2015年, 第44卷, 第4期　
刊出日期：2015-04-20

  

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膜层技术
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  稀土 CeO2 含量对 Al 合金激光熔覆层组织形貌的影响

  张光耀, 王成磊, 高原

  表面技术. 2015, 44(4): 1-5. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.001

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  目的 研究稀土氧化物 CeO2 的含量对铝合金表面 Ni 基激光熔覆层组织形貌的影响,降低 Ni60熔覆层的气孔、开裂等组织缺陷。 方法 采用激光熔覆技术,在 6063Al 表面制备 CeO2 含量不同的 Ni60熔覆层,对熔覆层的表面形貌、截面形貌及微观组织进行对比分析。 结果 CeO2 质量分数低于 3% 时,难以获得表面良好的熔覆层,0% ~2% 时易出现裂纹;CeO2 质量分数在 4% ~ 5% 的熔覆层形貌最好,无明显气孔和裂纹,尤其 4% 时具有相对较好的截面形貌;CeO2 质量分数在 5% ~ 10% 的熔覆层主要缺陷为气孔,且气孔、脱落等缺陷较少。 结论 添加 CeO2 可以改善铝合金表面 Ni60 熔覆层的组织形貌,尤其 4%的 CeO2 可以改善 Ni60 熔覆层的组织结构,促进熔覆层的晶粒细化和组织分布均匀,是较佳的添加量。
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  镍基及镍合金纳米复合电刷镀的研究进展

  徐立鹏, 包春江

  表面技术. 2015, 44(4): 6-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.002

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  镍基及镍合金纳米复合刷镀层因具有优异的耐磨损、耐高温、耐腐蚀性能,已成为纳米复合电刷镀技术的主攻方向,受到国内外的广泛关注。 综述了近年来,镍及镍钨合金、镍钴合金、镍铁合金、镍钼合金纳米复合刷镀层的研究现状。 指出目前纳米复合电刷镀技术研究的局限是镀层基质偏重镍基,镀液所添纳米颗粒种类有限,镀层所含纳米颗粒单一、复合量低,镀层性能提升空间有限。 纳米颗粒的种类、含量、尺寸与纳米颗粒硬质点强化效应的定量关系以及基于电刷镀工艺特点的复合电沉积机理,研究进展缓慢,是今后纳米复合电刷镀研究的难点。 镍合金纳米复合刷镀层、多粒子纳米复合刷镀层、特殊功能纳米复合刷镀层、宽范围纳米颗粒复合量刷镀层的研究,将会赋予人们控制材料性能更大的主动性,是未来纳米复合电刷镀研究的重要方向。
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  冷喷涂沉积机理及其装备的研究进展

  钟厉, 王昭银, 张华东

  表面技术. 2015, 44(4): 15-22. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.003

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  冷喷涂是近几年基于空气动力学发展起来的新型表面改性技术。 冷喷涂技术在较低的温度下进行,相比热喷涂有很多优势,成为研制开发非晶、纳米及其他温度敏感材料的有效手段,在工业及国防领域有着重要的应用前景和价值。 简要介绍了冷喷涂技术的原理、特点以及在保护涂层、功能涂层、近净成形、零件修复等方面的应用。 涂层沉积机理的研究对冷喷涂技术的研究具有重要的理论意义,对工艺参数的优化以及优质涂层的制备具有重要的指导作用。 冷喷涂装备对涂层质量和喷涂效率的提高至关重要。 冷喷涂装备使冷喷涂技术的研究从理论研究到实验研究过渡,最终由实验室研究向工业应用过渡。 详细阐述了冷喷涂涂层沉积机理及其研究进展。 系统阐述了冷喷涂装备(真空冷喷涂、激光辅助冷喷涂、脉冲气体冷喷涂、激波风洞冷喷涂等)的工作原理及研究现状。
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  温度对化学镀 Ni-P 合金层形貌、硬度及耐蚀性的影响

