2017年, 第46卷, 第1期　
刊出日期：2017-01-20

  

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膜层材料与技术
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  热氧化提高钛及钛合金表面性能的研究进展

  秦建峰, 王馨舶, 邹娇娟, 林乃明, 马永, 王志华, 唐宾

  表面技术. 2017, 46(1): 1-8. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.001

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  热氧化作为一种引起广泛关注的钛及钛合金表面改性技术，具有工艺简单、原位生长、薄膜厚度大以及性价比高等特点。通过热氧化表面处理技术能够在钛及钛合金表面形成较厚的由钛氧化层和氧的扩散层组成的硬质氧化膜，氧化膜对材料起到有效的保护作用，提高了材料单一耐磨性、耐蚀性以及生物活性或综合表面性能。从热氧化工艺原理及其对钛及钛合金表面性能影响的角度，综述了热氧化对钛及钛合金表面硬度、耐磨性、耐蚀性、生物相容性等性能影响的研究进展，并对其以后的研究方向进行了展望。通过合理控制氧化温度、氧化时间、氧化气氛及冷却方式等工艺条件，从而得到连续、致密且疲劳性能较好的金红石型TiO2和氧的扩散层是改善钛及钛合金性能的关键。将热氧化处理与其他工艺相结合，针对性地提高膜层厚度及材料的耐磨性、耐蚀性、生物性能等，以实现复合涂层的制备将是热氧化在钛及钛合金性能改善方面的研究方向。
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  磁过滤阴极弧法制备CrCN薄膜结构与组分研究

  王浩琦, 覃礼钊, 官家建, 李彬, 林华, 李元, 梁宏, 廖斌

  表面技术. 2017, 46(1): 9-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.002

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  目的 通过磁过滤阴极弧沉积技术制备质量优异的CrCN涂层。研究乙炔/氮气混合气体流量以及基底偏压对薄膜结构和成分的影响。方法 采用磁过滤真空阴极弧沉积技术，在20~100 mL/min变化的乙炔/氮气混合气体流量参数下沉积CrCN复合薄膜。通过X射线衍射、场发射电子显微镜、扫描探针显微镜、X射线光电子能谱仪、透射电镜，对薄膜的物相结构和形貌进行分析。结果 随着气体流量的增加，CrCN复合薄膜的晶粒逐渐减小最终向非晶化转变。TEM结果表明，在CrCN复合薄膜中有大量几纳米到十几纳米的纳米晶浸没在非晶成分中。SPM表明，随着基底偏压由–200 V增大到–150 V，CrCN薄膜的表面粗糙度Sa由0.345 nm上升至4.38 nm。XPS、TEM和XRD数据表明，薄膜中Cr元素主要以单质Cr、CrN以及Cr3C2的形式存在。结论 采用磁过滤真空阴极弧沉积技术制备的CrCN复合薄膜具有纳米晶-非晶镶嵌结构。该方法沉积的CrCN薄膜的表面粗糙度与基底负偏压有关。混合气体的流量变化对薄膜组分的变化几乎无影响。
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  峰值功率对高功率脉冲磁控溅射氮化铬薄膜力学性能的影响

  王愉, 陈畅子, 吴艳萍, 冷永祥

  表面技术. 2017, 46(1): 15-22. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.003

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  目的 采用高功率脉冲磁控溅射（HIPIMS）制备力学性能优良的氮化铬薄膜。方法 采用HIPIMS技术，利用铬靶及氩气、氮气，在不同峰值功率（52.44，91.52，138 kW ）下沉积了氮化铬薄膜。采用X射线衍射技术（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、纳米硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等评价方法，研究了峰值功率对薄膜组织结构和力学性能的影响。结果 当峰值功率为52 kW时，靶材原子与离子的比值仅为5.4%，所生成氮化铬薄膜的晶粒尺寸较小，薄膜出现剥落的临界载荷为42 N，薄膜的磨损深度达到349 nm；当峰值功率提高到138 kW时，靶材原子与离子的比值为12.5%，在最大载荷100 N时，薄膜也未出现剥落，同时磨损深度仅为146 nm。结论 高的峰值功率能够提高靶材原子离化率和离子对基片的轰击效应，使氮化铬薄膜晶粒重结晶而长大，消除部分应力，使薄膜表现出优良的耐磨性和韧性，因此提高靶材峰值功率可以提高氮化铬薄膜的力学性能。
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  超声场下磷化时间对NiTi合金表面磷化膜形貌及性能的影响

  邵红红, 陈婷婷, 朱姿虹, 王兰

  表面技术. 2017, 46(1): 23-28. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.004

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  目的 通过表面改性处理来减小镍离子溢出对人体产生的危害，同时提高其力学及生物性能。方法 采用超声磷化技术在镍钛合金表面制备磷化膜，研究磷化时间对NiTi合金表面磷化膜形貌及性能的影响，借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪（EDS）、摩擦磨损仪及电化学工作站等仪器对表层的形貌、结构、成分、耐腐蚀性、耐磨性、生物活性进行表征。结果 超声磷化最优磷化时间为1 h，生成的磷化膜均匀、致密、完整，呈细小短棒状，其厚度约为17.5 μm，自腐蚀电位由基材的-0.72 V提高到-0.3229 V，自腐蚀电流密度下降了2个数量级，摩擦系数稳定在0.12左右，相比于基材的0.50，降低了很多。磷化膜浸泡在SBF中30天后，成功吸附了细小、均匀、致密的类羟基磷灰石。结论 超声磷化处理能明显改善镍钛合金的耐蚀性能、耐磨性能以及生物性能。
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  电弧离子镀工艺参数对NiCoCrAlYTa涂层沉积的影响

  谢世明, 代明江, 林松盛, 侯惠君, 石倩, 邱万奇, 汪云程

  表面技术. 2017, 46(1): 29-35. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.005

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  目的 研究工艺参数中的气压、偏压、弧电流对该涂层沉积速率、组织结构、成分的影响。方法 采用电弧离子镀技术，利用正交试验改变气压、偏压、弧电流三种工艺参数，在镍高温合金上制备NiCoCrAlYTa涂层，借助SEM分析涂层的截表面形貌，EDS检测涂层成分，金相显微镜检测涂层的孔隙率，3D轮廓仪测量涂层厚度。 结果 弧电流对沉积速率的影响最大，其次为偏压，最小的是气压；偏压对涂层孔隙率的影响最大，其次为气压，最小的是弧电流。随着偏压的增大，涂层由柱状结构转变成层状结构。随着电流增大，涂层表面大颗粒数量先增后减。涂层成分相对靶材成分都发生了离析，涂层中的Ni、Al含量较靶材的下降，Co、Cr含量较靶材的上升，并且随着偏压的增大，成分离析加剧；随着电流的增加，成分离析先加剧后减弱；气压对成分离析的影响不明显。结论 低气压和高电流有利于提高涂层的致密性，并减弱涂层成分的离析，减少涂层中重要元素Al的流失。实验得出的最优工艺为气压0.5 Pa，电流110 A，偏压可根据性能检测进一步优化。
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  低介电聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的制备及表征

