流程及当前的研究现状,并提出了制膜过程中的注意事项,最后指出了荧光粉表面包覆技术的发展方向。

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磁性吸波材料的研究进展

刘祥萱, 陈鑫, 王煊军, 刘渊

表面技术. 2013, 42(4): 104-109.

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简单阐述了吸波材料的吸波原理及各类吸波材料的特点和应用,重点介绍了铁氧体、磁性金属微粉及多晶铁纤维、纳米磁性吸波材料等的性质、吸波性能及改进其吸波性能的方法。指出目前研制的磁性吸波材料还存在频带窄、密度大、性能低等缺点,并针对此提出了进一步研究的方向。

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SSA 掺杂的苯胺 / 吡咯导电共聚物的制备及结构表征和防腐蚀性能

吕龙飞, 林生岭, 陈传祥, 文丹, 李潇霜

表面技术. 2013, 42(4): 110-114.

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在磺基水杨酸( SSA) 的酸体系中,以过硫酸铵为氧化剂,采用化学氧化聚合法,调整聚合单体配比,制备了 SSA 掺杂的苯胺 / 吡咯导电共聚物( PANI / PY-SSA) ,通过 FT-IR,SEM 和 XRD 等测试手段对其分子结构、微观结构和有序化程度进行了表征。同时,将该导电共聚物加入到环氧树脂涂料中,通过 Tafel 极化曲线和EIS 阻抗谱研究了 PANI / PY-SSA 对低碳钢材料的防腐蚀性能。结果表明,PY 共聚改性明显提高了聚苯胺对金属的保护能力,且当聚合单体配比 n( AN) 颐 n( PY) = 3 颐 7 时,制备的 PANI / PY-SSA 防腐蚀性能最好,涂层的 E_corr 为-0 . 335 V,J_corr 为 7 . 972 X10^-8A / cm,R_C 为 2 . 103 X10⁵Ω·cm₂,C_C 为 1 . 646 X10^-8F / cm₂。

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镁合金阴极电泳动力学研究

吴超云, 张津

表面技术. 2013, 42(4): 115-118.

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通过分析传统阴极电泳动力学公式,结合镁合金特点分析及理论研究, 对传统公式进行修正。采用 AZ31 镁合金进行阴极电泳动力学的研究,经试验验证,公式的推算具有合理性和正确性,并最终得出镁合金阴极电泳动力学公式 3 . 6 X10¹¹δ²+4 . 77 X10⁵δ = t( δ 为厚度;t 为时间,且 t <3 min) ,为指导镁合金阴极电泳涂层的制备提供了理论依据。

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水性透明隔热涂料中纳米 ATO 的分散技术

李楚忠, 刘晓国

表面技术. 2013, 42(4): 119-121.

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为解决纳米 ATO 在水中的分散问题,通过沉降实验和测定 Zeta 电位,考查了 pH 值、分散剂及其用量、研磨时间等对纳米 ATO 浆料分散稳定性的影响,得出了最佳分散条件:采用高分子型分散剂 Tech-6300 ,pH值 8 ~ 9 ,研磨时间为 12 h。对最佳分散条件制备的 ATO 水性浆料进行粒径检测和透射电镜观察,结果表明,ATO水性浆料的粒径在 100 nm 以内,达到了纳米级别,分散稳定性较好。

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埋地环境下容器外腐蚀检测技术浅析

黄颖军, 楼淼, 芦玉峰, 周萌

表面技术. 2013, 42(4): 122-126.

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通过分析皮尔逊检测法、交流电流梯度法、直流电位梯度法和密间隔极化电位法等几种埋地环境下管道外腐蚀检测技术的工作原理及技术特点,研究了这几种方法用于埋地环境下容器外腐蚀检测的可行性。同时,提出了电阻探针法、电感探针法、场信号法、耦合多电极腐蚀监测等几种外腐蚀在线检测技术,为开展相关工作提供了理论参考。

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2013年, 第42卷, 第4期　
刊出日期：2013-08-10

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