2015年, 第44卷, 第7期　
刊出日期：2015-07-20

  

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  超音速微粒沉积的颗粒连续沉积过程及模拟研究

  周超极, 任智强, 王晓明, 朱胜, 王启伟

  表面技术. 2015, 44(7): 1-5,39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.001

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  目的 研究超音速微粒沉积过程中,不同颗粒的沉积状态以及后续颗粒的夯实作用对涂层沉积的影响规律。 方法 采用显式非线性有限元软件 LS-DYNA 模拟单层颗粒与基体的碰撞,采用自动二维单面接触 ASS2D(Automatic 2-D single surface contact)求解接触过程,研究超音速微粒沉积中多颗粒沉积行为、后续颗粒碰撞对涂层成形的影响规律。 采用超音速微粒沉积技术在铝合金表面制备 Al-Si 涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的表面/ 截面形貌,进而验证模型的可靠性。 结果 多颗粒沉积过程中,颗粒与颗粒之间相互嵌合,形成互锁效应,有利于提高涂层的结合强度。 后续颗粒对先沉积颗粒具有夯实作用,夯实作用使颗粒扁平化程度加大,同时使颗粒之间紧密结合,存在夯实作用的颗粒压缩率提高至 3 倍以上,有效避免了涂层孔隙和裂纹的形成。 通过观察所制备的 Al-Si 涂层的表面/ 截面形貌,证明模型具有可靠性。 结论 采用数值模拟方法探讨超音速微粒沉积多颗粒在基体上的变形行为,可为超音速微粒沉积的应用提供理论依据。
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  半胱氨酸亚金钠的理化性质及化镍金工艺研究

  刘慧敏, 盛国军, 李德良, 黄世玉, 刘慎, 杨焰

  表面技术. 2015, 44(7): 6-10,33. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.002

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  目的 合成一种新型水溶性亚金配合物,并分析其应用于无氰镀金的可行性。 方法 以氯金酸为金液、半胱氨酸为配体,在弱碱性条件下合成半胱氨酸亚金钠,通过元素分析仪、红外光谱仪、紫外可见光谱仪、热重分析仪、电导率仪研究其理化性质。 以温度、pH 值和金质量浓度为变量,通过单因素试验分析它们对镀金的影响,通过正交试验获得适宜的镀金工艺条件。 结果 该产物的分子式为 NaAu(Cys)2。该配合物的结构中,半胱氨酸里巯基和亚金进行配位并形成了很强的配位键,该配合物的特征吸收波长范围在 205 ~210 nm。 差热曲线和电导率值测定结果显示,该配合物在 170 ℃以前的热稳定性较好,是典型的离子化合物。 最佳的镀金工艺参数为:pH=2,金质量浓度 2 g/ L,温度 45 ℃ 。 在该条件下,镀层的结合力好,镀速可控,镀金效果良好。 结论 合成了新型水溶性亚金配合物,其理化性质稳定,有望用于无氰镀金工业领域。
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  氧化镱对碳钢表面化学镀 Ni-Zn-P 合金的影响

  万丽娟, 蒋柏泉, 魏林生

  表面技术. 2015, 44(7): 11-15. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.003

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  目的 改善 Ni-Zn-P 合金镀层的制备工艺和镀层的物理性能。 方法 鉴于稀土镧系元素因特殊电子结构表现出优异的物理和化学性能,向基础镀液中添加 Yb2O3,在低碳钢钢管表面化学镀沉积 Ni-Zn-P 合金镀层。 通过称量法算得沉积速率,通过盐水浸泡实验测试镀层耐蚀性,采用扫描电镜观察镀层的表面形貌，用 X-射线衍射仪检测镀层的晶体结构,考察镀液中 Yb2O3 浓度对镀层的沉积速率、表面形貌、耐蚀时间、晶体结构等的影响。 结果 随着 Yb2O3 浓度的增大,镀层的沉积速率呈先升高、后下降的趋势,镀层的表面形貌、耐蚀时间和晶体结构均是先得到改善,而后被削弱。 向基础镀液中添加 15 mg/ LYb2O3 后,镀速提高了 21. 6% ,耐蚀时间延长了 16. 7% ,镀层由粗糙、灰暗、不均匀和有缺陷,变为平整、光亮、均匀和致密,镀层的非晶相程度得到一定强化,耐蚀性能有所提高。 结论 基础镀液中添加 Yb2O3的适宜质量浓度为 15 mg/ L,该条件下可提高 Ni-Zn-P 合金的镀速,并改善镀层的质量。
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  硫脲对 304 不锈钢镀镍层抗腐蚀性能的影响