  白瑞, 卢翠英, 高平强

  表面技术. 2017, 46(1): 36-39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.006

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  目的 为了解决超大规模电路高度集成所引起的RC延迟、信号串扰、能耗及噪声等一系列问题，制备具有低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。方法 分别采用液相剥离法和两步法制备了氟化石墨烯溶液和聚酰胺酸前驱体溶液，通过溶液共混法制备聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜，并通过透射电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪以及精密阻抗分析仪，对氟化石墨烯、聚酰亚胺及聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的微观结构和介电性能进行表征研究。结果 氟化石墨烯和聚酰亚胺成功复合得到了聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜，且复合薄膜的介电常数由3.63降到了2.52。结论 成功制备了低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。
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  AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究

  孙琪, 李志勇, 张英乔, 杨柳青, 刘车凯, 程凯岐

  表面技术. 2017, 46(1): 40-44. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.007

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  目的 研究Al-TiC涂层组织和性能的特性，以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法 采用Nd:YAG固体激光器，在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层，采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站，对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi3(C,N)0.6，Al3Mg2，Mg2Al3，Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm，表面成型良好，结合层晶粒细小，熔覆层与镁合金基体之间结合良好，呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV，约为基体显微硬度（62HV）的4倍，由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V，自腐蚀电流密度为7.556×10–5 A/cm2，熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138 V，自腐蚀电流密度为4.828×10–5 A/cm2，与镁合金基体相比，熔覆层的腐蚀电位值增加，腐蚀电流密度值变小，熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论 采用激光熔覆技术，能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层，由于硬质相AlTi3(C,N)0.6，Al3Mg2，Mg2Al3，TiC等的存在，熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。
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  H2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响

  熊礼威, 彭环洋, 汪建华, 崔晓慧, 龚国华

  表面技术. 2017, 46(1): 45-50. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.008

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  目的 研究不同H2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响。 方法 采用MPECVD法制备了质量较好的纳米金刚石薄膜，并通过SEM、XRD对金刚石薄膜的形貌、结构以及晶粒尺寸进行了测试，还使用Raman对金刚石D峰、纳米金刚石特征峰（TPA）的变化趋势进行了分析。结果 当Q(H2):Q(Ar)=50:49时，制备的金刚石晶粒为亚微米范畴，其平均晶粒尺寸为250 nm，表面平整度较差，出现堆积层错现象，但金刚石特征峰（D峰）最强，生长速率达到最大，约为125 nm/h；Q(H2):Q(Ar)=10:89时，表面平整度高，二次形核现象明显，平均晶粒尺寸为20 nm；进一步减小H2/Ar流量比为0时，可发现晶粒由纳米变为超纳米，二次形核更为明显，表面平整更高，其平均晶粒尺寸为3 nm，另外Raman测试发现金刚石特征峰强度随H2/Ar 流量比的减小而减小，而纳米金刚石特征峰随H2/Ar 流量比的减小而增大。结论 随着H2/Ar 流量比的增加，金刚石表面平整度逐渐变差，表面粗糙度也在逐渐增大，同时金刚石的晶粒尺寸和生长速率在Q(H2):Q(Ar)=50:49时达到最大。
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  铝合金钛锆转化膜槽液消耗规律的研究

  廖忠淼, 李文芳, 穆松林, 祝闻

  表面技术. 2017, 46(1): 51-55. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.009

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  目的 在前期研制的新型铝合金表面钛锆转化膜工艺配方的基础上，进一步探索该新型工艺配方在连续使用过程中的消耗规律。方法 通过在连续使用过程中对转化液中主要金属离子（钛、锆、M等）的含量测定分析，找出该成膜剂的消耗规律。采用电化学工作站和SEM对槽液连续使用过程中膜层的耐蚀性能及微观形貌进行表征。结果 转化液中的主要成膜成分钛、锆、M的消耗质量比例基本不变，为5:1:4。XPS分析显示，膜层主要由金属氧化物（TiO2、ZrO2、Al2O3、M2O5）、金属氟化物（ZrF4、AlF3）和金属有机络合物等组成。随着成膜的不断进行，膜层的耐蚀性能有所下降，自腐蚀电流密度由最初成膜时的0.11 μA/cm2增加到1.24 μA/cm2，但仍低于铝合金基体的自腐蚀电流密度（7.53 μA/cm2）。随着连续成膜，膜层表面的微观裂纹不断变宽，在连续成膜到第80片时，铝合金表面有的位置已经不能成膜。结论 钛锆转化液在连续使用过程中，转化液中的主要成膜成分按一定比例消耗，膜层的耐蚀性能随着连续成膜有所下降，因此有必要及时对转化液进行补加和校正。
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  扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

  黄树涛, 周旺, 宋博, 许立福

  表面技术. 2017, 46(1): 56-63. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.010

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  目的 通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性，得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法 应用ABAQUS有限元软件，将模型沿轴向和径向剖切，讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律，分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果 从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看，基体和涂层的内部应力变化均匀，在基体和涂层结合处应力存在突变，涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa，从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa，涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσmax随着涂层厚度的增大有所减小，在涂层厚度小于1.0 mm时，变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论 在涂层和基体结合界面处存在应力突变，最大应力出现在涂层外表面的中心位置，增大涂层厚度可以减小应力突变，在涂层厚度较小时效果明显。
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  等离子体刻蚀前处理对碳基薄膜结合力的影响

  李振东, 詹华, 王亦奇, 汪瑞军, 王伟平

  表面技术. 2017, 46(1): 64-68. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.011