  金永中, 杨奎, 曾宪光, 倪涛, 丁松

  表面技术. 2015, 44(4): 23-26,31. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.004

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  目的 揭示在 70 ~95 ℃施镀温度范围,Ni-P 合金镀层显微形貌的变化规律,并探讨表面形貌结构、合金硬度及耐蚀性能的相关性。 方法 以施镀温度为变量,通过化学沉积的方法制备 Ni-P 合金镀层。 对镀层表面形貌进行表征,测试镀层硬度,并采用盐酸为腐蚀介质进行浸泡,以相对腐蚀速率表征镀层的耐蚀性。 结果 在 70 ~95 ℃的施镀温度范围内,随着温度升高,镀层形貌先趋于致密和平整,而后表面粗化,镀层的硬度和耐蚀性均呈现先提高、后降低的趋势。 最佳镀层形貌和硬度值出现在 85 ℃ ,耐蚀性最好的施镀温度区间为 85 ~90 ℃ 。 结论 当镀液 pH 值为 4. 5±0. 1,施镀时间为 3 h 时,施镀的最佳温度为 85 ℃ 。 此条件下制备的镀层表面平整且均匀致密,硬度高,耐蚀性能优异。
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  铸铁电刷镀 Ni-P 和 Ni 镀层性能研究

  张小彬, 昌霞, 叶宏, 张开林

  表面技术. 2015, 44(4): 27-31. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.005

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  目的 研究利用电刷镀技术对铸铁表面进行刷镀修复。 方法 在铸铁表面电刷镀 Ni 和 Ni-P 两种镀层，观察镀层的表面形貌,分析镀层的物相组成,检测镀层结合力、耐磨性及耐蚀性等性能。 结果在铸铁表面获得了结合紧密且晶粒大小均匀、致密的 Ni-P 刷镀层。 Ni 刷镀层较 Ni-P 刷镀层晶粒细小,具有较多孔洞,结构疏松。 在相同刷镀时间下,Ni-P 刷镀层厚度约为 0. 1 mm,是 Ni 刷镀层的 2 倍;与基体的结合力为 85 N,而 Ni 刷镀层结合力为 48 N。 Ni-P 和 Ni 刷镀层均主要由 Ni,Fe10. 8Ni 和 FeNi3 组成,并含有少量的铜。 Ni-P 刷镀层的磨损质量和磨损体积最小,具有更好的耐磨性能;Ni 刷镀层由于较疏松,出现了较严重的粘着磨损和擦伤特征。 Ni-P 刷镀层的自腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,具有较好的耐腐蚀性能。 结论 通过电刷镀可对铸铁表面进行修复,提高其耐蚀和耐磨性能,其中 Ni-P 刷镀层的修复效果较好。
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  占空比对氨基磺酸盐制备 Ni-TiN 纳米复合镀层性能的影响

  吴敬明, 贾卫平, 吴蒙华

  表面技术. 2015, 44(4): 32-36. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.006

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  目的 进一步提高电沉积制备 Ni-TiN 纳米复合镀层的性能。 方法 选用氨基磺酸盐镀液体系,利用超声脉冲方法在 3Cr13 基体上电沉积 Ni-TiN 纳米复合镀层,研究占空比对纳米复合镀层 TiN 含量、表面形貌、显微硬度、微观结构的影响。 结果 随着占空比增加,镀层的硬度和纳米 TiN 含量先增加,后降低,镀层织构衍射强度增加,结晶度提高,衍射峰变窄。 在占空比为 0. 2 时,镀层 TiN 含量和硬度达到最大值,TiN 质量分数为 3. 85% ,硬度为 580HV0. 1,且镀层表面平整、致密。 结论 在一定的平均电流密度下,采用合适的占空比可以获得表面平整、致密的 Ni-TiN 纳米复合镀层。 纳米 TiN 的共沉积影响了镍的结晶过程,不同占空比下制备的镀层中纳米 TiN 含量不同,引起了镀层晶格畸变,织构发生明显变化,性能改变。
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  9 米柱塞杆表面处理过程自动控制系统的研制

