2017年, 第46卷, 第11期　
刊出日期：2017-11-20

  

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专题—海洋环境表面工程
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  负载植酸钠的壳聚糖微球改性水性涂层制备及防腐蚀性能研究

  李伟华, 刘晓杰, 樊伟杰, 王巍

  表面技术. 2017, 46(11): 1-5. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.001

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  目的 将负载缓蚀剂植酸钠的多孔壳聚糖微球添加到水性聚丙烯酸涂层中，研究涂层改性后的防腐蚀性能。方法 利用油包水（W/O）乳化固化法制备壳聚糖微球，通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）研究微球的形貌性征。利用负压-浸渍法将缓蚀剂植酸钠负载到壳聚糖微球中，并利用热重分析（TGA）研究缓蚀剂的负载率。将负载缓蚀剂的微球按照质量分数5%添加到水性涂层中，利用电化学阻抗谱（EIS）研究涂层改性后的防腐蚀性能。结果SEM图像表明，壳聚糖微球成球性良好，粒径为20~30 μm。FT-IR及XRD结果表明，交联剂香草醛通过希夫碱反应以及氢键作用对壳聚糖进行交联，使得壳聚糖微球固化，并且结晶度降低。TGA结果表明，缓蚀剂植酸钠的负载率为25.79%。EIS结果表明，经负载缓蚀剂的壳聚糖微球改性后的水性聚丙烯酸涂层电荷转移电阻增加。结论 水性聚丙烯酸涂层中的多孔壳聚糖控制植酸钠的释放，提高了缓蚀剂的利用率，改性后的涂层防腐蚀性能得到了提高。
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  铁基非晶合金涂层制备及应用现状

  聂贵茂, 黄诚, 李波, 钟菁, 王善林

  表面技术. 2017, 46(11): 6-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.002

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  综述了铁基非晶涂层的制备技术、成形特征及显微结构，发现随着喷涂热输入的增大，涂层结构更致密，孔隙率下降，但是涂层中非晶含量降低，含氧量增加。概述了铁基非晶涂层的腐蚀性能、腐蚀行为、磨损机制的进展，并总结了铁基非晶涂层当前的工程应用现状，认为铁基非晶涂层的腐蚀性能取决于涂层化学成分和显微结构的均匀性。非晶含量越高，涂层的耐蚀耐磨性能越好；非晶的孔隙率越低，涂层的耐蚀耐磨性能更优异。但是非晶涂层的点蚀规律及机理尚未形成统一认识。依据非晶涂层的研究现状，提出了非晶涂层在制备、性能及相关机理方面存在的问题，展望了铁基非晶涂层的应用前景。
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  金属Cr层对Cr/Cr2N纳米多层涂层的性能影响

  关晓艳, 王永欣, 李泽超, 李金龙, 鲁侠, 王立平, 薛群基

  表面技术. 2017, 46(11): 15-21. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.003

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  目的 研究金属Cr层对Cr/Cr2N纳米多层涂层结构和性能的影响，为多层硬质涂层在海洋等腐蚀性介质中的应用提供理论基础。方法 采用多弧离子镀技术制备一系列不同金属Cr层厚度的Cr/Cr2N纳米多层涂层，采用XRD、SEM、纳米压痕及划痕仪测试了多层涂层的结构、微观形貌和机械性能。采用电化学工作站评价了Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下的电化学行为，并采用摩擦实验机测试了涂层在海水环境下的摩擦学性能。结果 Cr层对Cr/Cr2N纳米多层涂层的结构产生了一定的影响。不同Cr层厚度的Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下的磨损率差别不大，均约为1.2×10?6 mm3/(N?m)，具有良好的耐磨损性能。Cr层厚度约为21 nm的Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下具有较高的阻抗值，呈现出较高的耐腐蚀性能。结论 一定厚度的金属层（如Cr层厚度约为21 nm）和界面是多层涂层呈现较高耐腐蚀性能的关键。Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下良好的耐腐蚀和耐磨损性能，使其可应用于海洋等腐蚀性介质中，并发挥良好的表面防护作用。
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  纤维素/陶瓷复合膜的制备及油水分离性能研究

  张大为, 米世超, 付超, 陈军君, 支树迪, 王刚, 曾志翔, 王立平, 薛群基

  表面技术. 2017, 46(11): 22-28. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.004

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  目的 提高陶瓷膜对水包油乳化液的分离能力。方法 将纤维素粉末充分溶解在氢氧化钠、尿素、水配制的溶解液中，低温真空下在多孔陶瓷分离膜表面构筑亲水性纤维素涂层。通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、紫外-可见分光光度计表征纤维素/陶瓷复合膜的组成、结构、表面润湿性及水包油（甲苯）乳液分离效率。结果 纤维素成功复合到多孔陶瓷膜孔隙表面，空气中水滴在膜表面的接触角为0°，水中油滴的接触角高达155°左右，使多孔陶瓷膜具备了在空气中超亲水-水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现，在常温常压下，多孔陶瓷膜对水包甲苯乳液高效分离，其油水分离能力（>99.26%）、抗污染性（经20次循环分离后，三种复合的平板陶瓷膜的水通量变化不大）得到显著提高，表现出较好的油水分离性能。结论 陶瓷分离膜经纤维素修饰后，表面亲水性和水下超疏油性都得到了提高，油水分离能力可达99.26%，重复使用20次的纯水通量无明显衰减。
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  纤维增强环氧树脂复合材料抗固体颗粒流冲蚀磨损研究进展