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  目的 通过等离子刻蚀处理使基体表面更洁净，从而提高薄膜与基体的结合力。方法 采用阳极层离子源，通过不同的离子源功率和处理时间对M50轴承钢样品进行处理，并在处理过的样品表面制备钨掺杂类金刚石薄膜。利用原子力显微镜对等离子刻蚀处理前后的样品表面形貌进行研究，利用Raman光谱分析薄膜的微观结构，利用划痕仪对薄膜与基体的结合力进行研究。结果 不同的离子源功率和刻蚀时间，得到了不同的基体微观表面粗糙度；钨掺杂类金钢石薄膜的D峰和G峰分别在1350 cm?1附近和1580 cm?1附近，为典型的类金刚石结构，ID/IG值在1.5左右；未经等离子刻蚀前处理样品的膜/基结合力是23 N；而优化等离子刻蚀前处理参数样品的膜/基结合力高达69 N，最佳的离子源功率和刻蚀时间为2 kW、60 min。结论 等离子刻蚀前处理能够有效提高薄膜与基体的结合力。
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  锆合金包壳表面涂层研究进展

  杨红艳, 张瑞谦, 彭小明, 王美玲

  表面技术. 2017, 46(1): 69-77. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.012

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  耐事故燃料是一种满足反应堆更多安全裕量设计要求的新型燃料元件。锆合金表面涂层研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向，致力于解决高温条件下锆水严重反应的问题。该包壳具有经济性好，易于实现商业化等优点。重点阐述了锆合金包壳表面涂层制备技术和一些应用性能的研究进展，制备技术包括涂层方法、涂层厚度和涂层成分等，应用性能主要包括高温氧化和辐照性能。详细分析了锆合金表面涂层研究需要考虑的四个关键问题，即涂层材料选择、涂层工艺选择、涂层质量表征以及涂层锆包壳关键应用性能研究。涂层材料既要满足耐高温氧化性能，又要满足堆内正常运行的相关性能要求；涂层工艺应能制备出结合力好且致密的薄膜，并考虑锆包壳管涂层过程的可实现性；针对锆包壳特殊的应用环境，涂层质量表征重点关注涂层的附着力和膜致密度；涂层包壳关键应用性能主要考虑高温氧化、腐蚀、抗热冲击和腐蚀性能。综合已有研究结果，指出MAX相和金属Cr是两种有应用前景的锆包壳涂层材料，电弧离子镀技术作为锆包壳涂层工艺有一定的发展潜力。
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  固溶处理对激光熔覆Stellite6合金涂层性能的影响

  李丽, 孙峰, 张尧成

  表面技术. 2017, 46(1): 78-81. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.013

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  目的 通过激光熔覆的方法，在45#钢板上沉积stellite6合金涂层，并研究涂层性能。方法 通过Olympus光学显微镜对热处理前后涂层的显微组织和形貌特征进行分析；通过HV-1000B显微硬度计对涂层的力学性能进行研究。结果 与未经热处理的涂层相比，经过热处理后，组织中树枝晶及胞状晶的数量明显减少，等轴晶粒增多。晶粒长大，合金元素均匀分布，横向及纵向硬度均有不同程度下降。经过固溶处理后的涂层横向与纵向显微硬度的平均值分别为HV350和HV490，未经热处理的涂层横向与纵向显微硬度的平均值分别为HV520和HV556。经热处理后，虽然涂层硬度有所降低，但组织更为均匀，塑性提高，综合性能提高。结论 热处理工艺以制备涂层及后续处理的方式改变了单一依靠沉积参数提高涂层性能的方法，使激光熔覆Stellite6合金涂层的综合性能得到了提高。
表面摩擦磨损与润滑
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  梯度过渡层对硬质合金沉积类金刚石膜的耐磨性影响

  赵佳群, 李刘合, 景凯, 许亿, 刘红涛, 李光

  表面技术. 2017, 46(1): 82-87. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.014

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  目的 分析不同类型的梯度过渡层对硬质合金沉积类金刚石涂层耐磨性能的影响，制备出能有效改善硬质合金减摩抗磨性能的类金刚石涂层。方法 采用真空阴极电弧离子镀和等离子体增强化学沉积技术，在硬质合金基底上制备了Ti/TiC/DLC、Ti/TiN/DLC、Ti/TiN/TiNC/DLC和Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC四种类型的Ti多元梯度过渡类金刚石涂层。通过GNEHM-150型洛氏硬度计和电子显微镜、MFT-4000多功能材料表面性能试验仪、纳米硬度测试仪，分别评价不同类型多元梯度过渡层对硬质合金类金刚石涂层的膜基结合强度、摩擦磨损性能及纳米硬度。结果 Ti/TiC/DLC、Ti/TiN/DLC、Ti/TiN/TiNC/DLC和 Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC四种类型涂层的膜基结合强度等级分别为HF3-HF4、HF5-HF6、HF1-HF2、HF1，对两种膜基结合强度较好的涂层（Ti/TiN/TiNC/DLC、Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC）进行摩擦磨损检测，其摩擦系数分别为0.2、0.1，且经过60 min对摩，Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC涂层仍未出现明显剥落。结论 梯度过渡层的类型对薄膜的膜基结合强度、摩擦性能有较明显的影响， Ti/TiN/TiNC/TiC/DLC结构的涂层膜基结合强度最好，具有最低的摩擦系数，表现出了优异的减摩抗磨性能，可有效改善硬质合金表面的耐磨性能。
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  铬含量对Fe-Cr-B堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

  周烨, 王国红, 贺定勇, 周正, 王一鸣, 吴旭

  表面技术. 2017, 46(1): 88-92. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.015

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  目的 在Fe-xCr-3.5B-0.1C药芯焊丝中加入不同含量的铬，了解铬含量对堆焊合金硼化物形貌以及耐磨性能的影响。方法 采用CO2气体保护堆焊的方法在Q235钢基板上制备Fe-Cr-B系耐磨合金，利用光学显微镜、XRD、SEM等方法观察堆焊合金层的显微组织结构，以及湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行磨粒磨损试验。结果 堆焊合金层主要由铁素体枝晶、马氏体、珠光体和硼化物组成，硼化物随着Cr含量的增加发生Fe2B到M2B（M=Fe，Cr）的转变，它主要分布在金属基体的连续网状和鱼骨状结构中。凝固过程中，当Cr质量分数大于9%时，首先形成初生M2B颗粒，随后形成共晶的M2B和BCC结构的Fe基固溶体，这种共晶的微观结构主要由基体和长条状的M2B硼化物组成。从Cr与(Fe,Cr)的原子数分数比值可以看出，硼化物发生从Fe2B→(Fe,Cr)2B→(Cr,Fe)2B的转变。铬含量对Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金的组织、硼化物形貌有较大影响。由于硼化物空间结构的变化，硼化物的显微硬度会随着铬原子进入Fe2B而逐渐提高。结论 随Cr含量的增加，及共晶硼化物硬质相的析出，堆焊合金的硬度和耐磨性呈现持续提高的趋势。当Cr含量为20%时，合金中生成的长条状M2B相作为耐磨骨架无序的分布且镶嵌于基体中，合金耐磨料的磨损性能比Cr含量为9%时的提高了约7.4倍。
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  MoS2-Zr复合薄膜的摩擦学性能研究

