2016年, 第45卷, 第12期　
刊出日期：2016-12-20

  

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镁合金的腐蚀与表面处理新技术
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  镁合金表面磷酸盐-高锰酸盐转化膜的制备与耐蚀性能

  王吉会, 袁静, 管瑜赟, 李海琴

  表面技术. 2016, 45(12): 1-7. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.001

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  目的 在镁合金表面制备磷酸盐-高锰酸盐化学转化膜，以提高镁合金的耐蚀性能。方法 以磷酸盐与高锰酸盐为转化处理液，在镁合金表面制备出化学转化膜，进而采用SEM、EDAX、XRD及电化学测试方法研究了转化温度、转化液pH值和转化时间对转化膜形貌、成分、厚度、结构和耐蚀性的影响。结果 磷酸盐-高锰酸盐转化膜呈深紫色，由Mg、P、Mn和O元素组成，膜层表面存在网状裂纹，厚度为4~18 μm，转化膜的耐蚀性随转化温度、pH值、转化时间的增加呈现先增加后降低的变化规律。结论 磷酸盐-高锰酸盐转化膜由镁的磷酸盐组成。磷酸盐-高锰酸盐转化处理的最佳工艺条件为：转化温度40 ℃，转化液pH=3.5和转化时间15 min。经磷酸盐-高锰酸盐化学转化处理后，镁合金的耐蚀性能得到了明显的提高。
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  镁合金表面稀土铈盐转化膜的制备与耐蚀性能

  袁静, 王吉会, 李文才, 李海琴

  表面技术. 2016, 45(12): 8-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.002

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  目的 在镁合金表面制备稀土铈盐转化膜，以改善镁合金的耐蚀性能。方法 利用化学转化技术在镁合金表面制备出稀土铈盐转化膜，进而采用SEM、EDAX及电化学测试技术等系统研究铈盐浓度、添加剂含量、转化时间和转化温度对转化膜形貌、成分和耐蚀性能的影响。结果 稀土铈盐转化膜呈金黄色，由Mg、Ce和O组成，表面存在网状裂纹。转化膜的耐蚀性随铈盐浓度、添加剂含量、转化温度、转化时间的增加呈现先增加后降低的变化规律。结论 稀土铈盐转化膜由Mg和Ce的氢氧化物和氧化物组成。铈盐转化膜的最佳工艺条件为：Ce(NO3)3 质量浓度10~15 g/L，H2O2添加含量25~50 mL/L，转化温度40 ℃，转化时间30 min。经稀土铈盐转化处理后，镁合金的耐蚀性能得到了明显的改善。
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  镁合金超疏水表面制备技术的研究进展

  李杰, 郭浩正, 石文天

  表面技术. 2016, 45(12): 15-22. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.003

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  超疏水表面因其在日常生活及工农业生产等领域有巨大的应用前景而受到科研人员的广泛关注。基于镁及其合金基底超疏水表面的制备研究可以加深对材料特性的认识、扩展材料应用范围和提高材料应用性能而具有重要的意义。介绍了超疏水表面的相关理论基础和超疏水状态下的两类模型及其相互关系，对两类模型下表面微细结构和固体表面化学成分对接触角的影响进行了讨论。从构建超疏水表面的两种途径出发，一是在低表面能物质上构建特殊微细结构，二是在微细结构表面利用低表面能物质进行修饰，着重总结归纳了镁合金基底超疏水表面制备技术的研究进展，并对镁合金超疏水表面的发展进行了展望。
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  成膜温度对AZ80镁合金磷酸盐转化膜微裂纹形成及耐蚀性的影响

  许祖滨, 宋影伟, 单大勇, 韩恩厚

  表面技术. 2016, 45(12): 23-27. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.004

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  目的 通过不同成膜温度下转化膜上的微裂纹宽度和面积的统计以及电化学测试，研究成膜温度对镁合金磷酸盐转化膜微裂纹形成及耐蚀性的影响。方法 采用扫描电子显微镜观察不同成膜温度所得转化膜的微裂纹形貌，使用Image-pro-plus软件测量转化膜的微裂纹宽度和面积。采用极化曲线和电化学阻抗研究转化膜的耐蚀性。结果 微裂纹统计结果表明，成膜温度为50 ℃时，所得转化膜的微裂纹宽度和面积最小，分别为2.68 μm和1067 μm2；而30 ℃所得的转化膜的微裂纹宽度和面积最大，分别为3.14 μm和1391 μm2；70 ℃所得的转化膜的微裂纹宽度和面积分别为2.74 μm和1170 μm2。电化学测试表明，成膜温度为50 ℃时，转化膜的自腐蚀电流最小，Jcorr=20.3 μA/cm2，且交流阻抗图谱中的容抗弧半径最大。结论 随着成膜温度的升高，转化膜中的微裂纹变窄并减少，但温度更高时，转化膜上的微裂纹略有变宽增多。当成膜温度为50 ℃时，转化膜上的微裂纹较少且窄，转化膜的耐蚀性最好。
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  镁合金自修复涂层研究进展

  刘丹, 宋影伟, 单大勇, 韩恩厚

  表面技术. 2016, 45(12): 28-35. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.005