  于晶晶, 吴杨敏, 赵文杰, 王德亮, 薛群基

  表面技术. 2017, 46(11): 29-36. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.005

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  在生产生活中，固体颗粒流冲蚀磨损会造成经济损失，并且存在安全隐患。环氧树脂复合材料具有较好的强度和耐冲蚀性能，被广泛地应用于颗粒流冲蚀磨损工况下。为进一步提升环氧树脂的耐冲蚀性能，通常通过填料来改性环氧树脂，其中纤维增强环氧树脂表现出优异的耐固体颗粒流冲蚀性能，使得环氧树脂复合材料的应用更加广阔。根据纤维的种类可以将其分为无机纤维（玻璃纤维或碳纤维）、自然纤维及混和纤维增强环氧树脂复合材料。综述了纤维增强环氧树脂复合材料抗固体颗粒流冲蚀性能的研究现状，讨论了不同的纤维增强复合材料表现出的冲蚀行为（塑性、脆性、半塑性、半脆性），重点分析和对比了不同纤维填料特性（纤维类型、纤维含量、纤维取向）增强环氧树脂复合材料在不同工况条件（冲蚀角度、冲蚀速度、磨粒特性）下的耐冲蚀磨损性能，阐明了不同纤维增强环氧复合材料的冲蚀模式和抗冲蚀机理，指出其现存的问题并展望其发展方向和前景。
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  低粘附超疏水金属网的制备及在溢油清理中的应用

  徐凯乐, 付超, 徐梦亚, 支树迪, 夏爽, 王刚, 曾志翔, 王立平, 薛群基

  表面技术. 2017, 46(11): 37-46. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.006

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  目的 寻找一种高效、便捷的海上清理油污的方法。方法 通过水热法在光滑的不锈钢金属网基底上生长出具有纳米柱状结构的氧化锌晶体，然后用低表面能的长链硅烷对氧化锌金属网进行表面改性，制备出具有超疏水-超亲油性能的金属网材料。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱、接触角测试、粘附力测试等手段对材料表面的微观形貌、化学成分和润湿性能进行分析。结果 改性后的金属网材料表面覆盖了均匀的氧化锌微纳米结构，氧化锌晶体柱的长度约为3~5 μm，截面呈现出很规则的六边形形貌。低表面能处理后的氧化锌表面变得模糊，但结构并未发生变化。与空白金属网相比，改性后的金属网对水的接触角达到154°，对油滴接触角为0°。该金属网材料可以自动收集并回收水面上的溢油，对多种油类和有机溶剂的回收效率均高于95%，循环吸油10次后依然具有90%的回收效率。同时该金属网材料还具有良好的耐磨性能，经过胶带剥离50次或800#砂纸打磨后涂层仍保持着良好的超疏水性。结论 在氧化锌微纳米结构与低表面能物质的共同作用下，金属网表面具有了优异的超疏水-超亲油性能，可以自动收集水上的油污，具有较高的油水分离效率和较好的涂层稳定性，适用于海上溢油的清理。
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  大型原油储罐内壁底板腐蚀机理及防护措施

  刘栓, 王娟, 程红红, 南峰, 郭小平, 程庆利, 蒲吉斌, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 47-54. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.007

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  大型原油储罐底板腐蚀是影响和决定油罐服役寿命的关键问题。原油本身并不具备强腐蚀性，油品在开采过程中常夹杂一定水和腐蚀性介质，在长期存储过程中“水沉油浮”，腐蚀性沉积水在油罐底部聚集，使罐底长期处于沉积水浸没状态。沉积水成分复杂，含有大量氯离子、硫酸盐和厌氧微生物，这些介质使油罐罐底处于强腐蚀环境，对油罐底板产生持续腐蚀。同时，浮顶油罐立柱的冲击和振动、液体紊流和原油压力会加速油罐底板腐蚀失效。详细探讨了油罐罐底的腐蚀机理和失效衍化机制，分析罐底在沉积水环境中的腐蚀形式，包括电化学腐蚀、冲刷腐蚀、堆积腐蚀、微生物腐蚀以及焊缝腐蚀等，介绍了环氧类、聚氨酯类、富锌底漆类、氟碳类等重防腐涂层的发展现状，分析了油罐防护所采用的重防腐涂料技术，提出了油罐底板防护的未来研究方向。
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  TiSi(CN)系列涂层的结构和性能研究进展

  谢新明, 李金龙, 王永欣, 张恒华, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 55-61. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.008

