表面技术

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李献会, 薛玉君, 敖正红, 李济顺, 司东宏

表面技术. 2013, 42(5): 1-4,23.

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分别在单一超声和组合超声条件下制备了 Ni-Nd₂O₃ 纳米复合镀层,分析了镀层的微观形貌,测定了镀层中纳米 Nd₂O₃ 的含量,考察了纳米复合镀层的耐腐蚀性能。结果表明:组合超声可以提高 Ni-Nd₂O₃ 纳米复合镀层中 Nd₂O₃ 的含量,在组合超声空化效应和协同效应的作用下,复合镀层的晶粒细化,组织致密,腐蚀速率降低,表现出优良的耐腐蚀性能。

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锌粉粒度对机械镀锌层耐腐蚀性能的影响

李广敏, 牛宗伟, 董海青

表面技术. 2013, 42(5): 5-7.

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分别采用 325 目、800 目和 325 目+800 目等质量混合的球形锌粉,在活化剂的作用下进行机械镀锌,得到三种机械镀锌层。观察了三种镀锌层的表面形貌和断面结构,分析了不同粒径锌粉所得镀层的结构特点,通过中性盐雾试验测试了镀层的耐腐蚀性能。结果表明:325 目锌粉镀层的耐腐蚀性能最差,800 目锌粉镀层的耐腐蚀性能最好,325 目与 800 目等质量混合的锌粉镀层耐腐蚀性能介于两者之间,接近 800 目锌粉镀层。

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电镀 Cu-W-Ni 合金的热力学分析

李远会, 万明攀, 陈阵, 张晓燕, 郭忠诚

表面技术. 2013, 42(5): 8-10.

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借助 25 ℃ 下的 Cu-H₂O,Ni-H₂O 和 W-H₂O 的 E-pH 图,说明了电镀 Cu,W,Ni 的可能性及范围,并重点分析了电镀 Cu-W-Ni 合金的可能性。 Cu-Ni 能在 Cu-H₂O 与 Ni-H₂O 系 E-pH 图叠合形成的共沉积区里析出。因 Cu-H₂O 与 W-H₂O 系的 E-pH 图叠合时无法形成 Cu-W 的共沉积区,Cu-W 不能在其对应离子的水溶液中析出,但 Ni-W 能在 Ni²⁺,WO₄2-水溶液里诱导共沉积。理论和实验证明,在含 Cu²⁺,Ni²⁺,WO₄2-的水溶液中能电镀制备 Cu-W-Ni 合金。

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TiO₂/ SiO₂一维光子晶体的制备及其光子带隙特性

蒋礼, 宋少杰, 杜作娟, 黄小忠, 刘冀洵

表面技术. 2013, 42(5): 11-14,28.

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以普通载玻片为基体,采用溶胶-凝胶法制备了 TiO₂/ SiO₂ 一维光子晶体,对该结构的截面形貌、各层厚度及结晶形态、反射谱特性进行了分析。结果表明:TiO₂ 和 SiO₂ 膜的平均厚度分别为 69 nm 和 83 nm,结晶形态分别为锐钛矿和无定形态;该结构在波长 544 nm 处的反射率达到了 94% ,且其 FWHM = 194 nm(486 ~ 680nm) 。运用传输矩阵法对该结构进行仿真计算,得到的计算结果与测试结果趋于一致。最后讨论了入射角对一维光子晶体反射谱的影响。

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氮化铜薄膜制备中氮气比例对其结构及微观力学性能的影响

龚鹏, 范真, 丁建宁, 程广贵, 袁宁一, 凌智勇

表面技术. 2013, 42(5): 15-18,31.

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采用射频磁控溅射方法在玻璃基底上制备氮化铜薄膜,研究了氮氩混合气体中的氮气比例对薄膜择优生长取向、表面晶粒尺寸和微观力学性能的影响。结果表明:低氮气比例时,薄膜的纳米力学性能比较差;随着氮气比例的增加,氮化铜薄膜的择优生长晶面从( 111 ) 晶面转变为( 100 ) 晶面,晶粒尺寸变小, 显微硬度增加,弹性模量则是先增加,后减小。

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厚钛过渡层缓解铜基上热丝 CVD 金刚石薄膜内应力

赵齐, 代明江, 韦春贝, 邱万奇, 侯惠君, 谭笛

表面技术. 2013, 42(5): 19-23.