  强明辉, 韩春春, 张琳琳, 张绍斌

  表面技术. 2015, 44(4): 37-41,53. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.007

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  目的 提高柱塞杆的耐磨和防腐蚀性能,减少处理系统的人工参与。 方法 针对氧-乙炔火焰喷焊对 9 米柱塞杆进行表面处理的工艺要求,通过选择控制方法和控制器,研制一种自动控制系统。 系统以 PLC 自动控制为核心,通过柱塞杆的移动和旋转、气缸的升降、氧-乙炔火焰喷涂装置以及限位开关等的协调动作实现自熔性合金粉末火焰的喷熔,并利用触摸屏实现表面处理过程的可视化监控和参数设置。 最后,通过实际喷涂效果对该自动控制系统进行评价。 结果 应用表明,该系统运行稳定可靠,参数设置灵活,实现了柱塞杆表面处理过程的自动控制。 制备的工件涂层表面均匀,质量高,性能好。 结论该系统适用于 9 米以内不同长度柱塞杆和不同喷涂材料的喷焊,能大大提高生产效率,可在相关领域推广。
表面摩擦与润滑
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  纳米 Y2 O3 对过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金表面微观组织与耐磨性的影响

  杨庆祥, 赵斌, 员霄, 蹤雪梅, 周野飞

  表面技术. 2015, 44(4): 42-47,53. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.008

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  目的 研制一种新型添加纳米 Y2O3 的过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金,改善堆焊合金粗大的初生M7C3 碳化物,提高堆焊合金的耐磨性。 方法 采用明弧堆焊的方法制作堆焊合金,用金相电子显微镜对其表面微观组织进行观察,用洛氏硬度计对其表面硬度进行测量,用砂带摩擦磨损试验机对其表面耐磨性进行评价,用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行观察。 最后,利用错配度理论对 M7C3 的细化机理进行分析。 结果 过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金由初生 M7C3 和共晶组织(共晶 M7C3、奥氏体及部分马氏体)组成。 未添加 Y2O3 的堆焊合金初生 M7C3 比较粗大,其平均尺寸在 22 μm,硬度为 55HRC,磨损量为 0. 85mg/ mm2。 经纳米 Y2O3 改性之后,堆焊合金的初生 M7C3 尺寸变小,其平均尺寸为 16 μm,硬度为57HRC,磨损量减少为 0. 59 mg/ mm2,Y2O3 的(001) 面与正交 M7C3 的(100) 面之间的二维错配度为8. 59% 。 结论 Y2O3 可以成为 M7C3 的非均质形核核心,从而细化了过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金的初生M7C3 碳化物,提高了过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金表面耐磨性。
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  等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

  曹玉霞, 杜令忠, 张伟刚, 兰叶, 黄传兵

  表面技术. 2015, 44(4): 48-53. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.009

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  目的 研究等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 高温固体润滑耐磨涂层在 850 ℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。 方法 采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合粉体,并采用等离子喷涂技术在 45#钢表面制备 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层。 采用 SEM 和 XRD 研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在 850 ℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化 96 h 以后涂层表面的组织形貌,探讨 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层的抗氧化机理。 结果 NiCoCrAlY 合金层均匀致密地包覆在 Al2O3 颗粒的表面,包覆层厚度约为 3 ~ 5 μm。 复合粉体的主要组成为 Al2O3 相和 NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。 等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为 0 的抛物线等 3 个阶段。 氧化 96 h 以后,涂层的氧化质量增量为 4. 9 mg/ cm2 左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经 EDX 分析,氧化膜层主要由 Al,O,Cr 和 Ni 组成。 结论 等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中 Ni,Cr,Al 的氧化以及硬质相Al2O3 的加入是涂层抗氧化的主要原因。
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  Ti-Al-N 涂层的组织结构与摩擦学性能