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  近年来，随着工业的发展，机器零部件的应用面临了新的挑战，关键零部件的磨损腐蚀导致的涂层失效变得尤为显著。Ti基涂层因其低摩擦系数、硬度高、耐磨性好且具有优异的耐蚀性，逐渐受到了业界的关注。综述了物理气相沉积TiSiC、TiCN、TiSiN和TiSiCN硬质涂层结构和性能的研究现状。简要总结了Ti基涂层发展的历程，重点分析和对比了四种硬质涂层的成分、结构特点、硬度、结合强度、耐磨减摩性能和耐腐蚀性能，对于不同方法制备的涂层的影响因素分别做了分析，并对涂层的不同失效方式做了解释。从微观结构和性能两方面对涂层进行描述，阐明了硬质涂层中碳的键结构和相结构变化与涂层减摩自润滑性能之间的本构关系，指出了碳元素的石墨化转变在涂层减摩方面的重要作用。论述了钛基硬质涂层结构诱导超硬现象的机制，归纳和评估了超硬耐磨减摩涂层的特点。最后，对目前国内外Ti基涂层研究所存在的问题进行了总结，展望了物理气相沉积钛基多元多界面硬质涂层的发展方向和前景。
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  含铜PVD硬质涂层的结构及其性能研究现状

  白雪冰, 李金龙, 王永欣, 朱丽慧, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 62-68. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.009

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  表面摩擦和磨损是机械零部件失效和损伤的主要形式，影响和决定着材料的使用寿命。传统降低材料磨损的主要措施是采用液体润滑油，但在高温、真空和海水等环境下，润滑油脂无法充分发挥作用，PVD硬质耐磨减磨涂层成为减磨润滑材料发展的新成果，目前已得到广泛的研究和开发。在海洋工业领域，淤泥、海藻和细菌等海洋生物附着于舰船和海工装备表面，降低了船舶的抗摩擦性能和设备稳定性，影响船舶航行速度，增加船舶的燃料消耗，严重威胁着海洋航行安全。硬质防污涂层可以很好地应用于海洋装备零部件的保护。综述了将软质金属Cu引入物理气相沉积的硬质涂层，来拓展硬质涂层的功能，实现硬质涂层自润滑耐磨及抗菌防污性能的研究现状。重点介绍了Cu的引入对PVD硬质涂层结构、硬度、摩擦学行为和抗菌性能的影响，探讨了硬质涂层中Cu的减摩机理，阐明了Cu的抗菌机制，展望了含Cu物理气相沉积硬质涂层未来的发展方向和应用前景。
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  导静电防腐涂料的研究进展

  南峰, 刘栓, 蒲吉斌, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 69-76. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.010

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  导静电防腐涂料兼具导静电性和防腐性，将其涂覆至材料表面，可以起到消除静电、削弱电磁干扰和防腐蚀等作用。近些年来，随着石油化工产业、电子工业和航空航天等领域的快速发展，静电和腐蚀带来的危害越来越显著，使得导静电防腐涂料受到了广泛的关注。我国在涂料领域的起步较晚，市售导静电涂料的防腐性一般，而防腐涂料的导静电性又不理想。因此，平衡导静电性和防腐性是研发导静电防腐涂料的关键所在。阐述了不同种类导静电防腐涂料的导静电机制和防腐蚀机理；分析了导静电防腐涂料在油罐防腐等领域的应用现状；最后探讨了导静电防腐涂料未来的发展方向，指出研发高性能、低成本、环保型、多功能化的涂料是未来导静电防腐涂料的发展趋势，同时指出对导静电防腐涂料导静电机制和防腐机理的深入研究以及腐蚀寿命预测模型的建立也有利于涂料的研发和工程化应用。
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  抗菌防霉防腐阻燃一体化纳米涂层应用研究

  刘志雄, 田澍, 蒲吉斌, 乌学东, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 77-82. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.011

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  目的 通过特种功能纳米粒子的协同作用以及不同功能涂层的合理配套使用，获得集抗菌防霉、防腐、阻燃和耐磨等多种功能于一体，适用于涉海和航天装备综合防护的多功能纳米涂层材料。方法 以环氧树脂为底漆和中间漆的基体树脂，加入多聚磷酸盐和石墨烯复合助剂制备防腐底漆，加入石墨烯和膨胀型阻燃剂为复合阻燃助剂制备阻燃中间漆；以丙烯酸改性聚氨酯为面漆基体树脂，加入吡啶硫酮锌和纳米银抗菌复合助剂以及纳米陶瓷颗粒耐磨助剂，制备抗菌防霉耐磨聚氨酯面漆。将防腐底漆、阻燃中间漆和抗菌防霉耐磨面漆合理搭配，制备多功能一体化综合防护涂层材料。通过铅笔硬度测试、划格法附着力测试、耐冲击强度测试和耐人工老化测试评价纳米涂层的常规性能，通过盐雾测试研究防腐性能，通过燃烧实验研究阻燃性能，通过抗菌防霉实验研究抗菌防霉性能，通过摩擦实验评价其耐磨性能。结果 经测试，纳米涂层的硬度为H，附着力为0级，耐冲击强度为50 kg?cm。800 h人工老化试验后，漆膜无明显变化。800 h中性盐雾测试后，基体无腐蚀点。12 s垂直燃烧实验研究发现其平均烧焦长度仅为1 mm，滴落物的续燃时间为0 s。烟密度研究发现纳米涂层240 s的Dm平均值仅为13，抗菌、防霉实验表明该纳米涂层对大部分细菌的抑菌率高达99%，其防霉等级为0级，耐磨性能测试发现涂层的质量损失为32 mg。结论 所研制的一体化纳米涂层具有优异的防腐、阻燃、耐磨和抗菌防霉性能，可以在航天航空以及海工设施等特种设备上使用，能够起到综合防护作用。
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  石墨烯防腐涂层对油罐沉积水的防腐机制研究