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  镁合金的耐蚀性较差，使用过程常需要防护涂层。然而，涂层在使用过程中不可避免地遭到破坏，亟需开发自修复涂层以防止涂层破坏处的局部腐蚀。结合国内外在自修复涂层尤其是镁合金自修复涂层领域的研究成果，总结了自修复涂层的类型，包括化学转化膜型、掺杂型、填充型、微容器型、层层组装型和超分子本质修复型等。其中化学转化膜型承载的修复剂有限；掺杂型工艺简单，但可能降低涂层的稳定性；填充型可以减少修复剂对涂层稳定性的影响，但是可能降低层间结合力；微容器型可以阻隔涂层基体和修复剂，但需要满足多种条件；层层组装型能承载更多修复剂且修复过程更加智能；超分子本质修复型可以实现多次修复，但是修复过程常需要外部能量输入。通过比较各类涂层的特点，为研究者设计自修复涂层提供参考，并指出自修复涂层的设计需要根据实际情况，综合各类涂层的特点，完成修复剂的成功封装与释放，在保证涂层屏蔽性的基础上，赋予涂层自修复能力。
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  镁合金丝状腐蚀研究进展

  王宏新, 于锦, 宋影伟

  表面技术. 2016, 45(12): 36-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.006

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  目的 镁合金具有许多独特的性能及光明的应用前景，但耐蚀性差制约了其发展。丝状腐蚀作为一种常见的局部腐蚀形态，其破坏性非常大。结合国内外丝状腐蚀的研究成果，从丝状腐蚀产生的原因及发展过程，重点叙述了镁合金丝状腐蚀的特点、腐蚀机理，以及腐蚀环境和微观结构对镁合金丝状腐蚀发展的影响规律。指出了镁合金丝状腐蚀阴极发生的是析氢反应，且腐蚀丝具有折射生长、相随生长等特点；腐蚀介质会优先吸附在自然形成氧化膜的缺陷处，导致腐蚀萌生；第二相、晶粒尺寸和表面处理等微观结构对腐蚀丝的发展有重要影响。同时总结了微区原位技术在镁合金丝状腐蚀研究中的应用，并指出了微区原位技术和传统的腐蚀研究方法相结合是揭示镁合金丝状腐蚀机制的有效途径。最后，对未来镁合金丝状腐蚀机理的研究进行了分析和展望。
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  LZ91镁锂合金化学镀镍工艺

  郭晓光, 解海涛, 刘旭贺, 肖阳, 姚玮

  表面技术. 2016, 45(12): 43-49. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.007

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  目的 为了改善LZ91镁锂合金的耐蚀性能，以扩大其适用范围。方法 在前期试验的基础上，通过正交实验探索不同镀镍配方及工艺对LZ91镁锂合金化学镀镍过程，及镍磷合金镀层形貌、孔隙率、自腐蚀电流密度等的影响。结果 优化工艺条件为：主盐乙酸镍20 g/L，还原剂次亚磷酸钠20 g/L，络合剂柠檬酸6 g/L，氟化氢铵20 g/L，氢氟酸12 mL/L，氨水少量，温度85 ℃，pH=7.4。采用优化后的工艺镀镍得到镀层的厚度为5~7 μm，表面孔隙率较低，自腐蚀电位为?0.3806 V，较未处理Mg-Li合金正移1.356 V，自腐蚀电流密度为1.97×10?7 A/cm2，较未处理Mg-Li合金降低两了个数量级，96 h盐雾测试性能符合军工标准。结论 采用优化后工艺所得的镀层能够起到改善合金耐蚀性能的作用。
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  工艺因素对磷酸氧化膜耐蚀性及钙磷含量的影响

  张淑芳, 乔丽萍, 常文慧, 王家丽, 张荣发

  表面技术. 2016, 45(12): 50-55. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.008

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  目的 采用四因素三水平正交试验，研究氢氧化钠、鞣酸、磷酸二氢钠浓度和处理时间对在AZ91镁合金氧化膜耐蚀性及钙、磷含量的影响。方法 采用扫描电子显微镜、能谱仪和电化学工作站研究了工艺条件对氧化膜的表面形貌、成分和耐蚀性的影响。结果 影响氧化膜耐蚀性的主次顺序为NaH2PO4浓度>鞣酸浓度>氧化时间>氢氧化钠浓度，对氧化膜中Ca含量的影响主次顺序为氢氧化钠浓度>NaH2PO4浓度>氧化时间>鞣酸浓度，而对氧化膜中P含量的影响主次顺序为NaH2PO4浓度>鞣酸浓度>氢氧化钠浓度>氧化时间。结论 NaH2PO4对氧化膜耐蚀性的影响最大，鞣酸可有效提高氧化膜的耐蚀性，浓度越高氧化时间越长，其耐蚀性越好。
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  镁锂合金腐蚀行为及干法镀膜防护工艺研究

  姚彦, 丁雪峰, 杨丽景, 鞠鹏飞, 何燕霖, 宋振纶

  表面技术. 2016, 45(12): 56-61. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.009