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以紫铜为基体,在紫铜上先采用磁控溅射技术镀一层金属钛,再以 H₂ 和 CH₄ 作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法( HFCVD) 在钛过渡层上合成金刚石薄膜,研究不同钛过渡层厚度对金刚石薄膜质量的影响。利用 X 射线( XRD) 、激光拉曼光谱( Raman) 、扫描电镜( SEM) 分析薄膜的结构、成分和表面形貌,用能谱仪( EDS) 对热处理前后样品的表面进行了元素分析。研究发现,当钛过渡层厚度为 3 μm 时,生成的金刚石薄膜受到较大内应力而发生破裂;当钛过渡层厚度为 25 μm 时,金刚石薄膜质量较好,薄膜受一定内应力,但没有破裂;850 ℃ 左右保温热处理 12 h,铜原子与钛原子发生了扩散。

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AZ63 镁合金在氯化钠溶液中的孔蚀及缓蚀研究

陈琳, 陈静, 苏洋

表面技术. 2013, 42(5): 24-28.

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通过失重法、线性电位扫描、动电位扫描、电化学阻抗谱等分析手段,研究 AZ63 镁合金在 NaCl溶液中的孔蚀行为,考察缓蚀剂磷酸钠和复配剂氟化钠对 AZ63 镁合金孔蚀的影响,并用扫描电镜观察 AZ63 镁合金的腐蚀形貌。结果表明:NaCl 溶液浓度增加会使镁合金的孔蚀倾向增大,但 NaCl 质量分数超过 5 . 5% 后,击穿电位与再钝化电位差值的下降幅度显著减小; Na₃PO₄ 能够有效阻止 AZ63 镁合金在氯化钠溶液中的腐蚀,PO₄^3-浓度增加使 E_b 值增大,2 . 0% Na₃PO₄ 对镁合金的缓蚀率达到 92 . 8% ;NaF 溶液与 Na₃PO₄ 复配可减缓 AZ63镁合金的腐蚀速度,添加 0 . 16% NaF 时,极化电阻增大至 3092 Ω·cm²。

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pH 值对 N80 钢固液两相冲刷腐蚀的影响

李涌泉, 田进

表面技术. 2013, 42(5): 29-31.

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在加入 10% 石英砂的 3 . 5% NaCl 溶液中,对 N80 钢进行了冲刷腐蚀试验。通过失重法计算了腐蚀速率,观察了宏观、微观腐蚀形貌,对腐蚀后的表面进行了 EDS 分析,据此研究了 pH 值对冲刷腐蚀的影响和冲刷腐蚀机理。结果表明:随着 pH 值的升高,N80 钢的冲刷腐蚀速率降低;pH 较低( 2 或 3 ) 时,为均匀腐蚀,pH 值升高后,出现了氧化。

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Zn,Al 合金涂层在膨润土中的加速腐蚀实验研究

楼淼, 芦玉峰, 周萌, 秋实, 卢飞

表面技术. 2013, 42(5): 32-34,41.

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采用高速电弧喷涂技术在 16 MnR 钢基体上制备 Zn,Al 合金涂层,针对其实际应用环境,设计并通过模拟洞室膨润土填埋环境的加速腐蚀实验对涂层的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:随着加速腐蚀时间的延长,Zn,Al 系合金涂层的腐蚀速率降低;Zn,Al 系合金涂层对 16MnR 钢的防护作用明显,起到了牺牲阳极的阴极保护作用;与 Zn 涂层和 Zn-Al 合金涂层相比,Al 涂层表现出较优的耐腐蚀性能。

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RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢的热疲劳性能研究

徐永礼, 庞祖高, 马宽猷, 韦曼云, 黄银燕

表面技术. 2013, 42(5): 35-38,44.

