2015年, 第44卷, 第11期　
刊出日期：2015-11-20

  

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膜层技术
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  多弧离子镀负偏压对氮化钛薄膜的影响

  宋沂泽, 高原, 董中新, 张焱, 彭凯, 王成磊

  表面技术. 2015, 44(11): 1-6,28. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.001

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  目的 确定适当的负偏压,提高多弧离子镀氮化钛薄膜的综合性能。 方法 采用不同的负偏压,在 4Cr13 不锈钢表面制备 TiN 薄膜,探讨偏压对薄膜表面质量、结构、硬度、结合力和摩擦系数的影响。 结果 负偏压对薄膜表面质量的影响较大:负偏压为0 V 时,TiN 薄膜表面凹凸不平,液滴较多;随着负偏压升高,薄膜表面变得光滑,液滴减少并变小,薄膜致密性也得到提高。 在不同负偏压下,TiN 薄膜均呈现出在(111)晶面的择优取向,但随着负偏压的增大,这种择优取向逐渐减弱,当负偏压达到 400 V时,薄膜在(220)晶面的峰值逐渐增强。 随着负偏压从 0 增至 400 V,薄膜的硬度、结合力和耐磨性均先提高,后降低。 当负偏压为 300 V 时,薄膜的硬度和结合力达到最大,分别为 2650HV 和 58 N;摩擦系数和磨损量最小,分别为 0. 48 和 0. 1065 mm3。 结论 施加适当的负偏压可以提高薄膜的硬度、结合力、耐磨性等性能,当负偏压为 300 V 时,薄膜的各项性能达到最佳。
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  添加不同稀土元素对固体包埋法在 304 不锈钢表面制备 Ti / Cr-RE 双层涂层电化学性能的影响

  邢学刚, 杨耀军, 卢盼娜, 韩志军

  表面技术. 2015, 44(11): 7-13. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.002

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  目的 选择合适的稀土制备 Ti/ Cr-RE 双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。 方法 采用两步粉末包埋法,先在 304 不锈钢表面渗 Ti,再制备稀土改性 Cr 涂层,获得 Ti/ Cr-RE 双层涂层。 通过添加不同的稀土氧化物 Y2O3 和 CeO2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定 304 不锈钢基体及两种 Ti/ Cr-RE 双层涂层在 3. 5% (质量分数)NaCl 溶液中的电化学腐蚀性能。 结果 添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗 Ti 不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。 在两种稀土元素改性的 Cr 涂层中,稀土元素分别与 Cr,Fe,Ni,Ti 形成了金属间化合物。 304 不锈钢基体的自腐蚀电位为-0. 324 V,腐蚀电流密度为 0. 1363 μA/ cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0. 341 V,腐蚀电流密度为 0. 2058 μA/ cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0. 263 V)及更低的腐蚀电流密度(0. 030 86 μA/ cm2)。 结论 钇改性铬涂层不能提高 304 不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。
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  TC4 合金微弧氧化层的耐磨性和耐蚀性

  周鹏, 林乃明, 田伟, 姚小飞, 田林海, 唐宾

  表面技术. 2015, 44(11): 14-20. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.003

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  目的 对比不同电解液体系中制备的陶瓷膜层的耐磨损和耐腐蚀性能,判断实验条件下陶瓷膜性能最优的电解液体系。 方法 在相同的电参数工艺下,分别在 NaAlO2,(NaPO3)6 和 Na2SiO3 电解液体系中对 TC4 合金进行微弧氧化处理,处理时间为 15 min。 分析陶瓷层的表面形貌、成分和相结构。 进行干摩擦条件下的摩擦磨损实验,对比 TC4 合金及三种陶瓷膜的耐磨性。 通过测试极化曲线,对比 TC4 合金及三种陶瓷膜的耐蚀性。 结果 在 NaAlO2,(NaPO3 )6,Na2SiO3 电解液体系中获得的陶瓷层表面呈现出多孔和局部凸起的相似表面特征,但相组成存在差异,主要相分别为 Al2TiO5,AlPO4 和 TiO2。 摩擦磨损实验表明,在 10 N 载荷下,以 Si3N4 陶瓷球作为摩擦配副,陶瓷层的磨损失重相对基材均显著减小,其中(NaPO3)6-陶瓷层失重约为基材的 1 /22。 极化曲线分析表明,在模拟油田采出液作为腐蚀液的条件下,与 TC4 合金相比,陶瓷层的 Ecorr显著正移,Jcorr明显减小,其中(NaPO3 )6-陶瓷层的 Ecorr从-0. 311 V 正移至 0. 777 V,Jcorr从 9. 634×10-7 A/ cm2 减小到 2. 595×10-8 A/ cm2。 结论 微弧氧化处理能够显著改善TC4 合金的耐磨性和耐蚀性,其中(NaPO3)6-陶瓷层的综合性能较好,有望满足 TC4 合金服役于油田环境时的要求。
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  铝基化学镀镍浸镍前处理的研究进展