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  目的 利用PVD磁控溅射技术，在样品上沉积纯铝膜，以提高镁锂合金的耐腐蚀性能。方法 采用动态极化曲线、交流阻抗方法研究镁锂合金在去离子水和3.5%NaCl溶液两种介质中的电化学行为，并利用感应耦合等离子体发射光谱仪技术和荧光金相显微镜，分别测定合金的成分，分析微观组织结构。采用扫描电子显微镜和EDS能谱仪分析镁锂合金纯铝膜的组织形貌与结构成分。此外，采用电化学技术测试纯铝膜的保护行为。结果 在3.5%NaCl溶液中，镁锂合金的腐蚀电流密度比去离子水介质中的高约两个数量级，且腐蚀电位较负；交流阻抗结果显示，比去离子水中的阻抗模值低一个数量级，说明镁锂合金抗Cl?侵蚀的能力较差。通过磁控溅射技术，获得了厚度为4 μm致密的纯铝膜。镀铝后，镁锂合金的腐蚀电流密度降低了约一个数量级，腐蚀电位正移，耐蚀性提高。结论 致密的纯铝膜在3.5%NaCl溶液介质中容易发生钝化，阻碍Cl?的扩散，进而提高了镁锂合金耐Cl?侵蚀性。
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  硅酸钠对模拟汽车冷却液中AM60镁合金的缓蚀作用研究

  文家新, 何建新, 王莎, 许雯婷

  表面技术. 2016, 45(12): 62-67. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.010

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  目的 了解在模拟汽车冷却液介质中，Na2SiO3对AM60镁合金的缓蚀作用和缓蚀机理。方法 通过极化曲线、电化学阻抗谱方法等电化学方法研究了Na2SiO3对AM60镁合金在模拟汽车冷却液中的缓蚀性能，考察了Na2SiO3浓度、模拟冷却液温度和浸泡时间对缓蚀效率的影响，并对缓蚀机理进行了探讨。结果 Na2SiO3浓度对其缓蚀效率影响较大，其最佳浓度为0.8 mmol/L，此时缓蚀效率为95.87%。冷却液在高温（80 ℃）时，Na2SiO3的缓蚀效率为36.08%，也能对AM60镁合金提供一定的缓蚀保护作用。浸泡初期，Na2SiO3对AM60镁合金电极的缓蚀效率为17.47%，浸泡10 h后可达72.38%。 结论 在模拟汽车冷却液中，当Na2SiO3的浓度为0.8 mmol/L时其缓蚀效率最高，且其缓蚀效率随介质温度的升高而降低，随浸泡时间的增加而增大。Na2SiO3表现为阳极型缓蚀剂的特征，缓蚀机理可解释为SiO32?能与腐蚀产生的Mg2+生成难溶性的MgSiO3化合物，生成的MgSiO3沉积于合金表面形成一层保护膜，从而阻滞了金属的进一步离子化。
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  纳米金刚石的加入对镁合金Ni-P镀层组织和性能的影响

  毕晓勤, 韦亚琳

  表面技术. 2016, 45(12): 68-72. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.011

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  目的 提高镁合金化学镀层的力学性能。方法 选择出一组优良镁合金化学镀Ni-P工艺参数，在Ni-P镀液中加入不同的纳米金刚石浓度。通过观察所得镀层的微观组织形貌，对比镀层形貌组织；通过对复合镀层进行热处理，分析镀层组织结构的变化；通过测定金刚石加入前后镀层的摩擦系数，检测了复合镀层的耐磨损性能；通过查看镀层腐蚀斑点数目，检测复合镀层的耐腐蚀性能。结果 随着纳米金刚石浓度的增加，复合镀层的形貌越好，当纳米金刚石加入量达到6 g/L时，所得复合镀层的微观形貌均匀、致密。热处理使镀层结构由非晶态变为结晶态，显微硬度明显提高。金刚石的加入致使镀层的摩擦系数降低且稳定，相比化学镀Ni-P镀层，加入金刚石后的复合镀层的腐蚀斑点数较少。结论 纳米金刚石的加入大大提高了镀层的力学性能。
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  AZ91HP镁合金化学镀镍磷及镀层性能研究

  张贤, 胡建文, 张楠, 高群, 李燕辉

  表面技术. 2016, 45(12): 73-77. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.012

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  目的 提高AZ91HP镁合金的耐蚀及耐磨性，扩大其应用范围。方法 采用H3PO4+Na3PO4酸洗液+NH4HF2活化的无铬前处理工艺，再直接化学镀，获得镍磷合金镀层，随后对镀层进行了热处理。对施镀前后基体和镀层的形貌、显微硬度和耐蚀性等进行了表征分析。结果 AZ91HP镁合金经H3PO4+Na3PO4酸洗+NH4HF2活化的无铬处理后施镀，形成的细小胞状组织均匀致密，结合力良好，镀层结构以非晶态相为主，耐腐蚀性比基体显著增高。经热处理后，镀层的硬度明显增高且在400 ℃时获得的镀层硬度最高，但耐蚀性有所下降。 结论 H3PO4+Na3PO4酸洗体系+NH4HF2活化为镁合金提供了一种环保而有效的化学镀前处理方法，获得了以非晶态相为主的Ni-P镀层，提高了基体的耐腐蚀性，镀后热处理可进一步提高镀层的硬度。
表面摩擦磨损与润滑
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  铁基金刚石磁性磨料的制备及其性能研究

  王鹏川, 金洙吉

  表面技术. 2016, 45(12): 78-83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.013