  李庆余, 范海林, 陈家荣, 陈肇开, 王红强, 黄有国

  表面技术. 2015, 44(7): 16-22. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.004

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  目的 研究硫脲对电镀镍层形貌、晶型、晶粒尺寸以及抗腐蚀性能的影响。 方法 在添加和不添加硫脲两种条件下,对 304 不锈钢进行电镀镍。 通过 XRD 和 SEM 对比镀层的晶相结构、晶粒尺寸和微观形貌,通过 Tafel 曲线和 EIS 电化学阻抗谱对比分析样品的抗腐蚀性能。 结果 添加硫脲前后,镍镀层的择优生长方向从<200>晶面转变为<111>晶面,晶粒平均尺寸从 60. 2 nm 减小为 20. 7 nm。 由于硫脲吸附在金属表面,阻滞了溶液中金属离子放电,从而提高了阴极极化作用;同时,硫脲分子吸附在晶体生长的活性点上,有效抑制了晶体生长;因此,镍晶粒得到细化。 关于腐蚀性能,镀镍 304 不锈钢的耐腐蚀性能最好,其次是 304 不锈钢基体,最差的是含硫镀镍 304 不锈钢。 结论 硫脲能够改变镍镀层晶体的择优取向,并且细化晶粒。 硫脲影响电镀镍层抗腐蚀性能的机理是:阴极吸附的硫脲通过电化学还原产生 H2S,进一步与 Ni2+反应生成 NiS,NiS 再与富集的 Ni 反应生成 Ni3S2。 随着电镀的进行,Ni3S2 被更多地沉积在镍镀层的表面,降低了镍层表面钝化膜的致密性;而且,Ni3S2 与镍层存在电势差,故易发生原电池腐蚀。 此外,晶粒细化导致晶界和晶面的缺陷增加,也使得腐蚀加速。 故镀液中加入硫脲,镀层的耐腐蚀性能大大降低。
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  一种可焊性半光亮镀镍工艺

  刘永永, 刘涛涛, 陈月华, 袁礼华, 江德凤, 朱俊昊

  表面技术. 2015, 44(7): 23-26. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.005

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  目的 解决镀镍层可焊性不良的问题,使得光电子器件外壳镀镍层可焊性满足回流焊要求,并且保存半年后可焊性不降低。 方法 以氨基磺酸镍为体系,考察温度、pH 值、电流密度与沉积速率的关系,采用回流焊和浸润法对镀层可焊性进行表征,并考察镀层的质量、结合力及盐雾性能指标。 结果 镀液体系在比较宽泛的电流密度和温度范围内,都能得到可焊性优良的镀层,其沉积速率随电流密度的增大呈线性增加。 浸润法和回流焊接试验表明,镀层可焊性满足要求。 在稳态湿热(45 ℃ ,RH = 95% )环境中 48 h 或恒温烘烤(150 ℃ ,1 h)后,镀层可焊性仍均满足要求。 结论 在电流密度 1 ~ 5 A/ dm2,pH值 3. 2 ~4. 4,温度 40 ~55 ℃的条件下能得到优良的可焊性镀层,满足回流焊对镀层可焊性的要求,并且放置半年后可焊性不降低。
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  SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

  朱阮利, 张津, 高帅, 倪娜

  表面技术. 2015, 44(7): 27-33. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.006

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  目的 提高镁合金有机涂层的耐磨性能。 方法 用 KH450 硅烷改性 SiO2 粉体,并充分分散于电泳漆中。 用 KH460 硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。 通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP (N 甲基吡咯烷酮) 试验和 Machu 试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗 NMP 溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果 在镁合金用 KH460 预处理的前提下,添加 SiO2 粉体使涂层硬度由 4H 上升为 5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为 1 级,抗 NMP 溶胀性能仍>120 h。 在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米 SiO2 的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为 0. 47 和 0. 475,摩擦系数均低于 0. 4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米SiO2 的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为 0. 665 和 0. 673,摩擦系数均大于 0. 7。 四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。 结论 SiO2 粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗 NMP 溶胀性能。 用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米 SiO2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。
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  纳米 SiO2 表面“点击”化学法接枝共聚物