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利用扫描电镜、X 射线衍射分析技术,对比经过 RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗处理、气体渗氮处理和淬火+回火处理的 H13 钢三种试样的热疲劳性能,依据裂纹特征、裂纹结构,证明 RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13钢具有较强的抗热疲劳性能。研究了多元共渗钒铌碳氮化物的细晶强化作用和位错强化作用,及其对钢热稳定性、高温硬度和抗氧化性的影响,从理论上揭示了 RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗对热疲劳性能的强化机制。

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激光功率对 WO₃-V₂O₅-C 镍基熔覆层硬度的影响

杨宁, 杨帆

表面技术. 2013, 42(5): 39-41.

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采用激光熔覆技术,在 45^#钢表面制备 WO₃-V₂O₅-C 镍基熔覆层。分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的显微硬度,研究了熔覆粉末中 WO₃-V₂O₅-C 的含量及激光功率对熔覆层硬度的影响。结果表明:采用 WO₃+V₂O₅+C 质量分数为 25% 的熔覆粉末,以 1 . 4 kW 功率进行激光熔覆,所得熔覆层硬度最高,平均值高达1400 HV0 . 3 ,可大大提高材料的耐磨性。

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纳米 SiO₂添加剂对铸造铝铜合金微弧氧化陶瓷层耐磨性的影响

吴德凤, 雷源源, 张晓燕, 周小淞

表面技术. 2013, 42(5): 42-44.

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采用 Na₃PO₄ 基础电解液,添加不同量的纳米 SiO₂,对铸造铝铜合金进行微弧氧化处理,分析了纳米 SiO₂ 用量对微弧氧化膜层厚度、硬度、物相组成、微观表面形貌及耐磨性能的影响。分析表明:纳米 SiO₂ 参与了微弧氧化反应过程,并进入微弧氧化膜层,当其添加量为 3 g / L 时,膜层的耐磨性能最佳。

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铝阳极氧化膜的微观结构及沸水封闭处理对膜层显微硬度的影响

张培, 赵旭辉, 唐聿明, 左禹

表面技术. 2013, 42(5): 45-47,51.

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通过阳极氧化在铝合金表面获得稳定的阳极氧化膜,并对膜层进行沸水封闭处理,采用扫描电子显微镜( SEM) 、电化学阻抗谱( EIS ) 等分析手段研究了氧化电流密度以及封闭处理对膜层显微硬度的影响。结果表明:随着电流密度的增加,铝合金阳极氧化膜的显微硬度先升高,后降低;沸水封闭会导致铝阳极氧化膜的显微硬度下降;铝阳极氧化膜表面形貌的优劣、多孔层的组织结构和屏蔽性与膜层显微硬度密切相关。

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元素添加量对水等离子弧堆焊铁基合金层的影响

李达, 孙兵, 刘伟, 李森

表面技术. 2013, 42(5): 48-51.

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采用正交试验方法设计了几种铁基合金系堆焊粉末,利用水等离子火焰机在 Q345 钢板上进行堆焊,分析了 Cr,Mo,Si,C 添加量对堆焊层硬度、显微组织及磨损性能的影响。结果表明:堆焊层中含有大量的M₇C₃ 初生碳化物及共晶组织,最高硬度可达到 56 . 8 HRC,耐磨性较好,Cr 和 C 对堆焊金属的耐磨性影响最大。试验表明,采用水等离子火焰机可以较好地进行粉末堆焊。

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40 Cr 钢表面高能喷丸纳米化及其耐磨性能

田峰, 杨辉

表面技术. 2013, 42(5): 52-54.

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为了研究 40 Cr 钢表面纳米化对其耐磨性能的影响,对 40 Cr 钢表面进行高能喷丸处理,获得纳米结构表层,分析了材料表面高能喷丸前后的微观组织变化,测定了纳米化材料表层的残余应力及显微硬度,研究了纳米化表层的磨损性能。结果表明: 高能喷丸使 40 Cr 钢表层发生了严重塑性变形, 显微硬度较基体提高了68% ,并使材料表面分布了较高幅值残余压应力,最大可达-736 MPa,残余压应力层深度达 0 . 9 mm;高能喷丸表面纳米化能在一定程度上降低 40Cr 钢表面的摩擦系数,且大大减小其磨损失重,显著改善了 40Cr 钢的耐磨性能。

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激光表面微织构工艺试验及应用研究

张培耘, 华希俊, 符永宏, 尹必峰

表面技术. 2013, 42(5): 55-58,73.

