2015年, 第44卷, 第8期　
刊出日期：2015-08-20

  

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  反应等离子喷涂 TiN 涂层的研究进展

  夏铭, 王泽华, 柏芳, 周泽华, 胡亚群, 盛欢, 张欣

  表面技术. 2015, 44(8): 1-8. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.001

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  TiN 具有硬度高、韧性好、摩擦系数小、化学性能稳定等优点,广泛应用于刀具、装饰、表面防护等领域。 目前制备 TiN 涂层的方法有很多,如气相沉积、热喷涂、电镀等,反应等离子喷涂则是最常用的金属-陶瓷复合涂层制备方法。 概述了反应等离子喷涂技术的基本原理和分类,包括反应等离子喷涂涂层的形成过程及工艺的优缺点。 综述了反应等离子喷涂 TiN 涂层的喷涂工艺及性能的研究进展,包括涂层的制备方法(原位合成法、烧结破碎法)和性能特点,重点分析了涂层的力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能,并提出了可以依靠热处理工艺或封孔技术来提高涂层的耐腐蚀性能。 依据实验和查阅的文献,反应等离子喷涂结合了自蔓延高温合成技术和等离子喷涂技术,可以制备质量优良的厚 TiN 涂层( >500μm),是一种新型的低成本涂层制备技术,但是反应等离子喷涂制备 TiN 涂层存在孔隙率较高(5% ~10% )、结合强度较低(<50 MPa)的问题。 分别从技术、设备、工艺、后处理四个方面总结了改善涂层质量的相应措施,展望了今后的研究发展方向。
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  AZ91D 镁合金 Mo-Mn 无铬转化膜的制备与耐蚀性

  朱青, 朱明, 余勇, 张路路

  表面技术. 2015, 44(8): 9-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.002

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  目的 通过 Mo-Mn 无铬转化膜提高 AZ91D 镁合金的表面耐蚀性。 方法 采用正交实验法,研究不同浓度的 NaMoO4 和 KMnO4 以及温度对转化膜的影响。 优选实验参数后,考察时间对转化膜的影响。 利用 SEM 及 EDS 研究转化膜的微观形貌及成分变化,测试转化膜在 3. 5% NaCl 溶液中的极化曲线和交流阻抗谱。 结果 当 NaMoO4 和 KMnO4 的质量浓度分别为 10,6 g/ L,pH = 5,温度为 50 ℃ ,转化时间为 40 min 时,转化膜颜色较为均匀,微观裂纹相对较少,自腐蚀电位比镁基体大约提高 0. 075 V,自腐蚀电流密度比镁基体降低近 1 个数量级。 当 NaMoO4 和 KMnO4 的质量浓度分别为 20,8 g/ L,pH = 5,温度为 50 ℃ ,转化时间为 40 min 时,转化膜颜色最为均匀,微观裂纹相对最少,自腐蚀电位比镁基体提高大约 0. 047 V,自腐蚀电流密度比镁基体降低 2 个数量级。 交流阻抗谱图显示,后一种转化膜试样的极化电阻为 1450. 2 Ω,而镁基体的极化电阻为 806. 4 Ω。 结论 Mo-Mn 无铬转化膜可以显著提高 AZ91D 镁合金的表面耐蚀性。
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  电弧离子镀制备 TiSiN 纳米复合涂层

  田灿鑫, 周小东, 周思华, 杨兵, 付德君

  表面技术. 2015, 44(8): 15-19,37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.003