  刘志雷, 周街胜, 周建萍, 刘光明

  表面技术. 2015, 44(7): 34-39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.007

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  目的 提高纳米 SiO2 在有机溶剂及树脂基体中的分散性。 方法 首先利用普通自由基聚合的方式制备苯乙烯及马来酸酐共聚物(PSMA),再与丙炔醇反应,在分子链上引入多个炔基,然后利用硅烷偶联剂 KH560 改性纳米 SiO2,之后与叠氮化钠反应,在纳米 SiO2 粒子表面引入多个叠氮基团,最后将带有多个炔基的分子链通过“点击”化学接枝到纳米 SiO2 表面。 结果 酸碱反滴定法测得聚合物中马来酸酐的质量分数为 26. 5% 。 凝胶渗透色谱测得聚合物数均相对分子质量为 36200,相对分子质量分布为1. 39。 红外表征显示,聚合物上带有多个炔基,纳米 SiO2 粒子表面带有多个叠氮基,经过 24 h“点击”化学反应,聚合物成功接枝到粒子表面,同时叠氮基吸收峰消失。 热重(TG)结果表明,接枝率为 32. 83% 。扫描电镜分析表明,接枝聚合物后,粒子的分散性增强。 结论 分子链上含有多个炔基的共聚物(PSMA)通过“点击”化学反应成功接枝到了纳米 SiO2 粒子表面,不会引起粒子间的交联,可以明显提高纳米 SiO2粒子在有机溶剂中的分散性。
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  含铍碳化硅纤维的力学性能及其表面形貌研究

  施旸谷, 黄小忠, 杜作娟, 许慎微, 廖潘兴, 邹杨君

  表面技术. 2015, 44(7): 40-44，67. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.008

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  目的 提高碳化硅纤维的高温力学性能。 方法 以含铍聚碳硅烷为原料,采用先驱体转化法制备含铍碳化硅纤维,对含铍碳化硅纤维进行 SEM 和 XRD 分析,并对其常温和高温力学性能进行测试。结果 制得的纤维直径在 20 ~30 μm,表面光滑,无明显缺陷。 纤维常温拉伸强度为 600 ~700 MPa,与商品级碳化硅纤维有较大差距,但在空气中 800 ℃加热 2 h 后,拉伸强度提升 30% 以上。 在空气中 1100 ℃加热 2 h 后,纤维表面形貌无明显改变,拉伸强度仍能保持90% 以上。 在空气中1200 ℃加热2 h 后,纤维表面出现裂纹,导致其拉伸强度明显下降。 普通 SiC 纤维的拉伸强度随着空气热处理温度的升高而不断下降,并且在相同的空气热处理温度下,其强度保留率明显低于含铍碳化硅纤维。 在空气热处理过程中,含铍碳化硅纤维表面生成了 SiO2 层,而普通碳化硅纤维却没有生成 SiO2。 结论 含铍碳化硅纤维在空气中具有优异的耐高温性能,原因是 Be 元素促使纤维表面的 SiC 氧化生成了 SiO2 保护层,一方面阻止了纤维内部材料被进一步氧化,另一方面对纤维表面起到了加强作用。
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  Mn 掺杂 SiC 基稀磁半导体薄膜的结构和磁性研究

  孙现科, 周小东, 周思华, 王少辉, 蒋卫华, 孙春梅

  表面技术. 2015, 44(7): 45-49. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.009

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  目的 从原子水平探究 Mn 掺杂 SiC 薄膜的磁性起源。 方法 采用射频磁控溅射技术制备不同掺杂浓度的 Mn 掺杂 SiC 薄膜,并采用 X 射线衍射技术、X 光电子能谱、同步辐射 X 射线近边吸收精细结构技术、物理性质测试系统对薄膜的结构、组分和磁性能进行研究。 结果 晶体结构和成分分析表明,1200 ℃退火后的薄膜形成了 3C-SiC 晶体结构,且随着 Mn 掺杂浓度的增加,3C-SiC 晶体的特征峰向低角度℃动。 在 Mn 掺杂浓度(以原子数分数计)为 3% ,5% ,7% 的薄膜中,掺杂的 Mn 原子以 Mn2+的形式存在;而在 9% Mn 掺杂的 SiC 薄膜中,则有第二相化合物 Mn4Si7 形成。 局域结构分析表明,薄膜中均不存在 Mn 金属团簇和氧化物,在 3% ,5% 和 7% Mn 掺杂的薄膜中,掺杂的 Mn 原子主要以代替 C 位的形式进入 3C-SiC 晶格中,而在 9% Mn 掺杂的薄膜中,掺杂的 Mn 原子以 C 替位形式和 Mn4Si7 共存。 磁性测试表明,制备的 Mn 掺杂 SiC 薄膜具有室温铁磁性,且饱和磁化强度随着 Mn 掺杂浓度的提高而增加。 结论 薄膜的室温铁磁性是本征的,磁性来源与掺杂的 Mn 原子以 Mn2+取代 SiC 晶格中 C 位后导致的缺陷有关,符合缺陷导致的束缚磁极子机制。
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  恒压电沉积 Pt-Ni 合金催化剂的形貌控制及其对催化剂性能的影响