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  目的 制备一种新型磁性磨料，解决结合剂对磨粒相把持力不足的问题。方法 以碳钢钢球为铁磁相，以金刚石微粉为磨粒相，以化学镀镍层为结合剂，通过化学复合镀加滚镀的方式制备铁基金刚石磁性磨料。应用扫描电子显微镜（SEM）对磁性磨料的形貌和元素组成进行分析，采用XRD衍射仪对不同热处理温度下镀层的晶态结构进行检测，通过维氏硬度计和WS-2005涂层附着力划痕仪测量硬度和结合力。以45钢平面加工为例，研究不同粒径的铁磁相和磨粒相对磁性磨料加工性能的影响。结果 由扫描电镜观察磁性磨料表面形貌，发现金刚石微粉在整个镀层表面都有沉积且分布均匀，没有团聚现象，EDS能谱图显示镀层主要由Ni, P, C 3种元素组成。热处理温度为400 ℃时，镀层维氏硬度达到最高805.12HV，此时镀层与铁基体的结合力为130 N。磁力研磨加工实验中发现表面粗糙度和材料去除率与磨粒相和铁磁相的粒径有关，Ra最低下降到0.11 μm。结论 所制备的球形磁性磨料具有较高的硬度和结合力，磁力研磨加工性能优良。
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  基于CFD的伺服滑阀冲蚀磨损特性分析

  孙飞, 冯永保, 胡宇, 杨波波

  表面技术. 2016, 45(12): 84-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.014

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  目的 研究颗粒杂质对伺服阀污染磨损的特点及规律，为提高伺服阀使用寿命提供参考意见。方法 将计算流体力学与冲蚀理论相结合，建立伺服滑阀流场的冲蚀模型，对滑阀的冲蚀磨损情况进行可视化仿真。结果 冲蚀磨损最严重的部位发生在阀口控制面锐缘，且沉割槽端面锐缘的磨损速率明显大于凸肩侧面锐缘。阀口的磨损速率与颗粒浓度基本成线性关系，且正相关，而随着阀口开度的增大，沉割槽和凸肩控制面锐缘的磨损速率均降低。质量流率不变时，阀口磨损速率整体上随颗粒直径的增大而增大，并对某一直径颗粒较敏感，且随着阀口开度的增大，所对应的敏感颗粒的直径也逐渐增大。结论 应对阀口部位进行工艺处理，以增强其耐磨性。滑阀多处于大开口度下工作，可一定程度上减轻磨损。大直径颗粒对滑阀磨损更严重，在油液净化过程中应当严格控制。
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  纳米SiC对高频脉冲电沉积Ni镀层性能的影响

  刘演龙

  表面技术. 2016, 45(12): 91-96. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.015

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  目的 研究纳米SiC颗粒对Ni镀层的摩擦性能、显微硬度等的影响。方法 采用高频脉冲电沉积技术制备了Ni/纳米SiC复合镀层，通过调整占空比实现了纳米SiC颗粒呈梯度分布。采用拉伸法测量了镀层的结合强度。通过摩擦磨损试验研究了Ni/纳米SiC复合镀层的摩擦系数和耐磨性能。采用纳米压痕测量了梯度镀层截面显微硬度和弹性模量的分布。结果 纳米SiC颗粒呈梯度分布的镀层的结合强度超过40 MPa，而非梯度的仅为19 MPa。含质量分数为1.5%纳米SiC颗粒的镀层的摩擦系数约为0.26，而纯镍镀层的约为0.40，且含纳米SiC颗粒的镀层的磨痕宽度小且浅。纳米SiC颗粒呈梯度分布的复合镀层的表层显微硬度为6.0 GPa，弹性模量为250 GPa，而靠近界面处的显微硬度为1.9 GPa，弹性模量为160 GPa。结论 纳米SiC颗粒呈梯度分布的镍镀层的结合强度明显高于非梯度镀层的。随纳米SiC颗粒含量的增加，镍镀层的耐磨性能增加，摩擦系数降低，且纳米压痕显微硬度和弹性模量也相应的增加。
表面强化及功能化
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  C/C材料表面ZrB2-SiC功能梯度涂层残余应力分析

  谢玲玲, 陈文亮, 牛亚然, 郑学斌, 黄贞益

  表面技术. 2016, 45(12): 97-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.016

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  目的 以C/C复合材料为基体，设计ZrB2-SiC功能梯度材料。方法 利用Ansys软件对等离子喷涂ZrB2-SiC功能梯度涂层在沉积过程中产生的残余应力进行数值模拟，分析成分分布指数p和梯度层厚度t对梯度涂层残余应力的影响；并通过基于悬臂梁理论的热应力解析，计算与基体接触的涂层在涂层与基体厚度比λ不同时的残余应力值。结果 模拟分析结果表明，在涂层与基体的界面，梯度层的厚度对轴向压应力影响不大，径向压应力和切向应力均随厚度的增加而增大，在边缘区域应力集中较为严重，易产生层间破坏；纯ZrB2层为表面层，其应力主要为径向压应力，且沿径向逐渐减小至0，到边缘处又突变为拉应力，并随p的增大而减小。对比解析法分析可得两者计算的与基体接触的涂层内部的残余应力随λ的增大都是逐渐降低的，这符合涂层内部的应力分布原理。根据优化设计，获得功能梯度材料在各梯度层厚度d为0.1～0.2 mm，成分梯度指数为4时的热应力变化缓和效果较好。结论 基于悬臂梁理论的解析解可以很好地评估热应力，并验证了该模拟的正确性。
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  射流压力对淹没水射流冲击与空蚀效果的影响

  刘海霞, 李秀阁, 张桃, 康灿

  表面技术. 2016, 45(12): 104-110. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.017