  欧文敏, 韦春贝, 代明江, 侯惠君, 林松盛, 邱万奇

  表面技术. 2017, 46(1): 93-99. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.016

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  目的 改善MoS2薄膜的疏松结构，提高其硬度及摩擦磨损性能。方法 采用离子源辅助磁控溅射技术在GCr15基体上沉积不同Zr含量的MoS2-Zr复合薄膜，通过SEM分析薄膜的表面及截面形貌。采用EDS检测薄膜的成分，采用显微维氏硬度计测试薄膜的硬度，采用Rockwell-C硬度计进行压痕测试实验，采用球-盘式旋转摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能。结果 MoS2-Zr复合薄膜的致密程度和硬度随着Zr含量的增加而增大，其硬度值为300~500HV。复合薄膜与基体的结合力随着Zr含量的增加而增强，但当Zr含量过高时，结合力下降。含Zr原子数分数为15%的MoS2-Zr复合薄膜具有最好的摩擦学性能，其平均摩擦系数为0.09，磨损率为9.33×107 mm3?N–1?m–1，耐磨寿命达5.25×105 r。结论 Zr的掺杂改善了纯MoS2薄膜的疏松结构，提高了MoS2薄膜的硬度和结合力，合适的Zr掺杂可以获得较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命。
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  双粗糙表面磨削过程微凸体曲率半径的影响分析

  赖联锋, 高诚辉, 黄健萌

  表面技术. 2017, 46(1): 100-105. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.017

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  目的 通过建立双粗糙表面磨削模型，获得微凸体曲率半径对材料磨损的影响大小。方法 选取磨具上微凸体与工件上不同变化曲率的微凸体分别建立滑动磨削模型I和模型II，考虑了磨削过程中材料的弹性/塑性变形及其断裂失效，运用有限元方法分析探讨滑动过程相嵌微凸体的应变变化以及磨屑脱离情况。结果 磨削滑动过程中，在同等接触干涉量δ=1.30 μm条件下，接触角较小的微凸体接触对（θ1≈19.4°）其上微凸体发生磨损断裂，而接触角较大的微凸体接触对（θ2≈25.5°）其下微凸体发生磨损断裂。磨损微凸体最大的等效塑性应变量发生在次表层的1.5～2.0 μm处。结论 双粗糙表面磨削过程中，在其他影响因素相同的情况下，曲率半径较小的微凸体更易形成磨屑。磨损微凸体最大的等效塑性应变量发生在次表层的某一深度处，随着塑性变形的增大，应力三轴度减小，导致材料表层下微观裂纹的萌生形成磨屑。
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  环境温度对磁控溅射Ti-Al-Si-N涂层摩擦学性能的影响

  陈恩, 冯长杰

  表面技术. 2017, 46(1): 106-110. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.018

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  目的 探索磁控溅射制备的Ti-Al-Si-N涂层在不同环境温度下的摩擦学性能。方法 利用磁控溅射技术，在AISI304不锈钢表面制备了Ti-Al-Si-N涂层，采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪研究了涂层的成分与微观结构，利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机，以直径为5 mm的Al2O3球作为摩擦副，研究了Ti-Al-Si-N涂层在室温、200、400、600 ℃时的摩擦学性能。结果 磁控溅射制得的Ti-Al-Si-N涂层表面平整、致密，具有典型的柱状晶结构；在室温、200、400、600 ℃的环境温度下，涂层的摩擦系数分别为0.6、0.35、0.25和0.2，磨损体积分别为0.319、0.232、0.0149和0.0136 mm3。涂层的摩擦系数和磨损体积均随温度的升高而降低。结论 随着测试温度的升高，磨痕区域生成越多的以氧化钛和氧化铝为主的氧化物，其具有一定的减摩作用。在室温下，涂层的磨损机理主要为疲劳剥落，200 ℃时为磨粒磨损，400 ℃时为磨粒磨损和氧化磨损，600 ℃时主要为氧化磨损。
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  钛合金表面MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜的制备及其抗微动磨损性能

  李琪, 代明江, 韦春贝, 侯惠君, 林松盛

  表面技术. 2017, 46(1): 111-117. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.019

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  目的 改善钛合金表面抗微动磨损性能。方法 利用非平衡磁控溅射技术在钛合金表面沉积MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜，并与MoS2-Ti与Cu-Ni-In单层固体润滑膜进行对比。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、表面轮廓仪对固体润滑薄膜的形貌、硬度、抗微动磨损性能、磨痕形貌进行分析测试。结果 所制备的Cu-Ni-In单层膜与MoS2-Ti单层膜结构致密，与基体结合良好，MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层膜交替结构清晰，结构致密。MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的硬度大于MoS2-Ti及Cu-Ni-In单层膜，多层膜的平均微动系数为0.06，MoS2-Ti单层膜的平均微动系数为0.102，Cu-Ni-In单层膜的平均微动系数大于1.0。在12 000个微动循环周期后，测得MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的最终磨损总量为0.045 mm3，Cu-Ni-In单层膜的最终磨损总量为37.79 mm3，MoS2-Ti单层膜的最终磨损总量为0.296 mm3，即多层膜的抗微动磨损性能较Cu-Ni-In单层膜改善了2个数量级，较MoS2-Ti单层膜改善了5倍以上。结论 MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层膜中的多个界面对单层晶粒生长起到了阻挡作用，从而致使交替结构中的单层晶粒得到细化，Cu-Ni-In膜的引入延缓了MoS2-Ti膜的剥落及其转移，增加了不锈钢球与多层膜间第三体的润滑及减磨效果，多层膜表现出了优异的抗微动磨损性能。
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  TiAlN，TiAlSiN涂层的制备及其切削性能

  陈强, 张而耕, 张锁怀

  表面技术. 2017, 46(1): 118-124. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.020