  陈泽霖, 张华

  表面技术. 2015, 44(7): 50-55. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.010

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  目的 通过对电沉积过程中基体亲水性及电解液温度参数的控制,实现对 Pt-Ni 催化剂的形貌及催化性能的控制。 方法 采用恒电压沉积技术制备 Pt-Ni 合金催化剂。 利用 5% (质量分数)Nafion 对多孔碳布基体表面进行亲水修饰,并控制电解液温度,合成具有不同形貌的 Pt-Ni 合金催化剂。 利用 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、循环伏安(CV)、单电池极化性能等测试技术对制备的催化剂进行物理及电化学表征。 结果 碳布基体表面经适量的 Nafion 修饰后,电沉积制备的合金催化剂颗粒细小,分布均匀。 当碳布基体表面修饰的 Nafion 含量达到 0. 8 mg/ cm2 时,催化剂单电池极化性能最佳。 另外,较高电解液温度下制备得到的球状形貌具有更大的电化学活性表面积(ECSA),更高的催化活性,优于较低温下制备的“雪花”状催化剂的性能。 其中,50 ℃ 下电沉积制备的 Pt-Ni 合金催化剂 ECSA 达到 47. 6 m2 / (g Pt),单电池运行过程中最大功率密度达到 77. 8 mW/ cm2,具有最高的催化活性。 结论 适量 Nafion 修饰后的亲水多孔碳布基体上电沉积 Pt-Ni 合金催化剂性能更加优越。 电解液温度的控制对恒电压沉积的 Pt-Ni 合金表面形貌控制有重要意义。
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  钛基体表面多级孔洞结构的制备和生物活性研究

  朱洪强, 何宏燕, 袁媛, 刘昌胜

  表面技术. 2015, 44(7): 56-60，67. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.011

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  目的 通过调控钛基体表面的结构和特性,提高惰性钛基体表面的生物活性,改善其医用植入效果。 方法 采用碱热处理方法在钛基体表面构建多级孔洞结构,对改性后钛片的表面形貌、成分、结构、亲疏水性进行表征,评价钛片表面对类骨磷灰石的诱导能力。 结果 碱热处理使钛表面形成了多孔网状结构,孔洞包括微米级孔和 200 ~300 nm 的纳米孔,孔隙间隔介于微米至几百纳米之间。 碱热处理后的钛片表面形成了含有大量羟基的氧化物层,主要成分为金红石型 TiO2 和碱性钛酸盐,具有极好的亲水性,接触角仅约为 12°。 碱热处理钛片表面的三维多孔结构对磷灰石的生长有很好的诱导作用,矿化 7天后,类骨磷灰石便完全覆盖表面,14 天后的矿化效果更好。 结论 纯钛表面通过碱热处理法构建微纳多孔结构后,具有良好的诱导羟基磷灰石形成的能力,对其生物活性有促进作用。
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  隔热保温涂料的研究发展及应用

  姚梦佳, 李春福, 何俊波, 罗平亚, 侯宇

  表面技术. 2015, 44(7): 61-67. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.012

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  从隔热保温涂料的基本原理出发,根据隔热机理和隔热方式的不同将隔热保温涂料分为阻隔型、反射型和辐射型三类,简要介绍了这三种类型隔热保温涂料的隔热机理,概述了隔热保温涂料的应用现状,同时结合石油工业中稠油热采存在的问题与采油油管表面的工作要求,提出了在隔热油管表面采用无机高效隔热涂层的应用构想,总结了隔热保温涂料的发展趋势,最后指出了目前隔热保温涂料发展研究存在的问题与不足。
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  汽车零部件表面强化技术研究现状及展望