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  目的 探究淹没水射流对铝合金及铜合金材料的冲击与空蚀作用。方法 为获得关键射流工况参数对射流冲击和冲蚀效果的影响，对射流压力、冲击时间和靶距的作用进行了研究。在较低压力条件下对材料表面的残余应力进行测量与分析；在较高压力时对材料表面的破坏形貌进行观测。结果 残余应力随射流压力的增加而增加，当冲击时间为20 min，射流压力为40 MPa时，残余应力达到最大值91 MPa；在空蚀作用初期，试样表面出现尺寸较小、呈离散分布的空蚀坑，其为离散空泡冲蚀所致。随着空蚀作用的增强，材料表面的空蚀坑增大，同时出现塑性变形，当冲击压力为300 MPa，靶距为7 cm，冲击时间为15 min时，达到最显著冲击效果。结论 当压力较小时，淹没水射流可以强化金属表面；当压力较大时，淹没水射流可以使金属表面产生空蚀坑和塑性变形。尽管淹没水射流具有连续的射流速度分布，但材料表面的破坏更多地取决于空化现象。
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  “点击”化学法聚合物包覆纳米二氧化硅的研究

  刘志雷, 胡孝涛, 周街胜, 周建萍, 刘光明, 李多生

  表面技术. 2016, 45(12): 111-116. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.018

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  目的 为了提高纳米二氧化硅与树脂的相容性，采用“点击”化学法研究表面接枝聚合物。方法 利用普通自由基聚合制备的聚（甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐）和聚（甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯），分别与丙炔醇和叠氮钠反应从而在分子链上引入多个炔基和叠氮基，然后与叠氮基改性的纳米二氧化硅粒子进行“点击”化学反应实现纳米二氧化硅包覆改性，并通过热重分析、红外光谱分析以及扫描电镜进行结构表征。结果 聚合物接枝到了纳米二氧化硅表面，包覆第一层聚合物后，二氧化硅分散性明显提高；包覆第二层聚合物后，分散性有所下降。结论 通过在纳米二氧化硅表面包覆聚合物，可以明显提高其分散性能。
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  冷等离子体处理工艺对丁腈橡胶表面性能的影响

  傅念清, 王云英, 孟江燕, 孙旭, 陈芳芳

  表面技术. 2016, 45(12): 117-123. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.019

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  目的 采用冷等离子体处理工艺(CPT)改善丁腈橡胶(NBR5080)的表面润湿性。方法 采用Ar、空气和O2等3种气氛，通过调整工艺参数对NBR5080进行表面处理，测试NBR5080的静态接触角、计算表面能；用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察表面形貌；X射线光电子能谱(XPS)测试分析表面的化学元素。结果 3种气氛处理后，NBR5080的静态接触角由91°分别降到25°, 27°, 35°，表面粗糙度由16.37 nm分别提高到97.78, 75.12, 59.58 nm；与聚四氟乙烯薄膜之间由不能粘接到剥离强度分别提高到44.2, 40.6, 32.3 N/m。结论 3种处理气氛均能改善NBR5080的表面润湿性，其中Ar气氛的处理效果最佳，处理工艺参数为功率100 W、时间600 s、压强30 Pa；处理后的NBR5080与PTFE的粘接性能明显提高；处理后NBR5080的表面润湿性变化存在时效性。
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  AISI-304奥氏体不锈钢喷丸残余应力的有限元模拟

  陈光忠, 何志坚, 杨岳

  表面技术. 2016, 45(12): 124-128. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.020

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  目的 针对喷丸有限元模拟中多数模型的弹丸数量较少，不能准确反映喷丸过程中弹丸位置的随机性及喷丸覆盖率对残余应力场影响的问题，对喷丸过程的有限元模拟技术进行优化。方法 基于大型有限元分析软件ABAQUS，使用python编程语言对弹丸在三维空间中的分布进行随机化处理，建立了随机多弹丸喷丸AISI-304奥氏体不锈钢的有限元模型。在喷丸覆盖率大于100%的条件下，模拟分析了喷丸工艺中弹丸的数量、尺寸和弹丸的速度对残余应力场的影响，结合试验对有限元模型的合理性进行了验证。结果 增加弹丸数量可提高残余压应力层的厚度和残余压应力的最大值，当弹丸数量为90颗时，残余压应力场接近饱和；增加弹丸速度，靶材残余压应力的峰值、表面应力值及残余压应力场的深度值增大，残余压应力峰值出现的位置基本不变；增大弹丸的直径，靶材残余压应力峰值、峰值的位置、表面应力值及残余压应力场的深度值均明显增大。结论 喷丸残余应力的试验测量结果和有限元模拟结果吻合，模型合理。
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  搪瓷用钢抗鳞爆性能的研究现状

  葛玉静, 徐春

  表面技术. 2016, 45(12): 129-134. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.021

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  介绍了鳞爆形成机理，分析了材料成分和加工工艺2个主要因素对析出相种类及数量、晶粒级别和抗鳞爆性能的影响。通过改善搪瓷用钢的组成成分、制定合理的轧制和退火工艺等措施来增加钢中不可逆陷阱数量，可以提高钢的贮氢性能，减少鳞爆的发生。并对国内外抗鳞爆性能评价技术的发展现状以及最常用的评价抗鳞爆性能的方法进行了相关介绍。
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  接枝共聚-磺化反应改性对木质素磺酸盐减水剂使用效果的影响

  刘镇

  表面技术. 2016, 45(12): 135-139. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.022