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  目的 研究TiAlN及TiAlSiN涂层的微观结构及力学性能，以及硬质合金涂层刀具切削SUS304不锈钢的切削性能及磨损行为。方法 采用阴极电弧离子镀技术在硬质合金试片及铣刀上分别制备纳微米TiAlN及TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层的厚度，用扫描电镜（SEM）观察涂层表面形貌，用能谱仪（EDAX）分析涂层元素成分，用X射线衍射(XRD)分析涂层晶相结构，用纳米压痕仪表征涂层硬度，用洛氏硬度计定性测量涂层结合力，通过高速铣削试验探究涂层刀具的切削性能及磨损行为。结果 TiAlN及TiAlSiN涂层的厚度分别为3.32 μm和3.35 μm，表面致密、光滑，高分辨率（20 000×）下观察到涂层表面有液滴、针孔及凹坑存在。Si元素促进了TiN（200）晶相的生长，晶粒尺寸减小，硬度增加。TiAlN及TiAlSiN涂层的显微硬度分别为29.6 GPa 及37.7 GPa，结合力分别满足VDI-3198工业标准的HF3和HF1等级。在130 m/min的高速切削条件下，TiAlSiN涂层刀具寿命约为未涂层刀具的5倍，TiAlN涂层刀具的1.5倍。结论 Si掺杂制备的TiAlSiN涂层具有高的硬度及良好的抗粘附性，更适用于不锈钢材料的高速切削加工。
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  表面预处理和润滑条件对硫氮共渗35CrMo磨损性能的影响

  田斌, 侯媛媛, 岳文

  表面技术. 2017, 46(1): 125-132. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.021

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  目的 提高35CrMo钻杆接头和对磨套管的耐磨性能。方法 采用超声表面加工处理和硫氮共渗处理技术对钻杆接头常用的35CrMo钢进行处理，研究了超声表面预处理和润滑条件对其耐磨性能的影响。利用光学三维形貌仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分别研究了试样的表面形貌、粗糙度、成分和相结构，采用环块磨损试验机在油基钻井液润滑和无钻井液润滑的条件下，考察了经过不同载荷超声表面加工预处理的35CrMo钻杆接头及其对磨套管的磨损性能。结果 超声表面加工预处理可使35CrMo钢及其硫氮共渗处理后的表面粗糙度显著降低约80%以上。经超声表面加工预处理后， 35CrMo钢硫氮共渗钻杆接头在油基钻井液润滑和干摩擦条件下的磨损率均进一步降低。在无钻井液润滑的条件下，500 N载荷超声表面加工预处理后，硫氮共渗35CrMo钢钻杆接头对磨油管磨损表面形貌的改善更显著，表面粘着和犁沟均减少。结论 35CrMo钢钻杆接头在硫氮共渗前采用超声表面加工进行预处理，可以获得更低的表面粗糙度和更高的表面硬度，在有无钻井液润滑条件下均可提高钻杆接头和套管的耐磨性能。
表面强化及功能化
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  水性丙烯酸涂料的改性及其功能化应用研究进展

  林锐, 刘朝辉, 林壮文, 贾艺凡, 王飞

  表面技术. 2017, 46(1): 133-140. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.022

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  介绍了水性丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯、有机硅、有机氟以及纳米粒子的优缺点，简述了环氧树脂改性水性丙烯酸、聚氨酯改性水性丙烯酸、有机硅改性水性丙烯酸、有机氟改性水性丙烯酸以及纳米粒子改性水性丙烯酸等的研究进展，指出了目前水性丙烯酸改性研究存在的问题和研究方向。水性丙烯酸树脂通过上述的改性手段可获得优异的综合性能，从而大大提高水性丙烯酸涂料的使用性能，扩大了水性丙烯酸涂料的应用范围。对水性丙烯酸涂料体系功能化应用进行了分类介绍，重点对水性丙烯酸在防水涂料、防火涂料、防腐涂料、海洋防污涂料以及隔热保温涂料上的功能化应用进行介绍，指出水性丙烯酸涂料在功能化应用研究上的重、难点。最后提出了水性丙烯酸涂料将向着高性能、多功能的方向发展。
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  高频淬火加热时间对钢管表面组织和性能的影响

  高长刚, 孙维连, 孙铂, 张艺

  表面技术. 2017, 46(1): 141-145. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.023

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  目的 确定高频淬火后零件出现软点的原因，通过调整工艺参数以获得合格组织。方法　通过直读光谱测试工件化学成分，采用体视显微镜、金相显微镜和扫描电镜观察试样的宏观与微观组织，分析工件的淬火层深度和显微组织形态。通过能谱仪测试样品淬火组织的成分差异。梳理生产过程，确定淬火零件软点形成的原因。结果　通过扫描电镜配置的能谱仪测试发现，产生软点的样品黑色区域马氏体的碳含量较高，白色区域马氏体碳含量较低；未产生软点的样品黑区和白区马氏体的碳含量差别不大。结论　高频淬火零件事先未经调质处理，碳含量分布不匀，高频淬火时间短，碳原子没有得到充分扩散，淬火后的零件在组织中形成了高碳和低碳马氏体两种结构，导致淬火后零件出现软点。
表面失效及防护
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  钢铁材料电镀镉的研究现状

  刘强, 林乃明, 沙春鹏, 唐宾

  表面技术. 2017, 46(1): 146-157. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.024

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  钢铁材料广泛地应用于诸多工业领域中，但其表面耐蚀性差，发生于材料表面的腐蚀会导致材料失效。镉与空气接触时会迅速氧化并形成致密的保护性氧化膜，因此表面镀镉可以有效地提高钢铁材料表面的耐蚀性。从电镀镉技术的具体应用出发，综述了用于钢铁表面防护的电镀镉技术和用于表面修复的电刷镀镉技术的应用现状。镀镉层作为阳极保护层，实现了对钢铁材料的防护。在镀液中添加钛盐后，形成的镉钛镀层比单纯的镀镉层具有更优异的耐蚀性和更好的低氢脆性。电刷镀镉作为一种特种镀镉技术，可用作镀镉局部破损件的补镀和修复。针对电镀镉废水对环境和人体的高危害，简要阐述了化学法、物理化学法、生物法三种电镀镉废水的处理方法，且微生物法具有良好的发展前景。最后，展望了钢铁材料电镀镉技术的相关研究思路和方法。
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  基于ABAQUS/FE-SAFE的TC4钛合金板材疲劳寿命仿真与实验

  樊荣, 李秀红, 李文辉, 杨胜强

  表面技术. 2017, 46(1): 158-163. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.025