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在声光调 Q 二级管泵浦固体光源 Nd:YAG 激光器基础上,采用“ 单脉冲同点间隔多次冶激光微加工工艺,对 45^#钢试样表面进行激光微织构加工。分析了离焦量、泵浦电流、重复频率及重复次数对微织构形貌的影响规律。工艺试验表明, 微凹腔的直径和深度随着泵浦电流的增大而增大,随着重复频率的增加呈减小的趋势,微凹腔深度随脉冲次数的增加呈近似线性增加,而微凹腔直径呈缓慢减小趋势。通过对某型号四缸汽油机的台架性能试验研究,表明与传统平顶机械珩磨相比,采用激光珩磨技术的汽油机机油耗要比原机降低 56% , 燃油耗降低 1 . 94% ~ 4 . 5% 。

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阴极刻蚀法制备超疏水铝镀层及其抗腐蚀性能研究

陈志磊, 帅茂兵

表面技术. 2013, 42(5): 59-61.

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对硅基磁控溅射铝镀层表面加载阴极电流,在镀层表面构建了微纳复合结构,并通过十四酸修饰获得稳定的超疏水膜。研究了超疏水表面的形成机制与结构特征,分析了超疏水表面的抗腐蚀性能。结果表明:经阴极刻蚀处理后,铝镀层表面形成了覆盖纳米级絮状物的腐蚀孔,呈现出珊瑚网状结构;再经十四酸有机修饰后,达到超疏水状态,十四酸在镀层表面形成了稳定的化学吸附,样品腐蚀阻效达到 98. 9% ,抗腐蚀性能显著提高。

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环境友好型聚天冬氨酸衍生物的合成及其阻垢性能

佟欣佳, 柳鑫华, 丁云飞, 张雪明

表面技术. 2013, 42(5): 62-65,80.

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利用马来酸酐热缩聚产物聚琥珀酰亚胺( PSI ) 和硫脲,合成了一种聚天冬氨酸衍生物。优化了PSI 与硫脲的反应条件,通过红外光谱对聚天冬氨酸衍生物的结构进行了表征,考察了聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能,分析了其阻垢机制。结果表明:以硫脲对 PSI 进行开环,当硫脲用量为 1 g,改性缩聚温度为 100 ℃ ,反应时间为 2 . 5 h 时,获得改性 PASP 产品的阻垢效果最佳;红外光谱证明了硫脲的一个氨基与原支链上的羧基发生缩合,生成酰胺键,在聚天冬氨酸侧链上增加了新的官能团;聚天冬氨酸衍生物用量为 10 mg / L 时,阻垢率可达到90% 以上。

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430 不锈钢表面 PFDS 硅烷膜的自组装及缓蚀性能研究

李敏娅, 王海人, 屈钧娥, 曹志勇

表面技术. 2013, 42(5): 66-69,80.

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在 430 不锈钢表面制备了 1 H,1 H,2 H,2 H-全氟癸基三乙氧基硅烷( PFDS) 自组装膜。通过分析傅里叶变换红外光谱、接触角、极化曲线和交流阻抗谱、在三氯化铁溶液中的腐蚀形貌,研究了 PFDS 自组装膜的吸附及其对不锈钢电极的缓蚀作用。结果表明:组装时间为 2 h 时,PFDS 膜表现出较好的抗腐蚀性, 150 ℃ 固化1 h 后,自组装膜具有更优异的抗腐蚀性能。

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电解抛光工艺对 AP1000 管座焊接表面的改善作用

黄军波, 何毅, 殷福星

表面技术. 2013, 42(5): 70-73.