  答建成, 周细应, 周涛, 张有为, 杨涛

  表面技术. 2015, 44(7): 68-75. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.013

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  在传统渗碳、渗氮及表面淬火工艺的汽车零部件表面强化技术基础上,简单综述了传统工艺在汽车零部件表面强化上应用的工艺优缺点及研究现状,重点阐述了新型表面形变强化、高能束流表面强化、表面冶金强化、表面复合强化及表面纳米强化的汽车零部件表面强化技术,详细介绍了目前广泛使用的新型表面形变强化中的喷丸强化工艺、高能束流表面强化中的激光表面淬火与电子束表面淬火工艺及表面冶金强化中等离子喷涂工艺的技术特点和应用现状,分析了国内外汽车零部件表面复合强化技术和表面纳米强化技术的工艺特点和研究现状,尤其是将表面复合强化技术中的传统工艺与传统工艺、传统工艺与新型工艺、新型工艺与新型工艺的多种复合工艺的相互结合及 QPQ 盐浴复合处理技术在汽车零部件表面强化上的应用,最后展望了未来汽车零部件表面强化技术的发展方向。
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  吸波涂层失效因素研究

  殷宗莲, 周学梅, 王俊芳

  表面技术. 2015, 44(7): 76-80,102. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.014

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  目的 研究吸波涂层因物理和化学损伤而导致的失效原因,用于评估吸波涂层的寿命,指导吸波涂层的功能结构优化,提高吸波涂层的使用寿命。 方法 通过高低温振动双结合、加速人工老化试验等方法和分析涂层失效前后的微观形貌、组成元素,对导致吸波涂层失效的多种因素进行试验验证。 结果 在固化阶段和高低温振动条件下,涂层因内应力变化导致开裂脱落;在紫外线照射和盐雾作用下,涂层因氧化和盐雾渗透导致粉化、鼓泡。 结论 建立了吸波涂层失效体系及失效因子,得到影响涂层实效的因素主要为:涂层厚度、附着力、致密度、有机成膜物功能键特性、吸收剂氧化活性等。 在吸波涂层设计中,应采用低交联度树脂,降低因固化反应带来的内应力增加;通过减薄增韧,提高涂层的耐高低温交变和振动性能;通过设计耐腐蚀屏蔽层和在表面涂覆高耐侯保护层,提高吸波涂层在大气和介质腐蚀下的使用寿命。
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  航空发动机叶片 TiN / Ti 涂层基体冲蚀响应数值模拟

  张翼飞, 何光宇, 王学德, 何卫锋, 柴艳

  表面技术. 2015, 44(7): 81-85. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.015

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  目的 研究 TiN/ Ti 涂层结构变化对 TC4 钛合金基体冲击塑性应变的影响。 方法 采用有限元分析软件 ABAQUS 建立球形 Al2O3 颗粒冲击覆有 TiN/ Ti 涂层 TC4 基体的二维轴对称模型,分析涂层硬质层厚度、硬质层层数对基体在冲击过程中的等效塑性应变的影响规律。 结果 对于无涂层的基体,其冲击塑性应变仅发生在冲击的加载阶段,冲击塑性应变分为加载及卸载两个阶段,加载阶段基体的塑性应变由球形颗粒的冲击产生,卸载阶段基体的塑性应变由涂层硬质层的回弹产生。 对于单层结构涂层,当硬质层厚度低于 12 μm 时,随着硬质层厚度的增加,基体的塑性应变较大且呈振荡变化;当硬质层厚度超过 12 μm 时,随着硬质层厚度的增加,基体的塑性应变减小。 对于多层结构涂层,当硬质层的厚度不变,增加涂层硬质层层数使得基体的塑性应变减小。 结论 有限元可以模拟分析 TiN/ Ti 涂层结构对 TC4钛合金冲蚀性能影响规律,优化 TiN/ Ti 抗冲蚀涂层的结构设计参数,对抗冲蚀涂层的结构设计及其进一步研究具有指导意义。
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  5083 铝合金环氧涂层盐水浸泡失效研究

  方志刚, 贾芳科, 左禹, 唐聿明, 赵旭辉

  表面技术. 2015, 44(7): 86-91. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.016