  孙硕, 宋贡生, 马正华

  表面技术. 2015, 44(11): 21-28. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.004

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  铝基表面欲获得结合力好的镀层,关键在于前处理工艺的选择。 尽管浸锌法是目前研究较多、效果较好的前处理方法,但仍存在一些不足,而浸镍法可以避免这些不足,有望取代浸锌法。 较详细地阐述了浸镍法的原理及研究现状,并将文献中涉及的浸镍法分为活化浸镍、碱性预镀镍和二次浸镍。 活化浸镍液中一般不含还原剂,主要通过置换反应生成一层具有催化作用的镍,进而促使化学镀过程中镍紧密均匀地沉积;碱性预镀镍则是通过含有还原剂的镍盐溶液,在铝基表面预化学镀上一薄层镍,其原理与化学镀镍相同。 同时,对比分析了两种浸镍法及其组合处理法之间的区别与联系。 最后,指出了浸镍法未来的发展方向:其一,简化工艺,用一次浸镍法代替二次浸镍法;其二,无毒、低污染,研发出无氟浸镍液;其三,获得高性能,即优化浸镍液配方,使得镀层与基体结合强度更好。
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  负偏压对多弧离子镀 TiN 涂层大颗粒形貌及像素分布的影响

  陈昌浩, 金永中, 刘东亮, 余学金

  表面技术. 2015, 44(11): 29-34. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.005

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  目的 分析不同负偏压下 TiN 涂层表面的大颗粒数量、尺寸和面积以及像素分布,为多弧离子镀技术的工业化应用提供基础数据。 方法 采用多弧离子镀膜技术,以脉冲负偏压为变量,在硬质合金表面沉积 TiN 涂层。 用扫描电子显微镜对涂层表面形貌进行表征,并利用 ImageJ 软件对表面大颗粒的数量和尺寸进行分析,对像素分布进行统计。 结果 随着负偏压的增加,涂层表面大颗粒的数量先增多,后减少。 负偏压为 100 V 时,大颗粒数量最多,为 1364;负偏压为 300 V 时,大颗粒数量最少,为 750。 此外随着负偏压的增加,大颗粒所占涂层面积比逐渐减小。 未加负偏压时,涂层表面大颗粒所占面积比最大,为 6. 9% ,且此时涂层的力学性能最差;采用 400 V 负偏压时,涂层表面大颗粒所占面积比最小,为3. 3% ,且此时涂层的力学性能最好。 负偏压为 300 V 时,亮、暗像素点的个数最多,为 8302;负偏压为 400 V 时,亮、暗像素点的个数最少,为 4067。 结论 当占空比为 30% ,沉积时间为 1 h,负偏压为 400 V 时,获得的涂层力学性能最好,颗粒数量少且尺寸小。
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  脉冲电沉积 WC-Co-Ni 镀层的制备及性能研究

  常季, 陈吉, 崔霄, 孙彦伟

  表面技术. 2015, 44(11): 35-39,51. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.006