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  目的 在 SiH4 气氛下制备 Si 掺杂的 TiSiN 纳米复合涂层,为 SiH4 用于工业化 TiSiN 涂层生产提供依据。 方法 采用电弧离子镀技术,在 SiH4 气氛下,于单晶硅和硬质合金衬底上制备 Si 掺杂的 TiSiN纳米复合涂层,研究 SiH4 流量对 TiSiN 涂层化学组分、微观结构、硬度和耐磨性能的影响。 结果 SiH4 流量对 TiSiN 纳米复合涂层的微观结构、硬度及摩擦系数的影响明显。 随着 SiH4 流量的增加,TiSiN 涂层由柱状晶生长的晶体结构逐渐转变为纳米晶镶嵌于非晶基体的复合结构。 Si 在涂层中以 Si3N4 非晶相存在,随着涂层中 Si 含量逐渐增加,TiN 晶粒尺寸逐渐减小,Si3N4 起到细化晶粒的作用。 在 42 mL/ min 的SiH4 流量下,涂层硬度高达 4100HV0. 025。 在对磨材料为硬质合金的条件下,TiSiN 涂层摩擦系数小于0. 6。 结论 SiH4 气氛下可以制备出 TiN 纳米晶镶嵌于 Si3N4 非晶相结构的 TiSiN 纳米复合涂层,涂层的显微硬度较高。 SiH4 可以作为 Si 源用于 TiSiN 纳米复合涂层的工业化生产。
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  B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

  曹玉霞

  表面技术. 2015, 44(8): 20-24. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.004

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  目的 提高等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层的摩擦性能。 方法 采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备 NiCoCrAlY/ Al2O3 和 NiCoCrAlY/ B4C 复合粉体,通过等离子喷涂技术制备 NiCoCrAlY/ Al2O3-B4C 复合涂层。 对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究 B4C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3-B4C 复合涂层力学性能的影响。 结果 Al2O3 和 B4C 颗粒包覆了致密的 NiCoCrAlY 合金层,包覆层厚约 3 ~5 μm。 等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3-B4C 复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。 随着 B4C 含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当 B4C 质量分数达到 30% 时,涂层的显微硬度比未添加 B4C 时提高了 1. 4 倍,结合强度比未添加 B4C 时降低了 26% 。 涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。 结论向等离子喷涂 NiCoCrAlY/ Al2O3 复合涂层中添加 B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。
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  快速化学镀 Ni-Zn-P 合金工艺及镀层性能

  王梓杰, 王帅星, 周海飞, 钱洲亥, 赵晴, 王敏, 葛文娜, 熊艳, 黄勇

  表面技术. 2015, 44(8): 25-30. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.005

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  目的 确定快速化学镀 Ni-Zn-P 合金的工艺。 方法 通过一系列实验,研究主盐含量、pH 值、温度、时间等对镀层沉积速度及镀层锌镍比的影响,确定最优工艺条件。 借助 SEM,EDS,XRD 及电化学方法分析镀层微观形貌、成分及耐蚀性。 结果 在 ZnSO4·7H2O 8 g/ L,NiSO4·6H2O 35 g/ L,NaH2PO2·H2O20 g/ L,NH4Cl 50 g/ L,C6H5Na3O7·2H2O 70 g/ L,稳定剂 1. 5 mg/ L,pH=9. 0,温度 90 ~ 95 ℃ 的条件下,化学镀 Ni-Zn-P 合金沉积速度为 5 ~6 μm/ h,镀层中 Zn 质量分数为 8% ~ 10% ,P 质量分数为 6% 左右,Ni 质量分数为 80% ~85% 。 Zn 的存在使 Ni 呈现出晶态结构,在 XRD 谱图上 2θ = 45°及 2θ = 52°位置分别出现了 Ni(111),Ni(200)衍射峰。 施镀时间不会影响镀层成分,但会影响镀层耐蚀性。 施镀1. 5 h 时,镀层厚度约为 9 ~10 μm,其耐蚀性略好于相同厚度的 Ni-P 镀层。 结论 Ni-Zn-P 化学镀沉积速度较快,8% ~10% 的 Zn 使镀层中 Ni 呈晶态结构,且改善了镀层耐蚀性。
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  高铝青铜磷光复合冷喷涂层的发光及摩擦磨损性能

  杜连超, 李文生, 何玲, 杨效田, 吕叶, 王福全, 安国升, 冯力

  表面技术. 2015, 44(8): 31-37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.006