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  目的 木质素磺酸盐是一种阴离子型高分子表面活性剂，可以作为混凝土减水剂，但是效果一般。尝试使用接枝共聚-磺化反应，对木质素磺酸盐减水剂进行改性，改善其使用效果。方法 同时进行两种改性反应，从混凝土的减水率、凝结时间和抗压强度三个方面，研究了接枝共聚反应和磺化反应顺序及接枝单体和磺化剂用量，对木质素磺酸盐减水剂实际使用效果的影响。结果 确定了反应的次序，得到了丙烯酸和亚硫酸钠的最佳用量分别为木质素磺酸盐用量的10%和30%，混凝土各项性能得到了改善。掺加未改性木质素磺酸盐的混凝土，抗压强度明显减小；而掺加改性木质素磺酸盐的混凝土，抗压强度均有一定的增大。结论 接枝共聚-磺化反应改性对木质素磺酸盐减水剂的使用效果具有增强作用，可显著提高混凝土的各项性能。
表面失效及防护
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  基于人工神经网络预测Ni-W合金镀层的硬度和耐腐蚀性能

  周琼宇, 谢蔚, 王小芬, 王操, 胡义锋

  表面技术. 2016, 45(12): 140-146. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.023

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  目的 预测Ni-W合金镀层的硬度和耐腐蚀性能，优化Ni-W合金镀层的电沉积工艺。方法 在柠檬酸-硫酸盐溶液体系中直接沉积制备Ni-W合金镀层，并将实验所得镀层数据作为学习样品，利用BP神经网络对建立了Ni-W合金电沉积过程参数对镀层硬度和腐蚀电流密度之间的映射关系。结果 低碳钢表面所沉积的Ni-W合金镀层表面均匀致密，与基体结合良好，能够有效地对基体起到保护作用。第二隐层的加入使得3-7-15-2四层网络达到网络收敛的训练次数（1 215 365次）远小于3-7-2三层网络的训练次数（239 950 000次）。四层网络预测所得镀层的硬度和腐蚀电流密度与实验值十分相近，其相对误差≤5.03%。结论 BP神经网络能够准确建立电沉积Ni-W合金镀层的工艺条件和目标性能之间的映射关系，在本文所用的沉积体系和参数范围内，Ni-W合金镀层的显微硬度在296~982HV之间，其硬度最大时所对应的电沉积工艺条件为：pH=7.2，电流密度8 A/dm2，WO42+浓度为0.46 mol/L。Ni-W合金镀层的腐蚀电流密度在7.3~100 μA/cm2范围内。镀层耐蚀性能最好时，即镀层腐蚀电流密度最小时的电沉积工艺条件为：pH=6.4，电流密度0.36 A/dm2，WO42+浓度为0.34 mol/L。
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  电解活化-冲击镀镍前处理提高316L不锈钢表面电镀Pd-Ni合金膜层的耐蚀性能

  李阳, 张惠仲, 左禹

  表面技术. 2016, 45(12): 147-153. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.024

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  目的 提高Pd-Ni合金膜层与不锈钢基体间的结合力，减小膜层孔隙率，改善不锈钢电镀Pd-Ni合金膜层的耐蚀性。方法 分别采用阳极电解活化-冲击镀镍前处理工艺和阴极活化前处理工艺后在316L不锈钢表面制备Pd-Ni合金膜层，对比研究两种方法得到膜层的微观形貌、显微硬度、孔隙率，结合力等物理性能，通过腐蚀失重实验、极化曲线测试和扫描电子显微镜等系统研究两种膜层试样的耐腐蚀性和耐冲刷腐蚀性能。结果 与阴极活化后制备的Pd-Ni膜层相比，阳极电解活化-冲击镀镍处理后制备的Pd-Ni膜层(简称Ni/Pd-Ni膜层)具有相同的微观形貌和元素组成。镀镍1 min的Ni/Pd-Ni膜层的硬度为373.8HV，孔隙率为1.33个/cm2，结合力为12.94 MPa；而Pd-Ni膜层的硬度为351.4HV，孔隙率为3.33个cm2， 结合力为1.31 MPa。在温度为80 ℃的20% 硫酸或20% 硫酸+0.001 mol/L的Cl–溶液中，Ni/Pd-Ni膜层试样的腐蚀速率约为Pd-Ni膜层试样的1/3。在80 ℃，20% 硫酸+100 g/L SiO2颗粒，1200 r/m搅拌的冲刷腐蚀溶液中，Ni/Pd-Ni膜层的寿命大约是Pd-Ni膜层寿命的4倍。结论 电解活化-冲击镀镍前处理工艺能够改善Pd-Ni膜层的物理性能，尤其是结合力得到了显著提高。Ni/Pd-Ni膜层试样的耐蚀性和耐冲刷腐蚀性能均优于Pd-Ni镀层试样。
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  钴棒表面Co-Ni合金电镀及耐蚀性能研究

  鲁道荣, 付文杰, 詹子明, 刘杨成, 冉念波, 高婧颖

  表面技术. 2016, 45(12): 154-160. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.025