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  目的 研究铝合金基体上环氧涂层在盐水浸泡环境中的电化学阻抗谱变化规律,揭示涂层失效的原因和机制。 方法 采用电化学阻抗谱技术、红外测试、扫描电镜及能谱分析等方法,研究涂覆在5083 铝合金基体上的环氧涂层在盐水浸泡过程中的裂化过程和失效机制。 结果 在 3. 5% (质量分数)NaCl 溶液的连续浸泡下,涂层电阻明显下降、电容明显增大,相应的涂层孔隙率和吸水体积百分数均逐渐增加;长期浸泡后,涂层孔隙率和吸水体积百分数均趋于稳定。 随着浸泡时间的增加,涂层表面孔洞等缺陷增多,保护作用减弱;涂层内氧元素含量逐渐增加,碳元素含量逐渐减小;涂层内有羟基生成和 C—O键的断裂发生。 结论 环氧涂层中环氧官能基团在电解质溶液中发生水解,水解形成羟基和氨基等亲水基团以及涂层中存在的孔洞等缺陷,进一步促进电解液的渗透,加速涂层的劣化。 金属基体表面腐蚀反应会促进涂层与基体的剥离,腐蚀产物在涂层内的累积,也会导致涂层内孔隙和缺陷增多,促进涂层劣化。
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  医用 316L 不锈钢表面多巴胺 / BSA 复合膜缓蚀性能研究

  陈玉林, 屈钧娥, 王海人, 曹志勇

  表面技术. 2015, 44(7): 92-96,113. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.017

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  目的 研究医用 316L 不锈钢表面组装多巴胺/ 牛血清白蛋白分子(BSA)复合膜的缓蚀性能。方法 采用浸泡法在医用 316L 不锈钢表面制备以多巴胺自组装膜为桥接层的多巴胺/ BSA 复合双层自组装膜,通过动电位扫描、交流阻抗测试,SEM,EDX 等手段分析 BSA 组装液质量浓度对复合双层自组装膜吸附行为及耐蚀性能的影响。 结果 在合适的自组装条件下可获得具有缓蚀效果的复合双层膜。BSA 质量浓度过高和过低均对缓蚀性能有不利影响,当 BSA 质量浓度为 40 g/ L 时,复合双层膜对生理盐水环境中 316L 不锈钢取得最佳缓蚀效率,缓蚀效率由单层多巴胺的 62. 4% 增加至 83. 9% 。 结论 多巴胺成功嫁接 BSA 分子,使其吸附在不锈钢表面,和单层 BSA 吸附相比,其吸附量大大提高,表明对于316L 不锈钢人体植入材料,可以利用多巴胺桥接 BSA 获得兼具生物活性和耐腐蚀性的改性表面。
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  海洋风电重防腐涂料环氧玻璃鳞片的性能研究

  张瑞珠, 刘晓东, 蒲亚博, 卢伟

  表面技术. 2015, 44(7): 97-102. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.018

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  目的 研究重防腐涂料环氧玻璃鳞片耐蚀耐磨性能。 方法 对环氧玻璃鳞片与其它 3 种环氧类涂层进行磨耗实验,通过紫外线老化、低温暴露和盐雾等系列力学和耐腐蚀性能检测,研究环氧玻璃鳞片的耐腐蚀性能。 结果 各涂层都符合磨损性能指标(1000 转的磨耗量小于 1. 8 g),环氧玻璃鳞片的耐磨性比环氧树脂涂层较差,但是比另外两种环氧类涂层耐磨性都好;耐蚀循环 2400 h 后,4 种不同环氧类涂层表面均出现粉化、锈点,变色明显;环氧玻璃鳞片的结合力好于其他 3 种达到 6. 7 MPa,并且划线处的起泡数目最少,单边扩蚀只有 2. 5 mm,失光率最小。 结论 环氧玻璃鳞片涂层中由于鳞片的层状分布,延缓了腐蚀介质的渗透,具有良好的耐磨耐蚀性能,可以作为一种高效的重防腐涂料,应用于海洋、船舶等环境中。
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  3 种有机胺在盐酸溶液中的缓蚀性能对比研究

  李晓杰, 郭庆行, 赵景茂

  表面技术. 2015, 44(7): 103-107. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.019