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研究了 AP1000 上封头 CRDM 管座用焊接镍基合金的电解抛光工艺条件,探讨了电解抛光对其表面粗糙度和应力的改善作用。结果表明:焊接镍基合金的抛光电流密度应控制在 0 . 3 ~ 0 . 5 A / cm²之间,抛光时间宜为 2 ~ 5 min;电解抛光使表面拉应力大幅度减少,甚至产生压应力,这可抑制焊接镍基合金应力腐蚀开裂

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化学镀铜法制备 Cu-CNTs 复合粉体的预分散工艺研究

高阳, 张国福, 王文广

表面技术. 2013, 42(5): 74-76.

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利用离子型表面活性剂( 十二烷基苯磺酸钠) 和非离子型表面活性剂( TX10 ) 对碳纳米管进行了预分散,不通过活化、敏化处理,直接采用化学镀方法在 CNTs 表面包覆金属铜。对比了两种分散剂的分散效果,研究了镀液 pH 值、温度及施镀时间对包覆效果的影响。结果表明:十二烷基苯磺酸钠的分散效果更好,更有利于镀铜;在镀液温度为 30 ℃ ,pH 为 11 ~ 12 的条件下施镀 30 min,可以获得被铜完全包覆的碳纳米管。

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1060 铝化学镀镍直接置换锌前处理工艺

陈远军, 刘锦云, 王敏, 骆峰, 赵齐林

表面技术. 2013, 42(5): 77-80.

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探讨了在铝基体上化学镀镍-磷合金镀层的工艺中,采用酸性条件下直接置换锌进行前处理的可行性,并用正交实验法对该预处理工艺进行了优化。结果表明:当置换时间为 10 s,HF 用量为 10 mL / L,置换温度为 25 ℃ ,OP 乳化剂用量为 20 mL / L 时,施镀后,可得到厚约 38 μm,硬度约 503 HV,且与基体结合良好的高磷镍-磷合金镀层。

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PS 微球的制备及表面镀镍工艺研究

靳跃钢, 秦旭峰, 黎明

表面技术. 2013, 42(5): 81-83,92.

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以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,偶氮二异丁腈为引发剂,无水乙醇为分散介质,通过分散聚合,制备出表面光滑、分散均匀的聚苯乙烯( PS) 微球。在 PS 微球表面化学镀 Ni,制得具有较好导电性能的 PS / Ni 复合粒子。研究了 PS 微球表面镀 Ni 前后的表观形貌及晶相变化,并分析了制备工艺对复合粒子导电性能的影响。分析表明,PS 微球表面镀 Ni 的优化工艺为: PS / NiCl₂ ·6 H₂O 质量比 4 : 7 , 络合剂用量 2 g, NH₃ ·H₂O 用量 30mL。

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壳聚糖-海藻酸钠吸附剂对电镀废水中 Cr( VI) 的吸附性能研究

常会

表面技术. 2013, 42(5): 84-88.

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以天然壳聚糖( CS) 和海藻酸钠( SA) 为原料,在 CaCl₂ 作用下,制备了壳聚糖-海藻酸钠( CS-SA)吸附剂。采用红外光谱仪对 CS-SA 吸附剂官能团进行表征,表明壳聚糖和海藻酸钠之间产生了静电吸引作用。以含低浓度 Cr( VI) 的电镀废水为处理对象,考察了 CS-SA 用量、吸附时间和 pH 值对 CS-SA 吸附性能的影响,同时对吸附动力学进行了研究。结果表明:当 pH = 6 ,吸附时间为 120 min,CS-SA 用量为 0 . 15 g 时,离子去除率最高,达到了 98 . 86% ;吸附动力学最符合拟二级动力学方程。解吸-再生实验表明,CS-SA 吸附剂可以再生使用。

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光催化剂载体— — —羧基氟碳共聚物纤维膜的制备及耐光降解性能研究

范文娟

表面技术. 2013, 42(5): 89-92.