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  目的 将耐磨材料、涂层制备技术以及磷光粒子的指示功能结合,发展一种简便经济的涂层监测技术。 方法 采用冷喷涂技术在 T3 紫铜基体上制备高铝青铜涂层及高铝青铜磷光复合涂层,利用SEM、EDS 及荧光分光光度计等?炖渑缤坎愕男蚊?分析发光粒子的分布及涂层发光性能,并在室温条件下采用 CSM 往复式摩擦磨损试验机对干摩擦条件下涂层的摩擦磨损特性进行测试和分析。 结果 磷光粒子均匀分布在复合涂层中。 涂层有较好的发光性能,经紫外线激发后发出裸眼可识别的黄绿光。 磷光粒子的添加提高了高铝青铜磷光复合涂层的硬度,涂层摩擦表面磨痕较浅,呈轻微磨粒磨损特征,而高铝青铜涂层摩擦表面发生严重塑性变形,有剥落块及磨屑粘附在磨痕表面,呈粘着、疲劳磨损特征。 结论磷光粒子的添加提高了复合涂层的抗磨性。 磨损后的磷光复合涂层经紫外灯照射后,无荧光现象发生,能够实现检测涂层存在与否的功能。
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  不锈钢等离子渗铪并固体渗碳后的高温摩擦性能

  陆小会, 高原, 王成磊, 韦文竹, 张光耀

  表面技术. 2015, 44(8): 38-43. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.007

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  目的 提高 0Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢的抗高温摩擦性能。 方法 利用等离子渗金属技术在不锈钢表面等离子渗铪,之后进行固体渗碳,在 HT-500 型球-盘磨损试验机上进行高温摩擦磨损实验,分析其高温摩擦性能及摩擦机制,并与不锈钢基体试样及不锈钢渗铪试样进行对比。 结果 渗铪试样的渗层厚度约为 45 μm,渗铪+渗碳试样的渗层厚度达 100 μm。 渗铪+渗碳层弥散分布着许多粒状和短棒状碳化物颗粒,碳化物类型主要为 MC 型、M7C3 型和 M23C6 型。 基材的摩擦曲线波动起伏大;渗铪试样的摩擦系数较大,但磨损微观表现平稳;渗铪+渗碳试样的摩擦系数最小。 磨损失重由大到小依次为:基材>渗铪试样>渗铪+渗碳试样。 在 300,500 ℃ 下,渗铪试样的耐磨性相对基材分别提高至 1. 47 倍和 1. 94倍,渗铪+渗碳试样分别提高至 2. 13 和 2. 28 倍。 基材划痕尺寸宽且较深;渗铪试样的表面硬度提高,且摩擦磨损过程中出现了合金氧化物;渗铪+渗碳试样的表面硬度高,基体韧性好,仅出现了很浅且窄的磨痕。 结论 通过等离子渗铪及离子渗铪+固体渗碳,均能提高不锈钢表面的抗高温摩擦性能,相比之下,离子渗铪+固体渗碳的效果更好。
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  钛合金表面激光熔覆 h-BN 固体润滑涂层

  王培, 叶源盛

  表面技术. 2015, 44(8): 44-48,75. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.008

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  目的 优化钛合金激光熔覆固体润滑涂层的熔覆工艺参数,提高钛合金表面耐磨性能。 方法采用 Nd : YAG 激光器,分别在高功率和低功率条件下,在 TC4 钛合金表面制备 h-BN 固体自润滑涂层。观察分析熔覆陶瓷层的宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度,采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦学性能进行研究。 结果 低激光功率下,熔覆材料上浮流失严重,熔覆层的相成分主要是 TiN,TiB,TiB2 等硬质相,硬度较高,存在裂纹。 高激光功率下,基材的熔化稀释较好地抑制了润滑相 h-BN 的上浮,减少了溅射损失,发生了包晶反应,生成了单质金属 Ti,熔覆层硬度低,但摩擦磨损试验表明,涂层中润滑相 h-BN含量的增加使得形成了更好的润滑膜,降低了摩擦系数。 结论 在输出电流 400 A,脉宽 5 ms,频率 12Hz,扫描速度120 mm/ min,搭接率50% ~60% 的条件下进行激光熔覆,所得熔覆层的表面状态平整,耐摩擦性能最好。
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  双希夫碱对 AB3 型储氢合金的表面改性研究