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  目的 研究十八胺、不饱和十八胺,N-十八烷基丙撑二胺等 3 种有机胺在 1 mol/ L 的盐酸溶液中的缓蚀性能,探讨 3 种有机胺在金属表面的成膜性及其缓蚀机理。 方法 采用静态挂片质量损失法、动电位极化曲线测试、接触角测试及 AFM 力曲线测试研究 3 种有机胺在碳钢表面的成膜性及膜的均匀性。结果 不饱和十八胺的缓蚀率明显高于另外两种,为阴极抑制型缓蚀剂。 接触角测试表明,不饱和十八胺的疏水性达到了优等级,高于另外两种有机胺;其缓蚀机理为在金属表面形成一层致密的疏水性保护膜,有效隔离了金属与腐蚀介质的接触。 在粘附力测试实验中,不饱和十八胺在金属表面测量数据分布较为平均,其标准偏差最小,说明这种胺在金属表面成膜最好。 另外,不饱和十八胺在金属表面的平均粘附力最大。 结论 不饱和十八胺具有最好的缓蚀性能。
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  软化水中除氧剂与 pH 值对碳钢腐蚀率影响研究

  陈莉荣, 阚伟海, 姜庆宏, 王哲

  表面技术. 2015, 44(7): 108-113. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.020

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  目的 针对供热管网软化水水质,研究在供热软化水中除氧剂乙醛肟和异抗坏血酸钠的除氧性能,以及添加除氧剂乙醛肟和异抗坏血酸钠、调节 pH 值对碳钢腐蚀率的影响。 方法 通过除氧实验、静态挂片和旋转挂片实验,研究除氧剂乙醛肟和异抗坏血酸钠的除氧性能以及添加除氧剂对碳钢腐蚀率的影响,用1 mol/ L 的氢氧化钠和碳酸钠溶液调节 pH 值对碳钢腐蚀率的影响,以及添加除氧剂后在 pH=11时对碳钢腐蚀率的影响。 结果 在乙醛肟和异抗坏血酸钠的质量浓度为 160 mg/ L 时,除氧率分别为45. 68% 和 71. 83% ,碳钢的腐蚀率分别为 0. 1948,0. 0728 mm/ a;用氢氧化钠和碳酸钠调节 pH 值为 11时,碳钢的腐蚀率分别为 0. 0751,0. 0143 mm/ a;在乙醛肟和异抗坏血酸钠的质量浓度为 120 mg/ L,pH =11 时,碳钢的腐蚀率分别为 0. 0885,0. 0365 mm/ a;在乙醛肟的质量浓度为 140 mg/ L,pH= 11 时,碳钢的腐蚀率达到 0. 1531 mm/ a。 结论 异抗坏血酸钠的除氧效果优于乙醛肟的除氧效果,碳钢的腐蚀率随着异抗坏血酸钠浓度的增加而降低,在乙醛肟浓度大于 120 mg/ L 时,碳钢的腐蚀率随着投加量的增加出现先增大后减小的趋势;随着 pH 值的增大,碳钢的腐蚀率在降低。
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  核电厂冷冻水系统更换缓蚀剂的可行性评估

  谢建丽, 卢叶艇, 吴立新

  表面技术. 2015, 44(7): 114-119. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.021

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  目的 评估缓蚀剂更换过程对核电厂冷冻水系统管材防腐的影响。 方法 采用线性极化、交流阻抗、强极化等电化学方法以及扫描电镜、X 射线衍射等表面分析技术,研究在从原缓蚀剂(NaNO2-Na2MoO4 介质)向新缓蚀剂(LiOH-联氨介质)置换过程中,A106B 碳钢及 B10 铜镍合金等两种主体管材的耐蚀性能变化。 结果 电化学测量表明,缓蚀剂置换过程中,两种管材的极化电阻 Rp 和传递电阻 Rt 总体上逐渐增大,腐蚀电流 Jcorr逐渐减小。 表面分析表明,金属在原缓蚀剂中表面较光滑,换水过程中逐渐生成锈层,在新缓蚀剂中锈层未见明显发展。 结论 原 NaNO2-Na2MoO4 介质可抑制金属阳极腐蚀过程,对金属材质有良好的保护效果。 换水阶段,A106B 碳钢发生均匀腐蚀,表面积聚有锈层;B10 铜镍合金腐蚀程度较轻微,两种材质的耐蚀性能均未见明显降低。 新 LiOH-联氨介质可继续对带锈层金属起保护作用,可增强锈层致密性,使金属材质的耐蚀性进一步提高。 以 LiOH-联氨介质置换 NaNO2-Na2MoO4介质,作为核电厂冷冻水的缓蚀剂具有可行性及可操作性。
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  振动式滚磨光整加工过程中的受力测试与分析