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  目的 提高 WC-Co-Ni 纳米晶复合镀层的综合性能。 方法 利用脉冲电沉积法制备 WC-Co-Ni纳米晶复合镀层,分析镀层的结构、表面形貌及元素成分,测试镀层的显微硬度。 对 WC-Co-Ni 纳米晶复合镀层和 304 不锈钢进行 5% (质量分数)H2SO4 溶液浸泡实验,计算腐蚀速率,对比其耐蚀性。 结果 当脉冲参数为阴极电流密度 5 A/ dm2、脉冲占空比 50% 、脉冲频率 2000 Hz 时,施镀 2 h 制备的 WC-Co-Ni 复合镀层为纳米晶结构。 镀层表面平整、光亮,无裂纹,由立方晶型的 Ni、六方结构的 WC 和立方晶型的 Co 组成,WC-Co 颗粒均匀弥散在纳米晶 Ni 镀层内,且 m(Ni) : m(W) : m(C) : m(Co)= 6 : 2 : 1 : 1。 WC-Co纳米颗粒起到了促进形核的作用,晶粒尺寸大多分布在 20 nm 左右。 WC-Co 纳米颗粒对镀层起到了弥散强化作用,使复合镀层的显微硬度达到 600HV。 在浸泡腐蚀实验中,随着温度从 20 ℃升高至 80 ℃ ,复合镀层的腐蚀速率增加缓慢,20 ℃下的腐蚀速率仅为 0. 4192 mm/ a,80 ℃ 下的腐蚀速率也低于 20 mm/ a。结论 脉冲电沉积法制备的 WC-Co-Ni 纳米晶复合镀层硬度高于传统的不锈钢材料,耐蚀性也优于 304不锈钢,综合性能较好。
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  电解液对 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层性能的影响

  钱建才, 邹洪庆, 许斌, 吴厚昌, 吕基成, 方敏

  表面技术. 2015, 44(11): 40-45. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.007

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  目的 对硫酸、混合酸电解液体系中制备的 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层性能进行研究,找出混合酸电解液体系对 2A12 铝合金硬质阳极氧化过程的影响机理,为改善膜层的耐蚀性能提供一种思路。方法 通过对膜层厚度、显微硬度、微观形貌、极化曲线、交流阻抗试验结果进行分析,研究不同电解液对2A12 硬质阳极氧化膜层性能的影响。 结果 在有机酸的活性吸附作用下,混和酸电解液解决了硫酸电解液制备 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜存在的厚度、硬度不均匀及烧蚀现象,制备的膜层厚度范围为 35 ~38 μm,硬度范围为386 ~407HV0. 05,具有厚度和硬度分布均匀、离散性小的特点。 极化曲线及电化学交流阻抗分析表明,混合酸电解液体系中制备的 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层未进行封孔处理时,膜层的自腐蚀电位为-619. 93 mV,阻挡层电阻为 1. 4×105 Ω·cm2;封孔处理后,膜层的自腐蚀电位为-74. 69mV,阻挡层电阻为 2. 376×106 Ω·cm2。 这说明封孔处理能够改善阻挡层的质量,显著提高膜层的耐腐蚀性能。 结论 采用混合酸电解液体系能够稳定制备出 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层,制备的膜层应进行封孔处理。
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  无氰镀银层高温防变色性能初步探究

  徐小江, 赵晴, 王春霞, 于宽深, 邱媛

  表面技术. 2015, 44(11): 46-51. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.008

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  目的 探寻无氰镀银层高温变色的原因,以增强无氰镀银层的防高温变色性能。 方法 采用硫代硫酸盐体系在紫铜片上镀银,并进行无惰性气体保护的 300 ℃ ×1 h 烘烤。 借助扫描电镜(SEM)观察镀层高温烘烤后的微观形貌,采用能谱仪(EDS)检测镀层中各元素的含量与分布,探讨银层厚度、供电方式、后处理工艺对镀层防高温变色性能的影响。 结果 当直流电镀层厚度达到 9 μm,脉冲电镀层厚度达到 6 μm 时,镀层经高温烘烤后不变色。 而经水溶性银保护剂、重铬酸钾、PMTA 处理后的镀层(厚 6 μm)均在高温烘烤后发生了变色情况。 扫描电镜?煜允?高温变色镀层表面有凸起状裂纹,能谱仪检测到有铜原子外渗现象。 结论 高温下铜原子的外渗导致了镀层变色。 采用脉冲方式进行电镀,可以使镀银层孔隙率降低。 通过增加镀银层厚度和采用脉冲电镀,能够提高镀银层的防高温变色性能。
表面摩擦与润滑
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  氮化钛 / 氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