  程红红, 刘栓, 王娟, 张仁坤, 赵晓栋, 郭小平, 蒲吉斌, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 83-89. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.012

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  目的 探究石墨烯基防护涂层/碳钢体系在原油储罐沉积水中的防护机制。方法 以实际原油储罐的沉积水为腐蚀介质，以自制石墨烯底漆和石墨烯面漆为防护涂层体系，采用交流阻抗谱、动电位极化曲线，结合盐雾实验探究石墨烯涂层体系在沉积水中的腐蚀行为和失效衍化机制。结果 石墨烯底漆在浸泡初期对碳钢具有一定的防护效果，随着浸泡时间的延长，水分子逐渐渗透涂层，涂层逐渐失效。采用石墨烯面漆和石墨烯底漆搭配，可显著提高涂层对碳钢在沉积水中的防护性能，浸泡46 d后，涂层电阻仍为162 MΩ?cm。结论 石墨烯底漆和石墨烯面漆涂层体系对储罐底板在沉积水中具有良好的防护性能，研究成果对油罐底板涂层防护选材具有理论指导意义。
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  苯胺四聚体聚乙二醇嵌段共聚物在盐酸介质中对Q235钢的缓蚀性能

  李香玉, 杨凤, 刘桐, 郑文茹, 赵海超, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 90-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.013

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  目的 研究苯胺四聚体PEG两亲性嵌段共聚物（PEG-TA）对Q235钢在1 mol/L HCl介质中的缓蚀性能。方法 采用静态失重测试、电化学测试、腐蚀表面形貌分析研究了自制的PEG-TA在1 mol/L HCl介质中对Q235钢的缓蚀性能，并探讨了其在Q235钢表面的吸附行为。结果 红外和紫外表征表明，氨基封端苯胺四聚体和聚乙二醇为原料成功合成了两亲性嵌段共聚物PEG-TA。极化曲线研究表明，PEG-TA的加入明显可以抑制Q235钢在1 mol/L HCl介质中的腐蚀，且随着PEG-TA浓度的增加，缓蚀效果越好，在25 ℃的实验温度范围内，质量浓度为30 mg/L时，PEG-TA的缓蚀效率可以达到93.97%，属于阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗图谱研究表明，随着PEG-TA浓度的增加，Q235钢表面腐蚀反应的电荷转移电阻和膜电阻逐渐增大，钢表面缓蚀剂的含量和覆盖率增加，腐蚀抑制性增强。PEG-TA缓蚀剂分子在Q235钢表面的吸附遵循Langmuir等温模型，并且属于物理和化学混合吸附。SEM研究证明，在1 mol/L HCl中，PEG-TA可有效地抑制碳钢的腐蚀。结论 PEG-TA在1 mol/L HCl中有效提高了Q235钢的耐蚀性，是一种高效环保的缓蚀剂。
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  多弧离子镀制备TiSiN-Cu涂层的结构和摩擦学性能

  白雪冰, 李金龙, 朱丽慧, 王永欣, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 96-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.014

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  目的 通过在TiSiN涂层中掺杂软金属Cu，提高TiSiN涂层的摩擦性能。方法 采用多弧离子镀技术，在316L不锈钢基体上沉积TiSiN-Cu涂层。用扫描电子显微镜（SEM）观察涂层的表面形貌，用X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射仪（XRD）来分析涂层的元素组成和相组成，通过纳米压痕硬度测试和摩擦磨损实验，表征不同Cu含量TiSiN-Cu涂层的力学性能和摩擦学性能。结果 Cu含量对TiSiN涂层的结构、硬度和摩擦性能有明显影响。Cu在涂层中主要以单质形式存在，由于与空气接触，涂层表面有少量的CuO。随着Cu含量的增加，TiN的晶粒尺寸先减小后增加，硬度先升高后降低。在Cu原子数分数为6.28%时，硬度达到最大值29.26 GPa。在干摩擦条件下，TiSiN-Cu涂层的磨损率在Cu原子数分数为12.93%时达到最低，为6.65×10?7 mm3/(N?m)。在海水环境下，涂层的磨损率较大。结论 软金属Cu作为固体润滑颗粒可以明显改善TiSiN涂层的干摩擦性能，在海水条件下，摩擦与腐蚀的交互作用加速了涂层材料的损耗。
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  溅射靶功率对W-C:H薄膜结构与摩擦学性能的影响

  孙尚琪, 刘翔, 王永欣, 李金龙, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 104-109. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.015

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  目的 研究不同溅射功率对W-C:H涂层结构与摩擦学性能的影响。方法 用非平衡磁控溅射（UBMS）+等离子体增强化学气相沉积法（PECVD），以WC靶作为溅射靶，C2H2为反应气体，通过调制溅射靶功率，在316不锈钢与Si(100)基体上制备了W-C:H系列薄膜。通过场发射电镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱对薄膜的微观结构和成分进行了表征。用UMT-3MT多功能摩擦机对薄膜的摩擦学性能进行了分析。结果 W-C主要以β-WC1?x纳米晶的形式均匀分布在非晶碳中，并表现出(200)面择优生长。随着溅射靶功率的上升，薄膜内W含量逐渐升高，(200)面衍射峰逐渐增强，sp2含量先降低后升高。靶功率在1.4 kW时具有较好的摩擦学性能，摩擦系数为0.15，磨损率为3.92×10?7 mm3/(N?m)。结论 随着溅射靶功率逐渐升高，柱状晶逐渐变粗，涂层的致密性逐渐降低，薄膜摩擦学性能与WC含量密切相关。
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  含氟两亲性聚合物刷构筑及防污应用研究进展