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  目的 建立钛合金材料的疲劳寿命预测模型，并通过实验研究验证此模型在预测滚磨光整加工后钛合金材料疲劳寿命的可行性。方法 采用有限元软件ABAQUS和疲劳分析软件FE-SAFE，通过有限元仿真和多元正交回归实验的方法，研究了粗糙度以及残余应力对TC4钛合金疲劳寿命的影响规律。结果 拟合出疲劳寿命与粗糙度以及残余应力的关系方程式，进而通过实验验证了仿真结果以及公式的正确性。结论 滚磨光整加工后，表面粗糙度Rz值由加工前的3.16变为1.69，残余应力由拉应力50 MPa变为压应力?228 MPa，疲劳寿命从加工前的28 083次提高到39 510次，提高了40.6%，实验结果与仿真结果相比，误差在5%左右，证明仿真结果的可行性，为滚磨光整加工钛合金提供了疲劳寿命预测模型。
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  冷轧钢表面木薯淀粉接枝共聚物自组装膜的缓蚀性能

  刘安彬, 李向红, 谢小光, 李楠

  表面技术. 2017, 46(1): 164-168. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.026

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  目的 合成出木薯淀粉-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物（CS-PE-MMA）及运用自组装技术形成在柠檬酸中对钢具有良好缓蚀性能的CS-PE-MMA分子膜。方法 用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱(IR)表征了自组装分子膜的形貌和组成；采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）研究缓蚀性能。结果 CS-PE-MMA在冷轧钢表面形成球斑状稳定有序而致密的分子膜。动电位极化曲线表明工作电极阴阳极反应同时被抑制，EIS谱主要呈半圆容抗弧，电荷转移电阻随CS-PE-MMA自组装温度升高，时间增大而增大，缓蚀率最高达73.04%。结论 CS-PE-MMA属于混合抑制型缓蚀剂，自组装分子膜在H3C6H5O7溶液中对冷轧钢有良好的缓蚀作用。
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  含铁类金刚石薄膜的润湿性能和抗腐蚀行为

  刘龙, 周升国, 庄晓芸, 王跃臣, 马利秋

  表面技术. 2017, 46(1): 169-174. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.027

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  目的 通过直流反应磁控溅射系统在304不锈钢基体上成功制备了含铁类金刚石薄膜，并研究该含铁类金刚石薄膜的润湿性及抗腐蚀行为。方法 通过扫描电镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜，分别对含铁类金刚石薄膜的结构和形貌进行分析，利用静态接触角测量分析了所制备薄膜的润湿性，且采用动电位极化对有无薄膜沉积的不锈钢体系进行了腐蚀行为测试。结果 所制备薄膜具有典型的类金刚石的非晶结构。随着制备过程中甲烷流量的减小，薄膜中sp3碳含量降低，薄膜致密度逐渐降低。随着甲烷流量的降低，薄膜表面的疏水性能逐渐减小，且自腐蚀电位向负向偏移，腐蚀电流密度逐渐增大。结论 含铁类金刚石薄膜能明显提高不锈钢表面的疏水性能和抗腐蚀性能。
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  曼尼希碱缓蚀剂在盐酸中对N80钢缓蚀性能

  杨秀芳, 唐敏敏, 马养民

  表面技术. 2017, 46(1): 175-181. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.028

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  目的 制备一种新型曼尼希碱缓蚀剂并研究其性能。方法 利用失重法研究缓蚀剂缓蚀效率与缓蚀剂的质量浓度、盐酸质量分数、腐蚀温度、腐蚀时间的关系，确定缓蚀剂的吸附曲线。通过动电位极化曲线法和交流阻抗法研究缓蚀剂的综合性质。利用扫描电镜观察腐蚀前后N80钢片的表面形态。结果 缓蚀剂缓蚀效率随缓蚀剂添加量的增大而增大，随测试温度的升高而下降，随盐酸质量分数的升高先增大后减小，随腐蚀时间的延长先增大后减小。60 ℃时，在质量分数为15%盐酸中浸入4 h、缓蚀剂添加量在1.0 g/L的条件下，缓蚀剂缓蚀效率为99.18%，腐蚀反应的活化能由56.34 kJ/mol提高到了86.54 kJ/mol。缓蚀剂在N80钢表面符合Langmiur吸附模型，吸附吉布斯自由能为?29.94 kJ/mol。极化实验结果显示该缓蚀剂为以阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。阻抗谱图显示添加缓蚀剂后，阻抗明显增大。扫描电镜结果显示缓蚀剂有效抑制了盐酸对N80钢片的腐蚀。结论 所制备的缓蚀剂在质量分数为15%的盐酸中对N80钢片有良好的缓蚀效果。
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  肉桂酸咪唑啉化合物对N80钢在盐酸介质中缓蚀性能的研究

  郭睿, 程敏, 杨江月, 李欢乐, 刘爱玉

  表面技术. 2017, 46(1): 182-186. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.029

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  目的 研究肉桂酸咪唑啉缓蚀剂在酸性介质中对N80钢的缓蚀性能。方法 以肉桂酸和羟乙基乙二胺为原料，氧化铝为催化剂，采用溶剂法合成了肉桂酸咪唑啉化合物，利用紫外光谱和红外光谱等分析了产物的分子结构，利用静态失重法、动电位极化和交流阻抗等方法研究了咪唑啉缓蚀剂在盐酸介质中对N80钢的缓蚀性能，并对其缓蚀机理进行了初步探讨。结果 静态失重法结果表明，缓蚀效率与缓蚀剂的质量浓度有关，当产物的质量浓度达到400 mg/L时，缓蚀效率趋于平稳，可达86.9%。腐蚀速率随着温度的增加而增加，温度在30~50 ℃时，咪唑啉具有良好的缓蚀效率。极化曲线研究结果表明，该缓蚀剂是控制阳极反应为主的混合型缓蚀剂，作用类型是几何覆盖效应。交流阻抗研究结果表明，该缓蚀剂对碳钢在盐酸介质中的腐蚀有明显的抑制作用，缓蚀效率随着缓蚀剂的质量浓度的增大而增大。结论 肉桂酸咪唑啉是一种有效的缓蚀剂，能够明显抑制N80钢在盐酸介质中的腐蚀。
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  芳香希夫碱在油田采出水中的缓蚀性能研究

  王秀阁, 蔡明建

  表面技术. 2017, 46(1): 187-192. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.030

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  目的 研究不同复配型芳香希夫碱缓蚀剂在油田采出水中对N80碳钢的缓蚀效果。方法 采用静态失重和旋转挂片实验比较四种芳香希夫碱的缓蚀速率，采用电化学测试、扫描电镜和EDS手段对N80碳钢进行表征和分析。结果 在油田采出水中添加芳香希夫碱复配型缓蚀剂后，试样表面生成以铁、碳、氧元素为主的保护膜，当四种缓蚀剂的添加量达到90 mg/L时，N80碳钢的腐蚀速率下降趋势变化缓慢，a型缓蚀剂的缓蚀效果最好，其用量为90 mg/L时，N80碳钢的腐蚀速率降低到0.0087 mm/a，自腐蚀电位由-0.8112 V提高到-0.7345 V，自腐蚀电流由77.79 μA下降到5.410 μA，缓蚀率可达到93.05%。结论 四种希夫碱复配缓蚀剂均有较好的缓蚀性能，缓蚀剂的缓蚀效果顺序为a＞b＞d＞c。
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  3-氨基-1,2,4-三氮唑及3-氨基-1,2,4-三氮唑并芳香醛类希夫碱自组装膜对碳钢在0.5 mol/L盐酸中的缓蚀性能研究