  夏铭, 王泽华, 周泽华, 胡亚群, 邵佳, 盛欢

  表面技术. 2015, 44(11): 52-58,78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.009

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  目的 研究等离子喷涂 TiN/ TiO 复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。 方法 采用等离子喷涂技术,在 45#钢表面制备 TiN/ TiO 复相陶瓷涂层。 分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。 通过磨损试验研究 TiN/ TiO 复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨 TiN/ TiO 复相陶瓷涂层的磨损机理。 结果 TiN/ TiO 复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为 350 μm,具有明显的层状结构,孔隙率为 4. 3% ,显微硬度为 1444HV0. 1。 在载荷 30 ~ 50 N、转速 370 ~1102 r/ min 的范围内,TiN/ TiO 复相涂层与 GCr15 对磨的摩擦系数为 0. 0963 ~0. 2778,磨损量为 1. 32 ~6. 8 mg。 随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。 结论 等离子喷涂制备的 TiN/ TiO 复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。 涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。
表面强化及功能化
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  金属表面梯度纳米结构的切削制备技术

  潘延安, 付秀丽, 安增辉, 谢安冉

  表面技术. 2015, 44(11): 59-65,86. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.010

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  在工件表面覆盖一层梯度纳米结构提高其硬度、抗疲劳强度、抗腐蚀强度等服役性能,已成为一种重要的表面强化技术。 塑性变形是表面梯度纳米结构形成的一种有效途径,而切削加工作为一种典型的塑性变形过程(应变可达 13,应变率可达 106 s-1)满足了这一要求。 对国内外相关研究成果进行梳理,从切削加工制备梯度纳米结构的理论基础入手,通过阐明塑性变形-应变、应变率-位错等之间的关系,描述切削过程中切削表面与切屑的微观组织演变,并结合有限元仿真分析和切削加工实验对切削加工过程中制备梯度纳米结构的可行性进行分析。 具体阐述了切削制备技术的特点与优势,如缩短工件生产周期,降低生产成本,提高加工效率,拓展加工范围等;提出切削制备梯度纳米结构所面临的一些基础性难题,例如,晶粒细化机理和微观组织演变过程存在争议,切削过程中切削热引起再结晶问题,形成的梯度纳米结构难以达到服役要求等。 最后,对切削制备技术发展过程中所要突破的关键技术及未来应用前景进行了展望。
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  45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

  张德强, 张吉庆, 郭忠娟

  表面技术. 2015, 44(11): 66-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.011

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  目的 提高 45#钢的表面性能。 方法 利用 IPG 光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在 45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。 结果 在激光功率为 1200 W、扫描速度为 2 mm/ s、送粉电压为 7 V 时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的 2. 5 倍。 由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。 熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约 1. 5 倍。 结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。
表面失效及防护
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  基于概率统计方法对钢轨疲劳裂纹路径的研究

  李孝滔, 李煦, 曹世豪, 文良华, 江晓禹

  表面技术. 2015, 44(11): 71-78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.012

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  目的 利用有限元软件 ANSYS 对车轮滚过裂纹过程进行分析,确定轮轨接触疲劳裂纹的扩展方向。 方法 基于最大周向应力判据,用概率统计的方法对车轮滚过裂纹过程中,不同角度初始裂纹可能的扩展角度进行分析。 车轮滚过裂纹过程中,用可能扩展角度的均值作为裂纹的扩展方向计算裂纹扩展路径。 结果 用概率坐标纸拟合出的相关系数均大于 98. 5% ,说明裂纹可能的扩展角度符合威布尔分布的可能性超过 98. 5% 。 当裂纹长度小于 700 μm 时,裂纹可能的扩展角度基本符合威布尔分布;当裂纹长度达到 800 μm 时,裂纹尖端的等效应力强度因子(Keff)出现 4 个峰值;当裂纹长度达到 1200 μm时,第 3 个峰值载荷处裂纹尖端的 Keff超过了材料的断裂韧性,此时裂纹会向行车相反的方向急剧地扩展。结论 对于不同角度初始裂纹,其扩展角度基本符合威布尔分布;整个裂纹路径的趋势与实验测得的裂纹路径有较好的一致性,车轮滚过裂纹过程中,用裂纹可能扩展角度的均值作为裂纹的扩展方向可行。
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  HPAA 对 Q235 钢在碱性溶液中的缓蚀性能