  朱军亮, 王更柱, 解志文, 陈添, 宋晓航, 高旭, 于晓光, 宋华

  表面技术. 2015, 44(4): 54-59. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.010

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  目的 采用多元等离子体注入与沉积(MPIIID)技术制备 Ti-Al-N 涂层,系统研究涂层的微观组织结构、力学性能与摩擦学特性。 方法 借助 XRD,XPS,SEM 和 TEM 等，观察分析Ti-Al-N 涂层的微观组织结构与物相组成,采用纳米压入试验仪、布氏硬度试验仪、摩擦磨损试验仪和激光共聚焦显微镜等测试分析 Ti-Al-N 涂层的力学性能、膜基结合力和摩擦磨损性能。 结果 Ti-Al-N 涂层表现出较高的膜-基结合强度。 Al 元素掺杂诱发 Ti-Al-N 涂层发生严重晶格畸变。 当 Al 原子数分数为 6. 18% 时,Ti-Al-N 涂层以 c-TiAlN 相结构为主,表现出超高硬度(达到 39. 83 GPa);随着 Al 元素含量增加,涂层中的软质h-TiAlN相结构增多,硬度随之下降。 摩擦试验结果表明,低 Al 含量 Ti-Al-N 涂层的抗磨损能力良好,其主要磨损机制为磨粒磨损;高 Al 含量 Ti-Al-N 涂层的抗磨损能力较差,其主要磨损机制倾向粘着磨损。结论 MPIIID 技术成功实现了 Ti-Al-N 涂层的低温制备与成分调控,低 Al 含量的 Ti-Al-N 涂层具有优良的力学性能和优异的抗磨损能力。
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  RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢的高温耐磨性

  徐永礼, 覃海泉, 庞祖高, 徐宇, 徐仁强, 郑勇

  表面技术. 2015, 44(4): 60-65. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.011

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  目的 研究 RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢的高温耐磨性,为避免铝型材挤压模具的早期磨损失效提供表面强化的新工艺。 方法 把多元共渗试样及对比试样进行高温摩擦磨损实验,然后利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X 射线衍射仪等设备进行检测分析。 结果 淬火试样和软氮化试样均存在较严重的磨粒磨损和粘着磨损现象,渗层有微裂纹,高温摩擦系数曲线有明显的波动和峰值,磨损率分别为 21. 20×10-13,11. 30×10-13 m3 / (N·m),在 560 ℃ 保温 4 h 后的显微硬度分别为 584,1018HV0. 1。RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗试样以微量氧化磨损和微量粘着磨损形式出现,渗层无裂纹,高温摩擦系数曲线平缓,磨损率仅为 2. 96×10-13 m3 / (N·m),显微硬度高达 1334HV0. 1。 结论 RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢具有较强的高温耐磨性。
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  热喷涂制备 TiO2 光催化涂层研究进展

  任坤, 黄晶, 贺小燕, 叶卫平, 程旭东, 方丹丹, 李华

  表面技术. 2015, 44(4): 66-73,83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.012

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  TiO2 光催化剂因其利用可持续的太阳光进行光催化反应,在环境保护、医疗卫生等领域具有潜在的应用价值,近年来引起了研究者的广泛关注。 目前,颗粒状 TiO2 催化剂获得了一定的实际应用,但在液相中使用后需要回收,不仅增加了工艺的复杂性,而且提高了设备等成本的投入。 负载型催化剂和涂层技术是将 TiO2 固定在载体上,可有效避免颗粒状催化剂难回收的问题。 在众多涂层制备技术中,热喷涂技术可快速高效大面积地制备 TiO2 光催化涂层,且涂层机械性能优异,喷涂成本低廉,因而使 TiO2的工业化制备和应用更具前景。 综述了近年来国内外制备 TiO2 涂层常用的传统热喷涂技术、改进后的液相热喷涂技术和冷喷涂技术,并论述了影响 TiO2 光催化性能的材料相组分、涂层结构和元素掺杂等因素,总结了相应的性能改进措施,指出了目前 TiO2 光催化涂层的应用研究存在的问题和研究方向。
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  表面微结构对冰粘附强度的影响