  张哲, 阮乐, 李秀莹, 黄晓东

  表面技术. 2017, 46(1): 193-199. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.031

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  目的 通过自组装技术在碳钢表面得到3-氨基-1, 2, 4-三氮唑及3种3-氨基-1,2,4-三氮唑并芳香醛类希夫碱的三种自组装膜，提高碳钢在0.5 mol/L HCl溶液中的缓蚀性能。方法 采用电化学方法如电化学阻抗谱、tafel极化曲线等研究席夫碱类自组装膜在盐酸中的电化学参数，如阻抗变化、腐蚀电位、腐蚀电流。采用XPS方法对自组装膜的成分进行表征。结果 计算自组装膜在盐酸溶液中的最高缓蚀效率达到92.72%，XPS测试表明自组装分子与金属原子以化学键的方式结合。结论 3-氨基-1, 2, 4-三氮唑及3种3-氨基-1, 2, 4-三氮唑并芳香醛类希夫碱自组装膜均对碳钢在盐酸中有良好的缓蚀性能，缓蚀效率的大小与分子结构有关，分子中的O、N杂原子、卤素基团、三唑环及苯环等有利于自组装膜的形成。
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  金属腐蚀方法提高刑事物证显微摄影质量的研究

  谢冬柏, 李欣庭, 单国, 陈宇

  表面技术. 2017, 46(1): 200-205. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.032

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  目的 通过对金属承痕客体表面使用腐蚀液进行处理，以提高其在常用的可见光源环境中的成像质量。方法 对铝及铅板表面形成的线条及凹陷状痕迹，使用不同光源时光学显微镜下的成像特点进行研究，对高倍率下影响成像效果的色散现象进行分析。使用无水乙醇与50%（质量分数）丙酮的混合溶液对金属表面的痕迹进行前处理，对其成像质量进行检验，并讨论引起变化的原因。结果 金属客体表面线条状痕迹中存在的微小线条会引起照明光的干涉现象，在显微拍照过程中能形成不同颜色的明暗条纹，极大地影响观察拍照质量。使用腐蚀液对金属客体表面痕迹进行腐蚀，可增大纳米尺度塑性变形部位的几何尺寸，改善显微镜的拍摄质量。结论 使用特殊的腐蚀液对金属客体表面痕迹进行适当处理，可消除金属承痕客体在光学成像系统中干涉现象的发生，用此方法对金属表面痕迹进行前处理，可得到一种显微摄影条件下提高微小痕迹成像质量的方法。
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  基于动态杂散电流和二氧化碳干扰的输气管道表面腐蚀速率研究

  许宏良, 殷苏民

  表面技术. 2017, 46(1): 206-210. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.033

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  目的 预测输气金属管道表面腐蚀速率。方法 分析动态杂散电流和二氧化碳（CO2）浓度对金属管道的表面腐蚀机理，给出金属管道表面腐蚀产生的化学反应方程式。根据一元回归线性方程式得出多元线性回归数学方程式，推导出动态杂散电流和CO2腐蚀金属管道表面方程式，得出金属管道表面腐蚀预测的最终模型。结合具体实例，采用数学软件MATLAB对45号金属管道表面腐蚀速率预测的多元线性回归模型进行仿真，并且与实验测量的腐蚀速率进行比较和分析。结果 金属管道表面的腐蚀速率随着动态杂散电流或者CO2浓度的增大而逐渐增大。在100 h内，电流和CO2浓度仿真的金属管道表面最大腐蚀速率分别为3.72×10–4 mm/h和4.80×10–4 mm/h，电流和CO2浓度仿真的金属管道表面最小腐蚀速率分别为3.26×10–4 mm/h和4.24×10–4 mm/h，电流和CO2浓度实验测量的金属管道表面最大腐蚀速率分别为3.76×10–4 mm/h和4.86×10–4 mm/h，电流和CO2浓度实验测量的金属管道表面最小腐蚀速率分别为3.12×10–4 mm/h和4.08×10–4 mm/h。同时，金属管道表面腐蚀速率理论计算值与实验测量值的相对误差在5%以内。结论 采用多元线性回归模型可以近似预测输气金属管道表面的腐蚀速率，为管道的使用寿命提供参考数据，避免输气金属管道发生重大安全事故。
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  不同材质油套管钢的CO2腐蚀行为

  谢涛, 林海, 许杰, 窦蓬, 陈毅, 刘海龙

  表面技术. 2017, 46(1): 211-217. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.034

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  目的 不同管材的CO2腐蚀行为存在差异，为优选经济型抗CO2腐蚀材质油套管，探究不同腐蚀条件下常规管材的CO2腐蚀特征。方法 以实际油田的地层水样为腐蚀介质，在高温高压的条件下，对不同材质的油套管进行模拟实验。利用X射线衍射仪（XRD）分析腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌特征，研究CO2分压、温度、测试时间对油套管腐蚀速率的影响规律。结果 随着CO2分压的增加，普通碳钢和低Cr钢的腐蚀速率显著变化，当CO2分压为0.3 MPa时，普通碳钢腐蚀速率为2.2021 mm/a，而13Cr的腐蚀速率很低，仅为0.1052 mm/a，未表现出明显的规律；腐蚀速率随着温度的升高呈先增加后降低的变化规律，N80，1Cr钢的腐蚀速率远高于13Cr钢；在较短的测试周期内，N80，1Cr，3Cr油套管钢的腐蚀速率略有增加，随着测试周期持续增加，油套管钢的腐蚀速率明显下降；从腐蚀形貌来看，普通碳钢试样的腐蚀程度严重，以均匀腐蚀为主，1Cr，3Cr钢表面存在少量的局部浅斑，以局部腐蚀为主；13Cr材质钢的表面平整，有光泽且无点蚀，腐蚀程度轻微。结论 普通碳钢的腐蚀速率对CO2分压的影响比含Cr合金材质钢更敏感，温度和测试周期均对金属表面的腐蚀产物产生影响，随着温度和测试周期的持续增加，金属表面形成FeCO3保护膜，含Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜，抑制油套管的腐蚀速率，研究成果对CO2腐蚀环境中的油套管选材具有理论指导意义。
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  45#钢Cr-N包埋共渗涂层的组织特征及形成机理