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  目的 提高制备钴60放射源的钴棒在高温空气中的抗氧化能力。方法 在金属钴棒表面先电镀Co-Ni合金，再电镀镍，最后在600 ℃的氢氩混合气中煅烧30 d。用电化学方法研究镀层的耐蚀性能，用XRD、EDS和SEM研究镀层的结构与组成及腐蚀前后的形貌变化。结果 通过正交实验获得钴镍合金最佳电镀工艺条件为：电流密度55 mA/cm2，镀液温度65 ℃，pH=4.0，电镀时间25 min。以30 ℃、3.5%NaCl溶液为腐蚀介质，进行塔菲尔曲线、阳极极化曲线、交流阻抗等测试，研究表明存在Co-Ni合金镀层，明显提高了Co棒的耐腐蚀性能。XRD测试表明，煅烧后，钴棒表面的镍镀层不改变面心立方结构。EDS测试表明，钴镍合金镀层中的镍质量分数为89.71%。SEM测试表明，纯钴腐蚀前后形貌变化厉害，钴镍合金腐蚀前后形貌变化不明显。结论 介于钴与镍之间的钴镍合金镀层能增强镍在钴棒上的附着力和高温下的耐蚀性能。
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  对45#钢管道的缝隙腐蚀模拟研究

  许宏良, 殷苏民

  表面技术. 2016, 45(12): 161-166. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.026

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  目的 预测埋地金属管道缝隙表面电位分布和腐蚀速度。方法 造金属管道缝隙腐蚀的几何模型，对腐蚀管道采取阴极保护，推导腐蚀管道的电化学反应动力方程式。对几何仿真模型的初始条件及边界条件进行约束，采用MATLAB软件对阴极保护电位分布规律和表面缝隙腐蚀速度的几何模型进行了仿真，并且与实验测量结果进行对比，得出了仿真结果与实验结果的相对误差。结果 采用阴极保护金属管道表面缝隙腐蚀的底部仿真电位随时间的增加而反向增大，在极化时间50 h内最大电位为?8.6 V。采用阴极保护金属管道表面缝隙腐蚀的仿真电位随缝隙深度的增加而反向减小，在距离缝隙表面10 cm内最小值为?0.78 V。采用阴极保护金属管道表面缝隙的仿真腐蚀速度随时间的增加而逐渐减小，在前5年内腐蚀速度最小值达到0.334 mm/a。同时，电位分布和腐蚀速度的仿真值与实验测量值的相对误差在5%以内，误差较小。结论 采用矩形缝隙模型可以近似预测阴极保护的电位分布和缝隙表面腐蚀速度，从而降低了金属管道腐蚀速度，避免了金属管道发生灾难性的事故。
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  油管钢在模拟超临界CO2中耐蚀特性的研究

  朱培珂, 闫伟, 李令东, 段保平, 沈雪峰, 王芹

  表面技术. 2016, 45(12): 167-173. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.027

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  目的 研究普通碳钢P110、3Cr、普通马氏体不锈钢13Cr和超级马氏体不锈钢HP2-13Cr钢在某油井超临界CO2环境中的耐蚀特性。方法 模拟该高温高压高含CO2且含Cl–油井的腐蚀环境，采用高温高压反应釜对上述四种油管钢进行挂片实验，借助高精度天平、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线能谱（EDS）从平均腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌和化学成分及腐蚀机制方面分析其抗均匀腐蚀与抗点蚀特性。结果 在CO2分压达12 MPa，110 ℃，Cl–质量浓度为16 542 mg/L的典型环境，P110，3Cr油管钢的平均腐蚀速率分别为5.625，2.992 mm/a；13Cr为0.155 mm/a，有点蚀发生，HP2-13Cr则为0.003 mm/a，且为均匀腐蚀，HP2-13Cr能满足模拟腐蚀环境的使用要求。结论 在上述超临界CO2环境，碳钢P110与3Cr在基体表面不存在Cr的富集，耐蚀性差；马氏体不锈钢13Cr和超级马氏体不锈钢HP2-13Cr因基体表面能生成致密的钝化膜，则表现出相对优良的耐蚀性，但两者的合金元素Ni，Mo含量不同，造成了对两者抗均匀腐蚀与抗点蚀性能的显著差异。
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  冷喷涂纯铝涂层耐腐蚀性能研究

  陈东, 李忠盛, 吴护林, 丛大龙

  表面技术. 2016, 45(12): 174-179. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.028

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  目的 研究冷喷涂纯铝涂层耐中性盐雾腐蚀性能，为冷喷涂技术在海洋大气防腐环境中的应用提供理论依据。方法 采用冷喷涂技术在30CrMnSiA钢基体上制备纯铝涂层，利用金相组织分析、XRD衍射分析、电化学测试、中性盐雾试验等技术方法，考察冷喷涂涂层试样的耐腐蚀性能及其影响因素。结果 冷喷涂涂层十分致密，随着喷涂温度和压力的不断提高，涂层的致密度不断增加，在喷涂温度为500 ℃、喷涂压力为1.2 MPa、喷涂距离为25 mm及工作气体为氮气的工艺条件下，纯Al涂层的孔隙率为0.5%，涂层中无氧化物存在，能够有效隔绝腐蚀介质和基体，为基体提供物理腐蚀防护。纯Al涂层的腐蚀速率为4.935×10?7 A/cm2，并作为阳极为基体提供电化学腐蚀防护，中性盐雾试验1440 h后无腐蚀。腐蚀形貌分析表明，在表面钝化膜防护及腐蚀产物的封闭作用下，冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能，虽然发生一定腐蚀，但腐蚀速率较小，表面质量良好，可以作为长效防腐涂层。结论 冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能，可以为钢铁材料提供长效效防护。
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  HBF4对1Cr18Ni9Ti腐蚀行为的影响及除垢性能