  田澍, 刘文庆, 刘志雄, 蒲吉斌, 王立平

  表面技术. 2017, 46(11): 110-115. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.016

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  表面接枝聚合物刷是一种改善表面理化性质，防止蛋白质等生物大分子和其他污损生物吸附的有效方法。含氟聚合物由于其强疏水性、低表面能和低表面粘附力等特点，是构建两亲性聚合物刷的理想组分之一。本文概述了含氟两亲性聚合物刷的构筑方法、种类和防污机理，着重介绍了该类涂层在抗蛋白、抗菌、藻类以及其他污损生物吸附方面的最新研究成果，详细分析了含氟两亲性聚合物刷化学组成、表面重构和弹性模量等因素对微相分离行为以及防污性能的影响规律。亲疏水组分比例会对涂层的相分离行为产生影响，改变亲疏水组分比例可以形成不同尺度、不同形貌的相分离结构，进而影响涂层的防污性能。亲疏水组分的连接方式会影响涂层表面的重构行为，实现涂层亲疏水性能的转变，进而实现调控涂层表面的防污行为。从分子设计层面初步揭示了含氟两亲性聚合物刷的防污机理。最后指出构筑新型的多种防污机制协同作用的多功能化含氟两亲性聚合物刷，是未来两亲性聚合物涂层的主要发展方向。
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  防污载银复合材料的研究进展

  吴文婷, 王艳君, 赵文杰, 张昕

  表面技术. 2017, 46(11): 116-125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.017

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  粘附于涂层、过滤膜表面的生物污损给海洋航行、水产养殖等行业造成了很多不便。研制出具有优异抗菌、防污性能的薄膜已成为当务之急。纳米银颗粒具有比表面积大、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强等特点，被广泛应用于医药、催化、传感等领域。将纳米银颗粒引入涂层、过滤膜中，能够显著提高防污性能，降低生物污损的附着，改善材料的工作环境，延长其服役寿命。从原位生长和非原位添加两方面详尽地介绍了银纳米颗粒的制备方法，就纳米银颗粒的含量、形状、价态、尺寸等因素阐述了其对载银复合薄膜防污性能的影响，并从纳米银颗粒、银离子和活性氧簇的角度，系统地归纳了载银复合薄膜的防污机制，最后指出载银复合材料在实际应用中存在的问题及其未来发展趋势。虽然当前载银复合材料仍存在一些不足，但是随着技术的不断优化，该材料未来的应用前景广阔。
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  耐腐蚀氧化石墨烯复合涂层的研究进展

  姜逢维, 吴英豪, 刘刚, 赵文杰

  表面技术. 2017, 46(11): 126-134. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.018

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  腐蚀问题会影响金属材料的安全性和耐久性，是造成工程装备和设施失效及破坏的主要原因，严重损害了经济发展和人身安全。涂层是最有效和经济的防腐措施，随着对涂层性能的要求越来越高，复合涂层材料受到科研工作者的广泛关注。石墨烯具有高导电率、高硬度和优异的阻隔性等性能，但同时具有疏水性和易团聚的特点。氧化石墨烯的结构与石墨烯相似，高长径比能够提供有效的阻隔性能，表面丰富的含氧基团为化学改性提供了反应位点，从而实现在基体中均匀分散的目的，是一种可用于增强涂层防腐能力的理想碳材料。首先介绍了氧化石墨烯的制备和化学改性方法，并且对比了不同化学改性方法的优缺点以及作用机制。然后分类阐述了氧化石墨烯复合防腐涂层的研究现状，探讨了氧化石墨烯含量、分散性和制备条件等因素对复合涂层的影响。最后从不同方面（制备工艺、分散技术、防腐机制和工程应用）分析了氧化石墨烯涂层存在的主要问题，并展望了氧化石墨烯涂层的发展方向。
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  环氧树脂水性化制备技术及防腐性能研究进展

  吴杨敏, 周升国, 卢光明, 赵文杰

  表面技术. 2017, 46(11): 135-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.019

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  环氧树脂以其优异的性能而被广泛应用于工业生产的各个领域，但是随着各国纷纷限制甚至禁止挥发性有机物（VOC）的排放，发展水性环氧树脂成为大势所趋。水性环氧树脂最大的优点是VOC排放量低甚至为零，并且其耐腐蚀、耐盐雾、机械强度、电气绝缘等性能也非常出色，这对于水性环氧树脂在更严苛环境下的应用有着重要意义。系统地介绍了防腐环氧树脂水性化的主要方法。机械法制备工艺简单、成本低廉，是环氧树脂水性化较为普遍的一种方法；化学改性法可以获得均一、稳定的纳米级别的水性环氧树脂乳液；相反转法是一种获得具有高分子量水性环氧树脂乳液的有效方法；固化剂乳化法能够利用固化剂直接与环氧树脂发生反应制备水性环氧涂层。阐述了水性环氧树脂涂层的制备过程，并分析了实验条件对涂层防腐性能的影响规律，重点讨论了其研究现状和影响涂层性能的因素。通过对当前水性环氧树脂制备方法的总结和分析，展望了其今后的发展趋势。
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  TiN及TiSiN涂层在海水环境下的摩擦学行为研究