  丁云飞, 唐珊, 吴会军

  表面技术. 2015, 44(4): 74-78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.013

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  目的 研究试片表面粗糙度及分形维数对冰粘附强度的影响。 方法 通过对裸铝表面进行化学刻蚀及氟硅烷修饰,制备不同表面试片,测试试片表面的粗糙度和分形维数,应用冰粘附强度实验装置测试不同试片表面的冰粘附强度。 结果 粗糙度( x)与粘附强度( y)的关联式为:y = 1. 0966 x+51. 816(亲水表面), y=-0. 67x+74. 98(疏水表面)。 分形维数(z)与粘附强度(y)的关联式为:y = -146. 6z+493. 5(亲水表面),y=95. 45z-209. 9(疏水表面)。 结论 亲水表面试片冰粘附强度随粗糙度的增加而增加,随分形维数的增加而减小,疏水表面试片的变化趋势则相反。 冰粘附强度与粗糙度及分形维数之间存在较强的线性关系。 表面粗糙度相同的试片经氟硅烷修饰后,冰粘附强度降低,且表面粗糙度越大,冰粘附强度下降越多。
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  光谱选择反射型太阳隔热膜研究

  张明, 潘永强, 陈佳, 栗旭阳, 杨飞

  表面技术. 2015, 44(4): 79-83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.014

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  目的 研制具备高紫外光阻隔率、高红外光阻隔率、高可见光透射率的太阳隔热膜。 方法 依据标准大气光谱和隔热膜的基本原理给出理想隔热膜的透射率光谱曲线,在防止室内眩光的基础上给出太阳隔热膜的实用透射率曲线。 通过对金属 Ag 薄膜光学常数的研究,提出基于介质 ZnS 和金属 Ag 的多层结构的选择反射型太阳隔热膜结构,利用 TFC 膜系软件设计三层结构的选择反射型太阳隔热膜并进行允差分析。 采用热蒸发技术制备该选择反射型膜太阳隔热膜。 结果 隔热膜在 0. 3 ~0. 38 μm 紫外波段的阻隔率达到 99. 2% ,在 0. 38 ~0. 78 μm 可见光波段的平均透射率为 75. 2% ,在 0. 78 ~ 2. 5 μm 红外波段的阻隔率达到 91. 2% ,太阳能总隔热率为 62. 1% 。 结论 研制的太阳隔热膜能在保证隔离紫外线辐射和红外热辐射的同时满足对可见光具有较高的透射率。
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  1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

  张瑞珠, 赵元元, 严大考, 郭朋彦, 张洁溪, 韩婷婷, 黄荣浩

  表面技术. 2015, 44(4): 84-88. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.015

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  目的 研究 1Cr18Ni9Ti 不锈钢经电火花强化后,WC 涂层的显微组织和性能。 方法 采用电火花熔覆技术在不锈钢 1Cr18Ni9Ti 基体表面制备 WC 熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在 3. 5% (质量分数)NaCl 腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。 结果 熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。 显微硬度最大值达到 1680HV0. 3,平均值为 1336HV0. 3,比不锈钢基材提高了 4 倍, 耐磨性是不锈钢基材的 4 倍。 在 3. 5% NaCl 腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约 165 mV,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。 结论 熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在 3. 5% NaCl 腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于 1Cr18Ni9Ti 不锈钢。
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  超硬纳微米 PVD 涂层技术在刀具领域的应用及研究进展

  张而耕, 朱州, 张体波

  表面技术. 2015, 44(4): 89-96,108. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.016