  王新颖, 黄红霞, 李国辉, 谢文强, 刘峥

  表面技术. 2015, 44(8): 49-54. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.009

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  目的 提高 Ni/ MH 二次电池中 AB3 型储氢合金负极的充放电性能与动力学性能。 方法 合成一种双希夫碱作为表面改性剂,添加到 AB3 型储氢合金 La0. 73Ce0. 18Mg0. 09Ni3. 20Al0. 21Mn0. 10Co0. 60中,进行表面处理,考察添加不同含量的双希夫碱对合金充放电性能及动力学性能的影响。 结果 紫外与红外图谱显示,合成了目标双希夫碱。 合金添加双希夫碱后,合金的相结构基本没有发生变化。 表面处理后的合金与未改性合金相比,最大放电容量从 375. 3 mAh/ g 增加至 376. 4 mAh/ g,相对变化不大,50 次充放电循环后的放电容量保持率从 62. 6% 提高到 81. 1% (AB3 /5% 双希夫碱电极)。 经过表面处理后的合金电极,腐蚀电位 Ec 从-0. 902 V 增至-0. 853 V,交换电流密度 I0 从 53. 8 mA/ g 增至 142. 5 mA/ g,极限电流密度 IL 从 511. 6 mA/ g 增至 872. 8 mA/ g,交流阻抗图显示电极与电解液间的电荷转移阻抗减小。 结论添加了双希夫碱的合金,循环稳定性、腐蚀电位等综合电化学性能有了较大改善。 合金添加双希夫碱后,对强碱电解液的抗腐蚀能力有所增强,这是一种行之有效的合金表面处理方法。
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  磷氮阻燃剂 / 纯丙树脂光固化复合膨胀阻燃涂层制备及膨胀行为

  卜江, 梁红波, 刘彦余, 黄圣梅, 熊磊, 徐海涛

  表面技术. 2015, 44(8): 55-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.010

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  目的 制备一种新型磷氮类紫外光固化膨胀阻燃涂层,研究磷氮复合成分对阻燃性能及膨胀行为的影响。 方法 采用丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料制备环氧侧基聚丙烯酸酯,进一步利用丙烯酸开环环氧制备光固化聚丙烯酸酯,并结合前期所合成的含磷单体磷杂环丙烯酸酯磷酸酯(PGMH)和含氮光固化单体三嗪基四丙烯酸酯(BDAETH)制备光固化膨胀阻燃涂层。 通过热重法和红外光谱研究了 PGMH 对光固化聚丙烯酸酯固化膜热降解机理的影响。 采用极限氧指数对涂层阻燃性能进行研究,设计并自制设备对涂层的膨胀行为进行监测。 结果 随着磷氮复合阻燃剂的添加,涂层在 450 ~ 480 ℃ 之间快速膨胀,其最大单向膨胀度可达 14。 膨胀碳层隔绝氧气,从而提升阻燃性能,将光固化聚丙烯酸酯的氧指数从 19 提升到 28. 5。 结论 磷氮复合阻燃剂的添加可有效赋予涂层在升温或燃烧过程中的膨胀特性,生成隔绝氧气的膨胀碳层,提高涂层的阻燃性能。
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  304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

  缪跃琼, 林晨, 高玉新, 郑少梅, 程虎

  表面技术. 2015, 44(8): 61-64,102. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.011

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  目的 研究 304 不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。 方法 利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在 304 不锈钢表面获得硬化层,利用 XRD,OM 及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304 不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为 S 相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为 γN+γC 的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。 渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的 3. 5 倍。 在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。 电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。 结论 304 不锈钢在 420 ℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。
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  化学镀 Cu-Co-P 非晶合金及其催化性能表征