  吴斌, 鲁侠, 王永欣, 李金龙, 叶育伟, 赵文杰

  表面技术. 2017, 46(11): 143-148. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.020

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  目的 对比研究海水环境下TiN及TiSiN涂层与Al2O3对磨的摩擦磨损行为。方法 采用多弧离子镀技术在316L不锈钢及单晶硅片上制备TiN及TiSiN涂层。利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）及X射线光电子能谱仪（XPS）分析了涂层的截面形貌及化学组织成分。选择纳米压痕仪测量了TiN及TiSiN涂层的硬度及弹性模量，使用UMT-3往复式摩擦试验机研究了人工模拟海水环境下Al2O3与TiN及TiSiN涂层对磨后的摩擦磨损行为，并采用扫描电镜（SEM）、电子能谱（EDS）及表面轮廓仪来深入分析了磨痕的摩擦磨损情况。结果 研究表明，TiN涂层的硬度为32.5 GPa，当Si元素掺入涂层以后，TiSiN涂层的硬度提高到了37 GPa。同时，较之于TiN涂层，TiSiN涂层的腐蚀电流密度下降了一个数量级。在摩擦实验中，TiN涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.35和5.21×10-6 mm3/(N?m)，而TiSiN涂层的摩擦系数和磨损率均有明显下降，分别为0.24和1.96×10-6 mm3/(N?m)。结论 Si元素掺杂后能显著提高TiN涂层在海水环境下的摩擦学性能，主要归因于结构的致密，硬度、韧性、抗腐蚀性的提高及润滑相的形成。
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  海水环境中金属材料腐蚀磨损及耐磨防腐一体化技术的研究进展

  刘二勇, 曾志翔, 赵文杰

  表面技术. 2017, 46(11): 149-157. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.021

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  随着“建设海洋强国”战略的实施，发展海洋装备、建设海洋工程成为推进和实施国家海洋战略的重要内容。鉴于海洋装备长期服役于海洋环境，因此海洋工程材料的腐蚀损伤是不可回避的关键问题，尤其是海洋装备中的运转部件，如海水泵、阀、海水液压传动系统、水下作业机器手、深海勘探和开采装备等面临腐蚀与磨损的耦合损伤。基于此，针对典型金属材料在海水环境中的腐蚀磨损失效行为及机理，综述了服役工况、腐蚀介质、电化学及材料因素对典型金属材料（如不锈钢、钛合金、铝合金、镍合金）在海水环境中腐蚀磨损性能的影响，综合分析了服役工况、腐蚀介质浓度、pH值、外加电位与材料性能之间的关系，阐明了金属材料腐蚀磨损过程中腐蚀、磨损及其交互作用。在此基础上，对比了一系列耐磨与防腐一体化涂层技术，如PVD涂层、热喷涂涂层、电镀涂层及聚合物粘结涂层的腐蚀磨损性能及典型应用，分析了耐磨与防腐一体化防护材料对腐蚀磨损性能的优化机理，以期为解决金属材料的腐蚀磨损问题提供有益借鉴。
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  外加电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响

  马付良, 李金龙, 曾志翔, 高义民

  表面技术. 2017, 46(11): 158-164. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.022

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  目的 研究不同恒电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响。方法 将试样加工成圆柱试样，通过设计的特殊夹具夹紧试样，利用摩擦试验机和电化学工作站做不同恒电位下的磨蚀实验，通过开路电位极化曲线的变化评价合金的电化学性能，通过磨损量的变化评价合金的摩擦性能。通过扫描电镜揭示磨损机理，探讨交互作用机制。结果 摩擦过程中的开路电位比静态腐蚀时的低。随着外加电位的增加，腐蚀电流密度增加，摩擦系数降低，总的体积损失量增加。腐蚀磨损存在明显的交互作用。结论 摩擦能够破坏合金表面的钝化膜，导致具有更高电化学活性的新表面暴露于溶液中，因此促进了表面腐蚀。而腐蚀产生的腐蚀产物层比较粗糙和疏松，其剪切强度比基底合金低得多，因此当氧化铝块摩擦过合金表面时，很容易去除腐蚀产物层，进而促进了材料损失。腐蚀磨损条件下材料的损失量明显比纯磨损条件下的高。
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  恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

  单磊, 汪陇亮, 孙润军, 王永欣

  表面技术. 2017, 46(11): 165-171. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.023

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  目的 研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响，分析其腐蚀磨损行为。方法 用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试，分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率，通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下，恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时，摩擦形成的TiO2基含水化合物颗粒可作为润滑剂，使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N?m)，在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N?m)，在开路电位（OCP）下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N?m)。结论 随着加载电位（SCE）的升高，涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形，在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。
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  碳材料在抗海洋生物污损领域中应用的研究进展

  徐孝敏, 刘奕, 侯文佳, 李华

  表面技术. 2017, 46(11): 172-182. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.024