  毛礼娜, 殷超凡, 陈启明

  表面技术. 2015, 44(11): 79-86. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.013

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  目的 运用响应面分析法考察缓蚀剂 2-羟基膦乙酸(HPAA)的缓蚀效果。 方法 通过单因素灵敏度分析法考察 pH 值、HPAA 质量浓度、温度对 Q235 钢腐蚀的影响,确定取值范围。 基于响应面优化分析法(RSM),根据单因素实验结果,采用中心组合设计原则(CCD)对质量浓度、温度、pH 值进行优化实验设计。 以 HPAA 的缓蚀率为响应值,采用 RSM 对响应数值进行方程回归,对得到的二次关联模型进行优化,并将优化的参数条件应用于复配缓蚀剂进行 SEM 和 EIS 分析。 结果 质量浓度、温度、pH 值的优化取值范围分别为 20 ~26 mg/ L,45 ~55 ℃和 8 ~10。 RSM 优化后参数为:质量浓度 23 mg/ L,温度 50 ℃ ,pH=9. 0,HPAA 的缓蚀率最优为 68. 68% 。 实验获得的缓蚀率为 68. 78% ,与预测值偏差为0. 15% 。 将优化的参数应用于缓蚀剂的复配, ρ(HPAA): ρ(Na2MOO4): ρ(Na2B4O7)= 0. 5:0. 3:0. 5 时,复配的缓蚀剂用量最少且缓蚀率最高可达到 93. 75% 。 此复配缓蚀剂在 SEM 图中光亮无腐蚀,并且在 EIS 谱中表现出纯电容性,阻抗最大、缓蚀率最高。 结论 响应面法和 SEM,EIS 结合运用在 HPAA 的缓蚀性能研究中是可行、准确、可靠的。
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  油井套管脉冲电流阴极保护电源控制系统研究

  许庆, 周好斌, 张涛

  表面技术. 2015, 44(11): 87-90,103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.014

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  目的 设计一种智能化油井套管脉冲电流阴极保护电源控制系统,实现电源的智能化运行,确保保护效果最佳。 方法 采用三层闭环控制策略实现电源的自适应调节,采用先进的处理算法对输出电流、输出电压、套管电位进行处理,判断脉冲电流阴极保护的效果,输出相应的 PWM 控制信号,并对电源的输出参数进行实时调节。 结果 在 5. 0 m×0. 5 m×0. 5 m 的 PVC 绝缘水槽中模拟油井套管脉冲电流阴极保护系统,该系统能控制输出频率、幅值、占空比均可独立调节的脉冲电流,使 40 角钢的保护电位达到-0. 85 V。 结论 该控制系统可以实现油井套管脉冲电流阴极保护电源的智能化运行,具有投入成本低、可靠性高、功能完善、操作方便等优点。
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  等离子喷涂热障涂层高温 TGO 的形成与生长研究

  刘小菊, 王腾, 李偲偲, 李强

  表面技术. 2015, 44(11): 91-96,103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.015

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  目的 研究热障涂层(TBC)和纯粘结层(BC)在 1100 ℃ 下的氧化动力学,探讨热障涂层中热生长氧化物(TGO)组织结构的演化规律。 方法 运用大气等离子喷涂技术(APS)制备涂层,对比分析热障涂层和纯粘结层涂层在 1100 ℃下等温氧化 2,5,10,20,50,100,200,350 h 后 TGO 的厚度变化,并对粘结层表面和热障涂层截面分别进行 XRD 和 SEM 分析。 结果 热障涂层和纯粘结层在 1100 ℃ 下的氧化动力学均遵循抛物线规律,其氧化速率常数分别为 0. 344,0. 354 μm/ h0. 5。 等温氧化 5 h 后,TGO 的主要成分为 α-Al2O3;随氧化时间的增加,生成 Cr2O3、尖晶石、CoO 和 NiO 的混合氧化物;等温氧化 100 h 后,CoO消失,NiO 的含量减少,Cr2O3 和尖晶石氧化物的含量增加;等温氧化 350 h 后,TGO 中出现了裂纹,但涂层仍未剥落,TGO 最终由顶层多孔的混合氧化物层和底层具有柱状晶结构的 α-Al2O3 层组成。 结论 顶层陶瓷层(TC)对热障涂层氧化速率常数的影响很小。 TGO 中 α-Al2O3 首先形成并以柱状结晶的方式生长,混合氧化物在 α-Al2O3 上形成,TGO 生长速度逐渐变缓。
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  IAA 在硫酸溶液中对碳钢的缓蚀性能研究