  李忠, 王丽娜, 季付翔, 谢广文

  表面技术. 2015, 44(8): 65-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.012

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  目的 优化 Cu-Co-P 非晶合金的化学镀工艺,研究其对硼氢化钠水解制氢的催化性能。 方法以铁片为基体,研究化学镀 Cu-Co-P 非晶合金的制备工艺,探讨镀液成分对沉积速率、镀液稳定性及镀层质量的影响,并根据研究结果筛选出化学镀 Cu-Co-P 的优化配方。 采用该配方对氧化铝(γ-Al2O3 )基体施镀,制备出负载型 Cu-Co-P/ γ-Al2O3 非晶合金催化剂,对其组成、形貌和结构等进行表征。 利用硼氢化钠水解制氢实验,评价制备的负载型 Cu-Co-P 多元合金催化剂的催化性能。 结果 根据优化配方制备出的负载型非晶合金 Cu-Co-P/ γ-Al2O3 催化剂的比表面积为 233 m2 / g,相对组成为 57. 85% Cu+39. 69% Co钴+2. 46% P(均为质量分数)。 45 ℃条件下,在 20 mL 含 1 g 硼氢化钠和 1 g 氢氧化钠的溶液中,硼氢化钠水解制氢的速率为 1295 mL/ (g·min)。 结论 化学镀 Cu-Co-P 的优化配方组成为:硫酸钴 20 g/ L,硫酸铜 0. 7 g/ L,次亚磷酸钠 40 g/ L,柠檬酸钠 20 g/ L,EDTA-2Na 10 g/ L,氟化铵 25 g/ L。 工艺参数为:温度(85±1) ℃ ,pH=9。
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  水性红外隐身涂料制备工艺优化

  成声月, 刘朝辉, 叶圣天, 闫实, 阮峥, 班国东

  表面技术. 2015, 44(8): 71-75. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.013

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  目的 优化水性红外隐身涂层材料制备工艺,提高低发射率红外隐身涂料隐身性能。 方法 采用红外辐射率测量仪、红外光谱吸收仪等,研究涂层固化温度、涂层表面粗糙度和涂层厚度对低发射率红外隐身涂料隐身性能的影响。 结果 固化温度对涂层红外发射率和基体树脂红外吸收光谱影响不大,但随着固化温度升高,涂层固化时间明显缩短;随着涂层表面粗糙度的增加,涂层红外发射率增加;表面粗糙材料红外发射率受测试角度影响小于表面光滑材料;在基材上制备不同厚度的涂层,当涂层厚度小于30 μm 时,涂层红外发射率受基材表面红外发射率影响较大,当大于 30 μm 时,影响较小。 结论 可以根据实际时间需求选择合适的涂层固化温度,宜选择刮涂方式使涂层表面保持一定的粗糙度,涂层厚度宜为 30 ~40 μm。
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  不同压力对 TC4 钛合金真空脉冲渗氮的影响

  杨闯, 刘静, 马亚芹, 洪流

  表面技术. 2015, 44(8): 76-80,114. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.014

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  目的 采用不同压力对 TC4 钛合金进行真空脉冲渗氮处理,提高其表面硬度及耐磨性。 方法 通过金相显微镜、X 射线衍射仪、显微硬度计及耐磨试验机分析渗氮硬化层的组织与性能。 结果 TC4 钛合金经过真空气体渗氮处理后,形成了由 TiN,Ti2AlN 和钛铝金属间化合物 Ti3Al 组成的复合改性层。 渗氮压力太低,表面氮化物数量较少,氮化物层较薄;随渗氮压力的增大,表面氮化物数量增多,表面硬度及耐磨性增加。 压力为 0. 015 MPa 时,氮化物层表面硬度最大,表面硬度为 1100 ~ 1200HV,有效硬化层深度为 50 ~60 μm。 渗氮压力继续增加,表层组织变得疏松,表面硬度及耐磨性开始降低。 结论 选择合适的渗氮压力和表面氮浓度进行真空脉冲渗氮,可以提高钛合金表面硬度,改善耐磨性。
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  H13 钢表面激光熔覆 H13 合金涂层质量研究

  叶四友, 刘建永, 杨伟

  表面技术. 2015, 44(8): 81-85,125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.015