  鲁显京, 向志东

  表面技术. 2017, 46(1): 218-223. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.035

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  目的 研究在45#钢表面包埋共渗沉积Cr2N涂层提高其耐蚀性的可行性。方法 采用包渗法，对在1100 ℃下保温不同时间，得到不同时期的氮铬共渗涂层。利用扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪研究氮铬共渗层的微观组织及其生长机制，利用极化曲线评估涂层耐蚀性能。结果 45#钢氮铬包埋共渗在保温4 h时可获得最佳涂层，涂层组织为Cr2N层（约15 μm）、Cr的沉积层(约10 μm)、Cr的扩散层(约15 μm)。Cr2N层呈现强烈的(002)晶面择优取向；Cr沉积层为Fe-Cr合金及铬的碳化物相(Cr7C3, Cr3C2)。在模拟燃料电池腐蚀液中，45#钢、45涂层样品、304不锈钢自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为?0.521 V和230.63 μA?cm-2, ?0.448 V和10.89 μA?cm-2, ?0.299 V和5.26 μA?cm-2。当腐蚀电位高于0.3 V时，涂层样品会二次钝化，腐蚀电流低至1.43 μA?cm-2。结论 沉积Cr2N的45#钢样品相对原样其耐蚀性有很大提高，并且当腐蚀电位达到0.3 V以上时，其耐蚀性能优于304不锈钢。
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  不同活化工艺对电解镍始极片结合力及性能的影响

  张贝贝, 王春霞, 吴光辉, 胡小萍, 林茜

  表面技术. 2017, 46(1): 224-228. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.036

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  目的 为了提高电解镍始极片与基体的结合力，增加镀层耐蚀性能，改善镀层质量。方法 通过采用不同的活化工艺对基体进行表面处理后制备镀层，采用划格法测试镀层与基体的结合力，用场发射电子扫描显微镜观察镀层与基体的截面形貌，用X射线衍射仪（XRD）分析镀层的相组成、应力以及镀层晶粒尺寸大小，用电化学工作站研究镀层的耐蚀性能。结果 基体经过活化工艺处理后，镀层与基体结合均匀、致密、完整，大幅提高了镀层与基体的结合力，改善了镀层质量，镀层内应力由287.2 MPa降低到220.0 MPa，并且活化工艺不会给镀层引入其他杂质元素以及改变晶粒尺寸大小。电化学性能测试后发现，经过活化工艺后的镀层耐蚀性能增大，自腐蚀电位由?0.5481 V升高到?0.3980 V；自腐蚀电流密度由9.941 μA/cm2降低到2.927 μA/cm2。结论 钛基体经过活化处理后，生成一层薄的活化膜，这层活化膜通过提高钛基体的表面活性，改变钛基体表面状态，来提高金属电沉积层与钛基体的结合强度，同时镀层的综合性能也得到了改善。
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  无氧铜表面特定清洗液的腐蚀机制及溶液特性

  周安林

  表面技术. 2017, 46(1): 229-233. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.037

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  目的 通过无氧铜特定清洗液的溶液配方实验、腐蚀机制测定以及清洗液浓度表征，为实现无氧铜稳定清洗提出技术方案。方法 采用铬酐和浓硫酸互配进行溶液配方实验并采用扫描电镜形貌和腐蚀速率对结果进行对比分析；采用电化学循环伏安法研究了铜浓度对腐蚀速率的影响；采用EDTA络合滴定法测定铜浓度和氧化还原滴定法测定六价铬浓度进行了分析。结果 60～80 g/L铬酐+40～60 mL/L硫酸+余量水的溶液清洗可以获得均一稳定的表面，其中铬酐发挥着氧化剂的作用，硫酸发挥着调整酸度的作用；适当的铜离子浓度对化学反应有促进作用，随着铜离子质量浓度增大至5 g/L以上，腐蚀动力减缓，腐蚀速率减慢。结论 提出了无氧铜稳定清洗的合适浓度，得出了腐蚀机制及溶液特性的具体结果。
表面质量控制及检测
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  58SiMn高强度钢车削表面完整性的试验研究

  罗智文, 焦黎, 赵文祥, 袁美霞, 王林林, 王西彬

  表面技术. 2017, 46(1): 234-240. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.038

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  目的 研究58SiMn高强度钢表面完整性评价指标受切削参数影响的变化规律。方法 分别设计单因素和正交试验，采用涂层硬质合金刀具对58SiMn高强度钢进行车削加工试验，通过采集相关数据，分别讨论了切削深度、进给速度和切削速度变化对表面粗糙度、残余应力、显微硬度和表层微观组织变化等方面的影响。结果 进给速度对表面粗糙度的影响最显著，切削速度次之，切削深度的变化对表面粗糙度无直接影响。已加工表面的残余应力随切削速度和进给量的增大而增大。显微硬度随切削深度的增大而减小，随进给量的增大而增大，层深上的显微硬度则呈现先减小后增大的趋势。表层微观组织受切削速度影响不大，未出现明显的相变和晶粒歪曲。结论 降低进给速度是减小工件表面粗糙度最直接有效的方法，提高切削速度并不能使表面粗糙度明显减小。工件表面的轴向和切向残余应力均为拉应力，为提高零件使用性能，应采取相应的措施使之转化为压应力。
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  高度分布函数与自相关函数对表面粗糙度参数的影响

  林炜轩, 王江涌

  表面技术. 2017, 46(1): 241-249. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.039

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  目的 研究具有不同高度分布和自相关函数的表面形貌的粗糙度参数变化。方法 利用数字滤波法构造具有特定参数（如倾斜度、峰值、最快下降自相关长度和纹理高宽比、高度方差）的粗糙度表面，然后比较和分析不同类型形貌的参数。结果 算术平均峰曲率不随高度分布函数和自相关函数变化，均方根斜率、界面开发面积比和峰密度随各种高度分布函数和自相关函数变化的影响较大。结论 算术平均峰曲率不能表征高度分布和自相关函数。比较相同高度分布的表面形貌时，应对纹理高宽比、最快下降自相关长度、均方根斜率、界面开发面积比和峰密度进行比较。当比较不同高度分布的形貌时，应该对高度类参数倾斜度、峰值、高度均方根、最大高度、最大谷值和最大峰高进行比较。