  张建丽, 李文辉, 张荔, 陈玉楠, 李唯东

  表面技术. 2015, 44(7): 120-124. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.022

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  目的 测试不同加工参数对振动式滚磨光整加工过程中作用力的影响,对实际加工过程中加工参数的选择提供一定的数值指导。 方法 通过改变偏心块夹角、固定工件埋入深度及固定工件装夹角度,应用动态式压力传感器测试每种加工参数对加工作用力的影响。 结果 偏心块夹角不同时,磨料的运动形态及运动轨迹差异明显,且偏心块夹角大小对工件的作用力影响显著,偏心块夹角为 90°时磨料螺旋运动显著,加工效果好。 固定工件埋入深度越深,其所受作用力越大;超过一定范围时,作用力陡增。通过改变固定工件装夹角度,观察磨料流态并测试工件不同装夹角下所受作用力,分析得到在装夹角为20°时磨料会以工件为中心聚集,工件所受作用力最大。 结论 偏心块夹角不同,磨料的运动流态及对工件的作用力不同,偏心块夹角为 90°时光整加工效果最好。 埋入深度对工件作用力影响显著,加工过程中应根据工件的加工要求确定合适的埋入深度。 固定工件装夹角度不同,磨料流态变化明显,固定工件装夹角为 20°时工件所受作用力最大,需根据实际加工要求确定装夹的具体角度。
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  拉矫参数对带钢氧化皮剥离及酸洗性能的影响

  叶东东, 邵素娟, 阴子良, 陈广, 陈建钧

  表面技术. 2015, 44(7): 125-130. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.023

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  目的 研究破鳞工艺对热轧带钢表面氧化铁皮开裂剥离及酸洗速率的影响。 方法 采用自主设计的拉伸矫直试验机对热轧带钢进行破鳞试验,通过调节拉矫机的压下量和张紧力,获取不同拉矫参数下的破鳞试样。 利用金相显微镜对不同拉矫参数下的带钢试样的表面和界面形貌进行??分析氧化皮的剥落率和破裂情况,比较张紧力和压应力的破鳞作用。 采用电位导数首零法对试样进行酸洗速率测定,研究拉矫工艺参数对酸洗速率的影响。 结果 氧化皮剥落率随着压下量和张紧力的增大而增大,压下量对氧化皮的剥离作用有较强影响。 保持压下量或张紧力不变时,酸洗时间随着延伸率的增大而减小;延伸率相近时,较大的压下量对应延伸率的酸洗时间更短;延伸率达到 1. 36% 左右时,酸洗时间达到饱和最低点值 24. 3 s 不再变化。 结论 氧化皮在受压应力作用时主要以剥落为主,酸洗时间迅速减少;受张紧力作用时主要以产生裂纹为主,对酸洗速率的提升作用弱于压下量。 拉矫时采用提高压下量的方法更利于提高酸洗速率。
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  超声振动珩磨表面残余应力数值模拟研究

  郑华林, 张伟

  表面技术. 2015, 44(7): 131-136. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.024

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  目的 磨削产生的残余应力对工件表面特性有重要影响,超声振动珩磨使磨粒具有极大的加速度而改变了材料去除机理,研究超声振动对工件表面残余应力的影响及产生机理。 方法 分析残余应力形成有限元理论,建立基于热弹塑性有限元法的超声振动单颗 CBN 磨粒切削 40CrNiMoA 热力耦合有限元模型,并设置两次切削、卸载、约束转换及冷却等分析步。 通过数值模拟得到不同振动参数下表面残余应力的分布情况,并对模拟结果进行分析。 结果 有限元计算得到的各分析阶段应力分布存在差别,超声振动参数设置达到仿真要求;对磨粒施加超声振动后珩磨力下降约 26% ,珩磨热降低约 17% ,切向残余压应力有所减小,垂直珩磨速度方向拉应力减小并向压应力转变。 结论 超声振动使珩磨力和珩磨热有一定程度降低从而改变了残余应力的分布及数值;振动频率在 20 kHz 波动时对残余应力的影响不大;磨削速度减小,切向残余压应力增大,垂直磨削方向残余拉应力减小;振幅增大时,切向残余压应力减小,垂直方向残余应力增大。