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以甲基丙烯酸十二氟庚酯( DHFMA) 和甲基丙烯酸( MAA) 为单体,通过溶液聚合制备出 MAA 含量不同的羧基氟碳共聚物( DHFMA-co-MAA) ,并通过静电纺丝装置制备了羧基氟碳共聚物纤维膜。研究了 MAA含量和溶剂对纤维膜形貌的影响,分析了纤维膜的耐光降解性能,结果表明:MAA 含量 25% 的 DHFMA-co-MAA以 DMF 作为纺丝溶剂,MAA 含量 10% 的 DHFMA-co-MAA 以丁酮+ DMF( 质量比为 2 : 8 ) 作为纺丝溶剂,均可以制备出表面平滑、纤维直径较小、形态均一的纤维膜;MAA 含量 10% 的 DHFMA-co-MAA 纤维膜的光稳定性能更好,更适合用作光催化剂载体。

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钛合金表面等离子喷涂涂层材料的研究进展

王少鹏, 李争显, 杜继红

表面技术. 2013, 42(5): 93-97,111.

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介绍了钛及钛合金表面等离子喷涂涂层材料的研究进展,主要从钛合金表面等离子喷涂陶瓷材料耐磨涂层、固体润滑减摩涂层、生物活性涂层、功能涂层等几方面进行了简要的介绍。并对钛及钛合金表面等离子喷涂涂层材料的发展趋势进行了展望。

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纳米金刚石薄膜的应用及其研究进展

熊礼威, 崔晓慧, 汪建华, 张莹, 易成, 吴超, 张林

表面技术. 2013, 42(5): 98-102,111.

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以纳米金刚石薄膜的应用为主线,讨论了它在机械、光学、声学、电学等应用领域的优势,以实例分析、证明了其在各领域中所展现出的优异性能。综述了纳米金刚石薄膜在上述应用领域的研究进展,同时从不同方向阐释了其研究应用过程中所存在的不足,并对其今后的主要发展方向进行了展望。

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UV 色漆的光引发剂选择

谈素芬, 鲁钢

表面技术. 2013, 42(5): 103-106.

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以环氧大豆油丙烯酸酯为主体树脂,以钛白、铁红、炭黑作为颜填料,配制白、红、黑三种 UV 色漆,考察了四种单一光引发剂及其复配组合对涂膜硬度、附着力和甲乙酮浸泡质量损失率等性能的影响。结果表明:在白色、红色、黑色体系中,分别以 Irgacure184 与 Irgacure819 质量比为 1 : 2 ,Irgacure184 与 Irgacure907 质量比为 4 : 1 ,以及 Irgacure184 ,Irgacure907 和 ITX 质量比为 1 : 4 : 1 ,为效果最好的引发剂组合。

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痕法测定 TiAlN 涂层结合强度的研究

黄珂, 杨伏良, 陈力学, 马凯, 郭磊

表面技术. 2013, 42(5): 107-111.

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采用磁控溅射法在不锈钢表面制备了 TiAlN 涂层,采用压入法及划痕法表征了涂层的结合强度。分析表明,压入法只能作为一种定性的测定方法,该法测得 TiAlN 涂层的结合强度达到 HF3 。划痕法结合了声信号、摩擦力信号和划痕微观形貌,可以定量测定结合强度,该法测得在压头曲率半径为 200 滋m 的情况下, TiAlN涂层的临界载荷达到 13 N,比传统 TiN 涂层提高了 45% 。

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冷轧薄板表面波纹度评价标准研究

蒋光锐, 滕华湘, 张浩, 刘李斌, 李春光

表面技术. 2013, 42(5): 112-115.

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使用高通高斯滤波-低通高斯滤波、高通指数滤波-低通指数滤波和多项式滤波-低通高斯滤波三种波纹度测量方法,测量并计算了冷轧薄板表面的波纹度,分析了滤波方式以及测量长度对波纹度测量结果的影响。分析表明:采用高通高斯滤波-低通高斯滤波方法获得的波纹度参数偏大,并且数据重复性差;而采用高通指数滤波-低通指数滤波方法得到的波纹度参数偏小。进一步研究表明,采用高通指数滤波-低通指数滤波方法得到的波纹度参数受测量长度的影响很小。

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2013年, 第42卷, 第5期　
刊出日期：2013-10-10

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