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  目的 研究获得高质量 H13 激光涂层的工艺。 方法 以 H13 合金粉末为熔覆材料,在 H13 钢退火基体表面制备 H13 合金涂层,采用均匀设计试验,利用金相法检测涂层的几何形貌参数,得到涂层宽度回归模型,并验证所建立模型的准确性。 利用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的显微组织形貌,对涂层成分进行分析,通过显微硬度计测试涂层截面的显微硬度分布。 对涂层气孔、裂纹和成分偏析进行分析。 结果 扫描速度 22 mm/ s ,激光功率 1300 W,送粉速率 21 g/ min 时,H13 合金涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层内组织均匀致密,无裂纹缺陷,截面显微硬度约 600 ~699HV,是 H13 基体硬度的 2. 4 ~3 倍。 扫描速度 14 mm/ s ,激光功率 1400 W,送粉速率 42 g/ min 时,涂层的截面显微硬度约为 669 ~698HV,是基体的 2. 85 ~3 倍。 结论 在两种工艺条件下,均能获得质量较优的 H13 合金涂层。
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  铝酸钠溶液中 Na2 S 对 Q235 钢腐蚀的影响

  张曼, 陈朝轶, 李军旗, 赵聪, 杨夏琼

  表面技术. 2015, 44(8): 86-91,129. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.016

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  目的 研究在含 S2-的铝酸钠溶液中 Q235 钢的腐蚀行为。 方法 模拟生产条件配制种分母液,采用盐雾腐蚀实验与 SEM 和 EDS 分析技术,结合腐蚀质量损失动力学方程与极化曲线,研究 Na2S 质量浓度与时间对 Q235 钢腐蚀行为的影响。 结果 腐蚀产物元素主要为 O,S,Al,Fe。 在铝酸钠溶液中,基体的表面会覆盖一层 Al2O3 保护膜,可以阻碍溶液中的硫离子穿透到基体表面,对基体起到一定的保护作用。 因此腐蚀初期及低质量浓度下,腐蚀速率缓慢;但随着质量浓度的增加、腐蚀时间的延长,保护膜被破坏,S2-穿过保护膜与基体反应,生成硫化物加速了腐蚀速率;当 S2-质量浓度增加到 6 g/ L,腐蚀时间为 9 d 时,硫化物被氧化成具有较稳定结构的氧化物,腐蚀被抑制。 结论 在铝酸钠溶液中,S2-质量浓度及腐蚀时间对腐蚀有一定的促进作用,但当腐蚀时间及 S2-质量浓度达到一定值时,腐蚀速率呈现减小的趋势,腐蚀被抑制。
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  金属材料在模拟地热水环境中的腐蚀与结垢特性

  程子非, 金文倩, 马春红, 莫东平, 侯峰

  表面技术. 2015, 44(8): 92-96,119. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.017

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  目的 地热水的腐蚀和结垢是地热资源开发利用的核心问题,研究几种常见金属材料在地热水中的腐蚀和结垢规律,为地热资源开发利用提供理论依据。 方法 通过扫描电子显微镜,X 射线衍射仪、动态挂片试验、极化和交流阻抗测试等方法,对比研究紫铜、304 不锈钢和 20#碳钢在模拟地热水溶液中的腐蚀和结垢情况。 结果 3 种金属材料表面的结垢产物均为 CaCO3,20#碳钢表面的 CaCO3 均为方解石相,304 不锈钢和紫铜表面的 CaCO3 包含方解石相和少量文石相,304 不锈钢表面的 CaCO3 分布较紫铜疏松,且含垢量较小。 20#碳钢表面腐蚀产物的内层主要是黑色的 Fe3O4,外层主要是黄色的 Fe2O3;紫铜表面的腐蚀产物主要是铜的氧化物;304 不锈钢表面无腐蚀产物。 浸泡期间,304 不锈钢未发生腐蚀且腐蚀电流密度最小;紫铜的整体耐蚀性能不及 304 不锈钢,但耐点蚀性能最佳;20#碳钢腐蚀严重,腐蚀电流密度较大。 结论 在模拟地热水溶液中,304 不锈钢拥有比紫铜和 20#碳钢更好的耐腐蚀性能和阻垢性能。
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  闪镀镍对冷轧板表面耐蚀性的影响

  安成强, 安恺, 郝建军, 魏娟

  表面技术. 2015, 44(8): 97-102. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.018