  刘启承, 吕堂满, 冯利军

  表面技术. 2015, 44(11): 97-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.016

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  目的 研究吲哚-3-乙酸(IAA)在 H2SO4(0. 1 mol/ L)溶液中对碳钢(Q235)的缓蚀性能,降低碳钢生产过程对环境的影响。 方法 采用动电位极化曲线测试、交流阻抗实验、失重实验和扫描电镜实验分析缓蚀剂的缓蚀性能及作用机理。 结果 IAA 的缓蚀效率随着缓蚀剂浓度的增加而逐渐增大,当 IAA浓度增加到 4×10-3 mol/ L 时,缓蚀效率最高达到 88. 85% 。 温度升高,缓蚀效率降低,说明 IAA 不宜于高温下使用。 IAA 是一种混合型缓蚀剂,对阴极反应和阳极反应均有抑制作用,且在缓蚀剂分子吸附过程中,吸附在碳钢表面的水分子和缓蚀剂分子发生竞争吸附作用, 能有效阻止 H+的穿越,从而抑制腐蚀 H+的放电。 IAA 在碳钢表面的吸附遵循 Langmuir 吸附等温模型,该吸附自发进行且是物理吸附和化学吸附共同作用。 缓蚀剂通过抑制腐蚀反应的活性点,提高活化能垒,防止碳钢溶解腐蚀。 IAA 在碳钢表面形成保护膜,减轻了腐蚀。 结论 IAA 是一种以抑制阳极反应为主的混合型缓蚀剂,在 0. 1 mol/ L H2SO4 溶液中能够对 Q235 碳钢起到优异的保护作用。
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  Q235 钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性研究

  王秀民, 王培, 孙阳超, 廉兵杰

  表面技术. 2015, 44(11): 104-111. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.017

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  目的 研究 Q235 钢在海洋大气环境中的耐蚀性能,分析近海环境下 Q235 钢的腐蚀机理。 方法采用盐雾试验、恒温恒湿试验等,模拟海洋大气环境,研究不同温度、相对湿度、氯离子含量下 Q235 钢的腐蚀规律,并利用表观腐蚀形貌分析、金相分析及 XRD 等技术手段,分析对应的腐蚀形貌和腐蚀产物。结果 模拟海洋大气环境下,Q235 钢腐蚀速率随温度升高而增加。 随着氯离子含量增加,Q235 钢腐蚀速率先增加后减小,当 NaCl 质量分数为 1. 75% 时,其腐蚀速率最大。 相对湿度增大可以加速 Q235 钢腐蚀,相对湿度大于 85% 后,其腐蚀速率急剧增大。 盐雾环境下,Q235 钢的腐蚀类型为点蚀,主要腐蚀产物为 Fe2O3 和 Fe3O4。 结论 海洋大气环境下,温度、相对湿度、氯离子含量均为 Q235 钢腐蚀的重要影响因素,腐蚀危害表现为点蚀穿孔,需要采取表面防护措施。
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  管道内防腐技术现状与研究进展

  赵帅, 兰伟

  表面技术. 2015, 44(11): 112-118. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.018

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  介绍了石油管道内溶解氧、二氧化碳、硫化氢、以及二氧化碳和硫化氢协同腐蚀的机理。 综述了油气管道内防腐技术,现阶段主要的处理方式是选择耐蚀金属材料或非金属材料、添加缓蚀剂、涂层防腐和衬里防腐。 分析了各种内防腐技术的优缺点,认为管道内防腐在未来的发展方向是将基材选择、添加缓蚀剂、内涂镀层和内衬里技术进行综合,以减缓管道内的腐蚀。 低碳钢表面镀镍层自纳米合金化技术,即是集中内防腐技术的综合运用,得到了表面无缝冶金结合的高耐蚀性能管材,是未来发展趋势的代表。
表面质量控制及检测
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  磨料射流表面抛光研究综述