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  介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等 4 种类别上介绍了 PVD 涂层技术在切削刀具上的广泛应用。 在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结合笔者多年从事 PVD 技术的研究与应用心得,从提高切削刀具的寿命这一重要角度出发,阐述了国内外超硬纳微米 PVD 涂层技术在切削刀具应用领域的研究进展,并对多元涂层、多层涂层及涂层的纳米化也进行了较为详细地论述。 切削刀具表面采用物理气相沉积涂层技术能使刀具获得优异的综合性能,从而显著提高切削刀具的使用寿命,降低生产成本,大幅提高机械加工效率。 最后展望了物理气相沉积涂层技术未来将在超硬切削(包括模具钢、淬硬钢等硬度超过 HRC55 以上的铣削加工)、难加工材料切削(包括高温合金、钛合金、不锈钢等)、石墨和碳纤维等复合材料加工和有色金属的高速切削加工(包括铝合金、铜合金、镍等)的广泛应用。
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  水性环氧防水涂层材料对混凝土吸水性能的影响

  阮峥, 刘朝辉, 成声月, 叶圣天

  表面技术. 2015, 44(4): 97-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.017

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  目的 研究 E16 和 E44 两种水性环氧防水涂层材料对混凝土试块吸水性能的影响,以比较两种防水材料的性能。 方法 分别对两种防水涂层材料设计不同的涂层配合比和涂层厚度,进行混凝土毛细吸水实验,对比混凝土试块在喷涂防水涂层材料前后的毛细吸水系数变化,以此评价防水涂层材料对混凝土试块吸水性能的影响。 结果 涂层混凝土试块的吸水系数随涂层厚度的增加而减小。 在一定范围内,涂层混凝土试块的吸水系数随 n(胺氢) / n(环氧基)的增大而先减小,后增大。 兼顾性能与成本,确定E16 和 E44 两种防水涂层材料的配合比分别为 n(E16) : n (Anquamine721)= 1 : 1,n (E44) : n(Anqua-mine 721) = 1 : 0. 9,涂层喷涂厚度皆为(300±20) μm。 此时,E16 和 E44 两种涂层混凝土试块的吸水系数分别为各自对应空白混凝土试块的 3. 5% 和 3. 4% 。 结论 相比之下,E44 防水涂层材料对混凝土试块吸水性能的影响较大。
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  改性纳米氧化铝悬浮体系制备工艺研究

  邢新侠, 甘志宏

  表面技术. 2015, 44(4): 104-108. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.018

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  目的 研究硅烷基聚合物改性的纳米氧化铝悬浮体系的制备工艺。 方法 以纳米氧化铝悬浮体系中 Al2O3 的含量为考核指标,考核不同改性剂、改性剂用量、改性时间、悬浮溶剂的选择对悬浮体系的影响。 结果 确定了最优制备工艺,改性剂用量为 0. 010 mL/ g(Al2O3 ),改性时间为 30 min,悬浮溶剂为 PMA,在该工艺条件下,制备的纳米氧化铝悬浮体系中 Al2O3 的质量浓度最高可达 0. 4915 g/ mL。 结论 硅烷基聚合物可有效包覆在纳米氧化铝的表面上,实现对纳米氧化铝的改性,改性后的纳米氧化铝可制备成稳定的悬浮体系。
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  TiO2 / 玻璃鳞片复合颗粒的制备及抗渗透性能研究

  郭毅, 杜仕国, 许建国, 刘振宇, 张宝华, 严凤斌

  表面技术. 2015, 44(4): 109-112,117. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.019