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  海洋生物污损一直是困扰全球海洋经济发展的重要问题之一。任何材料进入海洋环境，其表面不可避免地会遭受蛋白、多糖、细菌、海藻、软体动物等海洋生物贴附形成生物污损，不仅影响海上装备的正常运转和增加能源消耗，同时极易引起微生物腐蚀。因此，海洋抗污损新材料的开发显得极为迫切。目前碳纳米材料因具有优异的理化特性，而在海洋防腐、耐磨等工程上大量使用，其抑制海洋污损物贴附和生长的性能决定了碳材料在抗海洋生物污损领域具有广阔的应用前景。综述了石墨烯、类金刚石、金刚石、碳纳米管、富勒烯及其衍生物等典型碳纳米材料，在抗蛋白质、细菌、海藻等生物污损领域的应用现状以及抗污损机理。碳材料在海洋环境中优异的综合性能，预示其将给抗海洋生物污损新材料的开发和应用带来更多的机遇和可能。
专题—2016 年度国家自然科学基金研究进展
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  Si、Mg、RE对热浸镀锌铝基合金镀层组织与性能的影响研究进展

  高波

  表面技术. 2017, 46(11): 183-189. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.025

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  热浸镀技术是钢铁材料长效防腐的一种有效方法，因其可以显著提高钢铁材料的耐蚀性能、延长材料的使用寿命而被广泛应用。近年来，随着科技水平的不断提高，传统的热浸镀层已经无法满足市场多样化的需求，多元合金镀层的研究成为热浸镀领域的研究热点。随着研究的不断深入，人们发现在热浸镀过程中添加合金元素能够明显提高热浸镀层的综合性能，但是合金元素的加入是如何影响镀层组织结构及性能是值得探讨的问题。为此，详细介绍了硅、镁、稀土等合金元素的加入对热浸镀层的微观组织、耐蚀性能和耐蚀机理的影响。通过列举国内外的研究实例，进一步分析了合金元素的添加量对热浸镀层性能的影响规律。最后提出，继续研究各种合金元素及其添加量对热浸镀层组织性能的影响规律及机制，并深入探讨添加合金元素之后，合金镀层中金属间化合物层的形成和生长规律，开发性能优异的新型热浸镀层及相应的热浸镀工艺是未来热浸镀技术的主要研究方向。
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  磨料射流铣削工艺参数优化

  宋磊

  表面技术. 2017, 46(11): 190-197. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.026

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  目的 对表面粗糙度和材料去除率作为输出参数的磨料水射流铣削45#钢过程进行研究，旨在寻找最优加工参数。方法 对射流去除材料机理进行了分析，设计并进行了以磨料粒度、射流压力、横向进给距离、靶距为加工工艺参数的田氏正交实验。采用Minitab对不同实验参数组合下磨料水射流加工45#钢的表面粗糙度、材料去除效率进行了数据分析，并从材料去除机理方面，对4种加工工艺参数对于铣削表面质量和材料去除效率的影响程度和影响趋势，以及各因素之间的交互作用进行了分析。结果 对射流铣削面表面粗糙度影响较显著的因素是横向进给距离，射流压力次之；对于材料去除效率，磨料粒径的影响最显著，横向进给距离次之。结论 综合材料去除效率和表面粗糙度值，选出最优加工参数：磨料粒径2000目，射流压力120~160 MPa，喷嘴横移距离1.0~1.5 mm，靶距约30 mm。
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  冷喷涂设备及冷喷涂技术应用研究进展

  王莹莹, 张海龙

  表面技术. 2017, 46(11): 198-205. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.027

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  冷喷涂技术相比于传统热喷涂技术有许多优势，例如喷涂温度低，涂层氧含量低，孔隙率低，在喷涂过程中不易发生氧化、烧损、相变等现象，这使得传统喷涂技术难以制备的氧敏感、热敏感、非晶、纳米材料涂层成为可能。从冷喷涂技术原理出发，介绍了各类冷喷涂设备及冷喷涂涂层的沉积机理，详细阐述了冷喷涂涂层结合机理和结合方式（机械咬合、物理结合、冶金结合、化学结合），介绍了各类冷喷涂装备（高压和低压冷喷涂系统、真空冷喷涂系统、激光辅助冷喷涂系统、静电辅助冷喷涂系统、脉冲气体冷喷涂系统和激波风洞冷喷涂系统）及其研究现状。综述了近几年冷喷涂技术在防腐涂层、耐磨涂层、生物医用、抗菌涂层、电子工业、功能涂层、修复与再制造等领域的研究和应用现状，最后对冷喷涂技术的应用和发展前景进行了展望。
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  高稳定性电弧喷涂刚性送丝机的设计

  赵朋辉, 周先辉

  表面技术. 2017, 46(11): 206-211. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.028