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  目的 提供一种提高冷轧板(普冷板)表面耐蚀性的新方法。 方法 在冷轧板表面闪镀镍。 利用扫描电镜?毂砻嫘蚊?利用 EDS 能谱测定表面沉积的镍元素含量,测试 Tafel 极化曲线和交流阻抗谱,研究闪镀镍对冷轧板表面状态和电化学性能的影响。 采用点滴实验和湿热实验评价冷轧板表面的耐蚀性能。 结果 当闪镀温度为 45 ~55 ℃ ,电流密度为 3 ~6 A/ dm2,闪镀时间为 15 ~20 s 时,沉积到基板表面的镍元素原子数分数达到 40. 1% 以上。 此时,冷轧板表面的点滴变色时间明显延长,在潮湿条件下的锈蚀面积明显减少。 电化学测试也发现在冷轧板表面闪镀镍后,表面腐蚀电流明显降低,交流阻抗弧变大。 结论 闪镀镍可以改变冷轧板的表面状态和电化学性能,使冷轧板的表面活性和腐蚀倾向有所降低,从而提高冷轧板表面的耐蚀性能。 该研究为冷轧板存储、运输、使用过程中的防锈提供了一种新方法,且方法简单有效、环保、实用。
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  3 种表面技术在轴磨损修复中的应用研究综述

  刘晓明, 高云鹏, 闫侯霞, 赵晓春, 孙增伟

  表面技术. 2015, 44(8): 103-109,125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.019

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  轴是支承传动零件和传递运动及动力的重要部件,其主要失效形式是磨损失效。 为了给磨损失效的轴选择恰当的修复方法并在对应的修复工艺条件下实施,从而保证轴修复质量、提高轴修复效率,对电弧喷涂、电刷镀、电火花沉积 3 种技术手段从理论和实际应用两方面进行了对比研究。 结果表明,3 种表面技术配合相应的工艺参数,能够实现轴的磨损修复。 当轴的磨损状态为均匀磨损且磨损量在一定范围内(一般是 2 mm 以内)且有条件进行磨削加工时,建议采用以机械结合为主的电弧喷涂修复方式;当轴的磨损状态为均匀磨损且磨损量很小(一般是 0. 5 mm 以内)且不具备磨削加工条件时,建议采用机械结合加范德华力结合的电刷镀修复方式;当轴的磨损状态为沟槽磨损或其他形式且有条件实施后续加工时,建议选择结合方式为冶金结合的电火花沉积修复方式。
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  耦合多电极矩阵传感技术在埋地腐蚀中的应用

  黄颖军, 楼淼, 李莎莎, 芦玉峰

  表面技术. 2015, 44(8): 110-114. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.020

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  目的 介绍耦合多电极矩阵传感技术的工作原理及系统组成,研究16MnR 钢在轻集料混凝土和膨润土填埋环境下的腐蚀规律。 方法 将腐蚀探头埋于轻集料混凝土和膨润土两种户外填埋环境中,研究 16MnR 钢在两种环境中的腐蚀规律;采用实验室包裹块形式进行干湿交替加速腐蚀,研究加速试验方法的加速效果。 结果 16MnR 钢在膨润土和轻集料混凝土中的年平均局部腐蚀速率分别为 23. 7 μm/ a和 0. 11 μm/ a;在干湿交替加速腐蚀条件下,膨润土环境的平均腐蚀速率为 109. 1 μm/ a,轻集料混凝土环境的平均局部腐蚀速为 1. 7 μm/ a。 结论 16MnR 钢在膨润土环境下的局部腐蚀速率与环境温度的变化趋势相同;轻集料混凝土对 16MnR 钢的腐蚀防护效果优于膨润土。 采用干湿交替加速腐蚀方法,16MnR钢在轻集料混凝土和膨润土环境的腐蚀效果分别提高了 17 倍和 5 倍。
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  脉冲参数对 NiW 基带表面电化学抛光质量的影响

  李曼, 蒲明华, 宋铭洋

  表面技术. 2015, 44(8): 115-119. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.021