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  目的 制备 TiO2 / 玻璃鳞片复合颗粒以改善玻璃鳞片与涂层的界面性能,提高复合涂层的抗渗透能力。 方法 利用溶胶回流法在玻璃鳞片表面制备一层 TiO2 薄膜,通过 SEM,EDS 以及 XPS 等技术表征 TiO2 薄膜的表面状态。 制备复合涂层,利用 EIS 和盐雾试验测试 TiO2 / 玻璃鳞片的抗渗透能力,并与玻璃鳞片的抗渗透性进行对比。 结果 玻璃鳞片表面被 TiO2 薄膜包覆,TiO2 薄膜与玻璃鳞片表面以Si—O—Ti 化学键连接,浸泡 15 d 后,玻璃鳞片涂层的 Zw 为 8781 Ω,TiO2 / 玻璃鳞片涂层的 Zw 为 75234Ω。 盐雾试验后,TiO2 / 玻璃鳞片涂层下的金属几乎没有腐蚀。 结论 玻璃鳞片经过 TiO2 包覆后,具有较强的抗渗透能力。
表面失效及防护
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  纳米 NiCrBSi-TiB2 涂层在硫酸熔盐中的热腐蚀行为研究

  吴姚莎, 王迪, 曾德长

  表面技术. 2015, 44(4): 113-117. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.020

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  目的 研究纳米 NiCrBSi-TiB2 涂层在 800 ℃下的 Na2SO4-30% (质量分数)K2SO4 熔盐中的热腐蚀行为。 方法 采用超音速火焰技术在中碳钢表面喷涂纳米 NiCrBSi-TiB2 涂层,以饱和 Na2SO4-30%K2SO4溶液为腐蚀介质,研究该涂层在 800 ℃时的热腐蚀行为。 结果 微米涂层晶粒粗大,Si 的扩散系数低,易出现贫 Si 富 Cr 层,形成的 Cr2O3 膜在碱性熔盐中具有较低的溶解度,对涂层具有良好的保护作用。结论 微米涂层在 Na2SO4-30% K2SO4 熔盐中具有更优的抗热腐蚀性能。
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  埋地钢质管道强制电流阴极联合保护研究

  周兰, 陶文亮, 李龙江

  表面技术. 2015, 44(4): 118-122. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.021

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  目的 验证阴极保护系统在保护目标管道的同时对临近管道造成的杂散电流腐蚀,对比柔性阳极与阳极地床在保护管道的过程中产生的杂散电流污染情况,确定同沟铺设的不同管道联合保护方案。方法 通过同一排流设备对相同区域的不同管线进行统一保护,阴极保护系统中的接地装置作为唯一的阳极,多条埋地管线作为电化学电池的阴极实现保护。 结果 阳极地床产生的杂散电流干扰明显强于柔性阳极材料;排流保护中,两条20 m 埋地金属管道达到排流保护的范围时,柔性阳极的排流电压为1. 2 ~1. 52 V,远小于碳钢阳极地床的 3. 5 ~15 V,能够有效减少防护过程中电能的使用。 结论 同一阴极系统同时对多条金属管道或金属构筑物进行排流保护的措施可行。
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  304 不锈钢在氯化钠介质中点蚀缓蚀剂的研究

  郝震, 戴恒彪, 李广州, 丁毅, 孟宪虎

  表面技术. 2015, 44(4): 123-126,131. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.022

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  目的 研究钼酸钠、葡萄糖酸钠及其复配物在氯化钠介质中,对 304 不锈钢点蚀的缓蚀作用。方法 对钼酸钠、葡萄糖酸钠按不同配比进行复配得到不同缓蚀剂,采用极化曲线法分别测试在这几种缓蚀剂存在的条件下,304 不锈钢在 3. 5% (质量分数,后同)NaCl 溶液中的点蚀电位。 结果 单组分的钼酸钠、葡萄糖酸钠对在 3. 5% NaCl 介质中的 304 不锈钢点蚀有一定的抑制作用,且两种缓蚀剂有明显的协同缓蚀效应。 结论 当复配缓蚀剂配比为 c(钼酸钠): c(葡萄糖酸钠)= 2:1 时,其缓蚀效果达到最佳,点蚀电位为 436 mV。
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  复合缓蚀剂对碳钢腐蚀率的影响研究

  阚伟海, 陈莉荣, 姜庆宏, 王哲

  表面技术. 2015, 44(4): 127-131. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.023