  陈逢军, 唐宇, 苗想亮, 尹韶辉

  表面技术. 2015, 44(11): 119-127. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.019

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  作为精密超精密光学制造工艺过程中的一个重要环节,各种新型表面抛光方法与工艺始终吸引着科研人员不断深入研究与探索。 磨料射流抛光方法为小型复杂零件的表面抛光提供了一个新思路,成为精密超精密光学加工技术的重要组成部分。 对磨料射流表面抛光过程中衍生的磨料水射流抛光、磁射流抛光、负压吸流抛光、磨料气射流抛光、冰粒水射流抛光、纳米胶体射流抛光的抛光原理、方法及特点进行了综述,分析了各射流表面抛光技术材料去除的最新发展;从加工原理、磨料选择、抛光精度、数学模型等方面对上述新型射流抛光技术进行深入分析与比较,其中磁射流抛光、纳米胶体射流抛光、磨料水射流抛光的抛光精度较高,可以实现表面粗糙度纳米级的超精密抛光,而磨料气射流抛光、冰粒射流抛光从加工成本上来讲则相对较低。 最后,对磨料射流表面抛光在去除函数优化、精度效率的提高、应用范围扩展、在线检测、商业化应用等方面的发展趋势进行了预测。
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  镀镍槽液中镍含量的在线监测系统研究

  乔永莲, 沙春鹏, 董宇, 刘冰

  表面技术. 2015, 44(11): 128-133. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.020

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  目的 研发一种能够在线监测镀镍槽液中镍离子含量的测试系统,并将此方法推广至镀铬、镉、铜等槽液。 方法 利用计算机 VC++语言编程技术、Modbus 通讯技术、西门子 PLC 技术组成监控系统,通过耐酸碱计量泵和耐酸碱流量计对镀镍槽液取液量进行控制和校正,采用电化学测试方法对待测槽液在线监测,采用 VC++语言编程技术采集电化学测试数据,最终实现对镀镍槽液中镍离子含量的自动监测。结果 采用此自动控制系统测量镀镍槽液中镍离子的质量浓度,其与极化曲线中-1. 0 V(vs. SCE)电位下的极化电流之间的线性拟合方程为:I=0. 002 01+6. 90×10-5ρ。 以 120 g/ L 待测溶液为分析对象,采用此自动检测系统测得镀镍液中 Ni2+质量浓度为115. 5 g/ L,而采用 EDTA 直接滴定分析测得 Ni2+质量浓度为 113. 7 g/ L,测量误差分别为 3. 78% 和 5. 25% 。 结论 该镀镍槽液中镍离子含量的在线监测方法可靠性高,除了对镀镍槽液状态进行监控分析外,还能对镀铬槽液、镀镉槽液等进行监控分析,可适应较恶劣的生产环境。
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  PRO-pHx 酸活剂在电镀零件酸洗中的应用研究

  刘梦兰, 向可友, 王建华, 徐良

  表面技术. 2015, 44(11): 134-137. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.021

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  目的 研究 PRO-pHx 酸活剂对酸洗过程及酸洗质量的影响,达到节酸、减排、降低成本的目标。方法 通过添加 PRO-pHx 酸活剂,对比分析酸洗溶液更换周期,以及不同的使用酸周期的成本。 结果PRO-pHx 酸活剂体积分数在 1% 以下,即可长期保持钢铁零件酸洗液的活性以及零件的表面酸洗质量和电镀层质量,同时减少酸液废弃量。 其中,1200 L 的硫酸酸洗槽加入体积分数为 1% 的 PRO-pHx 酸活剂,到第 30 个使用周期成本节约了 33. 6% ,且随周期延长酸洗成本会进一步降低。 结论 PRO-pHx 酸活剂添加到酸洗溶液中,在保证钢铁零件表面酸洗质量和电镀层质量的前提下,实现了节酸、减排、降低成本。