  罗源军, 罗源兵, 张付宝, 刘波, 吕太勇

  表面技术. 2016, 45(12): 180-186. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.029

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  目的 研究HBF4（氟硼酸）对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢腐蚀行为的影响规律，为工业酸洗除垢提供腐蚀方面的依据。方法 采用旋转挂片法、金相显微镜与扫描电子显微镜观察等手段研究HBF4对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢腐蚀行为的影响，并对其除垢性能进行评价。结果 HBF4的水解产物HF溶解了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面的钝化膜，造成金属表面发生剧烈腐蚀。金相与SEM照片及能谱分析显示，HBF4对金属表面的破坏以不均匀的全面腐蚀为主，具有非常明显的点蚀特征。旋转挂片法实验表明，1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢腐蚀速率随时间的延长而逐渐降低，并趋于稳定；升高温度与增加流速都会使腐蚀速率加快，不同的是流速对腐蚀速率的影响表现出了明显的线性关系。除垢试验显示，HBF4对碳酸盐水垢有较好的去除效果，除垢率可以达到97%以上。结论 选用HBF4去除水垢时，只有严格控制好清洗工艺参数，才能降低其对基材的腐蚀的影响，延长设备的使用寿命。
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  模拟浓缩液桶内干燥过程干燥桶腐蚀原因分析

  梁栋, 柳兆峰, 闫晓俊, 安鸿翔

  表面技术. 2016, 45(12): 187-191. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.030

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  目的 通过对模拟浓缩液桶内干燥试验过程中出现泄漏的干燥桶泄漏处取样分析，明确干燥桶泄漏的主要原因。方法 采用切割取样的方式在干燥桶泄漏处取样，根据后续分析测试手段对样片进行分解制样。对干燥桶材质进行化学组分分析和金相组织及晶粒度测试，通过扫描电镜对干燥桶腐蚀区域微观形貌进行观察，此外对腐蚀产物进行能谱分析，并和相关标准进行比较。结果 干燥桶材质符合ASME A240中304不锈钢化学成分含量规定，非金属夹杂物满足一般工程用钢对非金属夹杂物的要求，其金相组织为奥氏体和条状铁素体，与304不锈钢金相不符，晶粒度为6.5级。样品存在大量腐蚀坑点，孔洞及坑点周围附着有较多腐蚀产物，坑点内呈现“冰糖块”状形貌，未形成坑点的区域同样存在腐蚀现象，观察到清晰的晶粒，腐蚀属于不锈钢的点腐蚀，在腐蚀产物中发现了Cl，F元素。结论 桶体材质存在奥氏体和铁素体两相金相组织引发不锈钢点蚀是导致干燥桶腐蚀泄漏的主要原因，此外，不能排除Cl和F离子对干燥桶腐蚀的影响。
表面质量控制及检测
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  钛合金螺旋铣孔切削工艺的正交优化与试验分析

  盛敬峰, 于影霞, 何柏林

  表面技术. 2016, 45(12): 192-198. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.031

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  目的 稳健设计螺旋铣孔对难加工材料钛合金加工件的切削参数(切削深度、每齿进给量和主轴旋转速度)。方法 用正交优化法制定一套试验方案并实施，使用粗糙度量仪、三坐标、显微镜等对钛合金孔表面粗糙度（Ra）、孔径精度和出口端毛刺高度进行测量和分析；在此基础上，利用试验数据分析影响因素水平极差和贡献率，优选出一组切削参数组合（主轴旋转速度2000 r/min、每齿进给量为0.07 mm和切削深度0.25 mm/r），以此为基准，对待加工钛合金工件表面粗糙度进行预测；为进一步验证预测值满足孔表面质量标准，然后对钛合金加工件试验分析。结果 结果表明，孔表面粗糙度介于0.55~0.75 μm，孔径精度介于H7~H9，很好地达到了航天或汽车工业对钻孔粗糙度的技术要求。结论 由此可见，使用该方法，不仅可获得稳健设计切削参数，还可改善钛合金螺旋铣孔切削工艺。
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  GH4169高速铣削加工残余应力分布规律试验

  李锋, 李亚胜, 刘维伟, 杜崇辉, 夏杨欢

  表面技术. 2016, 45(12): 199-203. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.032

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  目的 通过研究GH4169高速铣削过程中切削工艺参数对加工残余应力的影响规律，改进工艺参数的选取，提高此类零件的疲劳寿命。方法 设计了GH4169高速铣削工艺参数与加工残余应力之间的单因素试验。通过仅改变一个切削参数、其余切削参数不变的方式，得到了工件表面残余应力和切削深度方向残余应力与切削参数之间的变化规律。结果 铣削进给方向(x方向)和垂直进给方向(y方向)的表面残余应力主要表现为拉应力，且随着铣削深度和每齿进给量的增加而增加，随着铣削速度的增加而减小；在切削深度方向上，不同切深值所在平面的x方向和y方向的残余应力主要表现为压应力，随着层深的增加先增大后减小。残余应力峰值随铣削深度和每齿进给量的增大而增大，随铣削速度的增大而减小，残余应力最大深度基本在80 μm以内。结论 GH4169高速铣削加工中，如果要获得较小的表面残余拉应力，应该选用较小的铣削深度和每齿进给量，较大的铣削速度；在切深方向，如果要获得较大的残余压应力，应该选用较大的铣削深度和每齿进给量，较小的铣削速度。反之亦然。