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  目的 研究异抗坏血酸钠、六偏磷酸钠、D-葡萄糖酸钠和硫酸锌的复配物在软化水水质中对碳钢腐蚀率的影响。 方法 通过静态埂娆和旋转埂娆实验,研究不同浓度、pH 值、温度等条件下,复合缓蚀剂对碳钢腐蚀率的影响,对腐蚀机理进行探讨。 结果 在软化水 pH = 10,缓蚀剂质量浓度为 150 mg/ L,温度为 50 ℃ 的条件下,复合缓蚀剂对碳钢有较好的缓蚀效果,静态埂娆实验中碳钢的腐蚀率为 0. 0303mm/ a,缓蚀率为 86. 31% ;旋转埂娆实验中碳钢的腐蚀率为0. 0350 mm/ a,缓蚀率为96. 12% 。 结论 在软化水水质中,碳钢的腐蚀率随着复合缓蚀剂投药量、溶液 pH 值的增大而降低,随着温度的升高而增大。
表面质量控制及检测
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  阵列光纤组件端面的化学机械抛光试验研究

  邹文兵, 刘德福, 胡庆, 陈广林

  表面技术. 2015, 44(4): 132-136,146. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.024

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  目的 设计合理的抛光工艺方案,获得平整的阵列光纤组件端面。 方法 采用单因素实验法研究抛光工艺参数对阵列光纤表面粗糙度与光纤凸起量的影响,利用光学表面轮廓仪与扫描电镜进行分析与观察。 结果 在抛光液磨粒质量分数为 2% ,抛光液流量为 15 mL/ min,抛光压力为 50 kPa,抛光盘转速为 30 r/ min 的条件下,可以获得平整的阵列光纤组件端面。 结论 应用化学机械抛光技术加工阵列光纤组件,并设计合理工艺方案,可获得平整的阵列光纤组件端面,其表面粗糙度可低至 42. 6 nm,光纤凸起值可低至 0. 14 μm。
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  SiC 单晶片化学机械研磨试验研究

  王庆仓, 张晓东, 苏建修, 祝伟彪, 郗秦阳, 朱鑫, 裴圣华

  表面技术. 2015, 44(4): 137-140,146. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.025

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  目的 提高 SiC 单晶片的材料去除率,改善加工后的表面质量。 方法 进行研磨液试验,利用极差法得到研磨液的最优配比和研磨液成分中影响去除率的主次因素顺序;对主要影响因素进行单因素试验并考察对材料去除率的影响。 结果 研磨液的质量为 50 g,最优配方为:助研剂、分散剂、增稠剂、润滑剂、磨料 A、磨料 B 的质量分别为9,7,5,3,3,5 g,其余为调和剂,磨料 A 和磨料 B 的粒度均为 W28。 结论影响材料去除率的主要因素为磨料粒度,粒度越大,材料去除率越高。
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  玻璃材料高速抛光用固着磨料磨具试验研究

  林旺票, 王洁, 杭伟, 吴喆, 邓乾发, 袁巨龙

  表面技术. 2015, 44(4): 141-146. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.04.026

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  目的 实现玻璃材料的高效高质量低成本抛光。 方法 选择不同添加剂作为辅料制作固着磨料抛光磨具,阐明制作工艺流程、添加剂辅料配方及比例、固着磨料磨具对材料硬度、剪切强度等性能的影响。 以工件材料去除率、表面质量以及磨耗比等作为评价指标分析不同添加剂辅料对加工效果的影响,并通过等效系数优化方法确定添加剂辅料的最优配方。 结果 碳化硅与钼酸铵可增加磨具的硬度和剪切强度,磨具中加入适量氧化铝可有效提高工件表面质量。 结论 固着磨料抛光磨具的添加剂辅料最优配方为:10. 6% (质量分数)4000# Al2O3 和 2% (质量分数)10000# SiC。