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  目的 研究提高 NiW 合金基带表面质量的脉冲电化学最佳抛光工艺。 方法 以磷酸为主要抛光酸剂,以甘油为缓冲剂配置抛光液,采用脉冲电化学抛光技术,研究电流密度、脉冲频率、脉冲占空比对NiW 基带的表面抛光效果的影响。 通过扫描电镜和原子力显微镜对抛光后的基带表面微观形貌进行表征,获得最佳脉冲电化学抛光工艺。 结果 最佳工艺为:平均电流密度 25 A/ dm2,脉冲频率毫秒级(1000Hz 以上),脉冲占空比 1:4,抛光时间 10 min。 扫描电镜结果表明,抛光后的基带表面平整致密,轧制和热处理产生的条纹、晶界等缺陷都被消除,在此抛光工艺下,可以有效降低 NiW 基带表面粗糙度,提高基带表面质量。 原子力显微镜测试 4 μm×4 μm 范围内的表面平均粗糙度为几个纳米,表明抛光基带表面非常平滑,达到镜面效果。 结论 最佳抛光工艺下,可以显著改善 NiW 基带的表面质量,获得好的基带表面状态,满足涂层导体对金属基带材料表面质量的要求。
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  冷轧带钢表面氧化色膜层分析及成因研究

  安恺, 周一林, 朱大军, 安玉良

  表面技术. 2015, 44(8): 120-125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.022

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  目的 分析冷轧带钢表面氧化色缺陷的成分,分析氧化色形成的原因,研究减少氧化色的方法途径。 方法 通过实验室模拟现场退火实验,研究不同材料在不同出炉温度下对带钢表面氧化色的影响;采用 X 射线光电子能谱、场发射扫描电镜,对不同方式产生的氧化色进行微观形貌观察和元素分析，使用 X 射线衍射仪对氧化色进行物相分析。 结果 出炉温度是影响带钢退火后形成黄色氧化色的主要条件。 实验室退火实验与生产现场生成的氧化色相同,氧化膜为黄色,由 O,Mn,Fe,C 等 4 种元素组成,主要是铁和锰的氧化物,膜层的厚度较薄约为 50 nm,局部表面存在明显的 Mn 元素富集。 结论 带钢表面氧化色缺陷由氧化物组成,具有氧化色缺陷敏感性的冷轧带钢在罩式炉退火中,局部表面产生了易氧化元素 Mn 的富集;当出炉温度较高时,Mn 元素优先被氧化形成了与正常板面不同的氧化色缺陷,氧化色的耐蚀性低于正常板面。 降低出炉温度可有效减少氧化色的形成。
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  提高铝药筒阴极电泳涂漆良品率

  段国发

  表面技术. 2015, 44(8): 126-129. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.08.023

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  目的 通过优化铝药筒预处理及阴极电泳涂漆工艺参数,设计专用挂具等,提高涂漆制品良品率。 方法 分析铝药筒不良品漆膜疵病,依据阴极电涂漆的基本原理,明确电泳漆相关工艺参数对铝药筒电泳涂漆及漆膜性能的影响,调整施工槽液温度为 29 ~ 31 ℃ ,施工电压为 170 ~ 175 V,槽液固体份为13% ~15% ,槽液电导率为 900 ~ 1300 μs/ cm,阳极液电导率为 500 ~ 700 μs/ cm,漆膜烘干温度为 175℃ ,烘干时间为 29 ~30 min。 对铝药筒的预处理工艺进行分析,明确铝药筒预处理基体发黑、漆膜结合性不良的影响因素。 结果 经过试验,降低除油液中碱的含量 10 ~ 15 g/ L,降低热水洗的温度 10 ℃ 左右,可以确保油污去除彻底且基体金属不过腐蚀、不发黑。 同时,根据铝药筒的材质及结构特点,对其设计专用挂具,确保涂漆导电一致性。 调整电泳漆相关工艺参数后,漆膜厚度一致性得到控制,解决了药筒色差明显、漆膜结合性差等问题,产品外观质量明显提高,装配漆膜无脱落现象。 结论 通过优化预处理及电泳涂漆工艺参数,加强过程监控,采用改进后的挂具等手段,大幅度提高了铝药筒阴极电泳涂漆的良品率。