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  目的 解决传统电弧喷涂送丝机的局限性，特别是柔性送丝结构存在的送丝速率低、送丝波动大等问题。方法 设计了刚性送丝结构，进而成功研制了高稳定性电弧喷涂刚性送丝机，并通过送丝速率测试、喷涂电流测试及喷涂焰流观察等对比性试验，验证了设计的有效性和可行性。结果 在无喷涂状态下，传统柔性送丝机和文中研制的刚性送丝机的送丝速率均随送丝电压的增大而增大，且刚性送丝速率呈近似线性变化趋势，而柔性送丝速率具有一定随机性。在相同送丝电压下，刚性送丝的速率高于柔性送丝，即具有更小的送丝阻力；且刚性送丝机两侧丝材送进平均速率的同步误差均小于3%，而柔性送丝机的同步误差为5%左右，说明刚性送丝机具有较好的送丝同步性。同时，柔性送丝机的送丝速率波动率为10%左右，而刚性送丝机的仅为2%左右，说明刚性送丝机在无喷涂状态下具有优异的送丝稳定性。在喷涂状态下，刚性送丝机和柔性送丝机的喷涂电流波动率分别为4.76%和29.36%，且刚性送丝机的喷涂焰流比柔性送丝机的更加集中稳定，说明刚性送丝机在喷涂状态下也能保持良好的送丝稳定性。结论 刚性送丝结构可以有效减小送丝机的送丝阻力并保证两侧丝材送进的同步性，使送丝过程具有更高的稳定性。
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  芳基取代羧酸离子液体结构与摩擦学性能的构效关系研究

  董瑞, 杨得锁, 文平

  表面技术. 2017, 46(11): 212-222. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.029

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  目的 研究芳基取代羧酸离子液体的分子结构与其摩擦学性能、物理化学性质之间的构效关系。方法 分别以4-甲基苯乙酸（4-Me-PA）、4-叔丁基苯乙酸（4-tBu-PA）、4-苯基丁酸（PB）、异丁基苯丙酸钠（布洛芬钠，Ibu）作为阴离子源，以四丁基氢氧化铵（N4444OH）、四丁基氯化铵（N4444Cl）、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（C4mim）、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐（C8mim）为阳离子源，通过酸碱中和反应和离子交换反应合成了七种芳基取代羧酸离子液体。以市售合成润滑油聚α-烯烃（PAO10）和传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（L-B104）为对照样，对其分子结构与摩擦学性能、物理化学性质之间的构效关系进行了系统研究。结果 芳基取代羧酸离子液体的热分解温度在161~217 ℃之间，水解反应的pH值保持不变，具有较高的水解稳定性和热稳定性，对金属基底材料无腐蚀，作为润滑剂使用时，在钢/钢、钢/铜、钢/铝三种摩擦副上的平均摩擦系数f和平均磨损体积V分别为f钢/钢=0.081，f钢/铜=0.067，f钢/铝=0.080，V钢/钢=3.24×10?3 mm3，V钢/铜=22.04×10?3 mm3，V钢/铝=22.35×10?3 mm3，均具有良好的减摩抗磨性能，它们的分子结构对其摩擦学性能和物理化学性质均具有较明显的影响。结论 芳基取代羧酸离子液体中，阳离子上取代烷基链越长，其热分解温度越高，运动黏度和黏度指数也越大；阴离子的空间体积越大，相应离子液体的黏度指数越大；它们在钢/钢、钢/铜、钢/铝摩擦副上均表现出良好的润滑作用。这主要是因为在摩擦过程中离子液体在摩擦副表面形成了稳定的吸附膜，在这层吸附膜中，阴阳离子的影响作用不同，阳离子对其减摩作用的影响较大，阴离子对其抗磨作用的影响较大；这层吸附膜的润滑性能还受到黏度的影响，具有适中运动黏度和较大黏度指数的离子液体作为润滑剂，摩擦学性能更加优异。
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  金属材料直流磁场干摩擦的研究进展

  王秀丽, 蒋志强

  表面技术. 2017, 46(11): 223-229. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.030

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  磁场干摩擦主要是研究磁场强度参量对材料干摩擦磨损性能的影响机理和规律。系统综述了金属材料直流磁场干摩擦的研究过程、研究方法和相应研究成果。阐述了不同磁属性（抗磁性、顺磁性和铁磁性）材料的磁场干摩擦特性及其机理，得出材料磁导率与其磁场干摩擦学特性有一定对应关系，材料磁导率越大，磨损率和摩擦系数的减小趋势越明显，并指出了试验研究中遇到的问题，如应关注摩擦副材料选配、磁场施加装置、摩擦接触方式及装卡装置等。为了避开材料化学成分不同造成的干扰，设计了三种制备方案，发现通过热处理工艺改变微观组织相含量或添加铁、钴、镍等铁磁性元素进行化学成分设计等常规的材料制备方法，难以达到目的。最终利用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti较大的冷加工硬化特性，采用常温下锻造工艺制备了不同磁导率的几种相同成分材料，使磁导率成为关键变量。研究了磁场强度、材料磁导率与其磁场干摩擦特性的交互影响情况和规律，并展望了未来需要开展的研究方向。
膜层材料与技术
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  Ni/Al2O3复合镀层中Al2O3微粒尺寸及热处理对镀层性能的影响

  刘鹏, 陈登福, 何文杰, 龙木军, 段华美, 谭锴

  表面技术. 2017, 46(11): 230-236. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.031

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  目的 强化Ni基镀层并确定Al2O3尺寸对复合镀层性能的影响。方法 在以硬度为评价标准的最佳工艺条件下，制备了三种尺寸的Al2O3（微米级、50 nm、30 nm）复合镀层，研究分析了不同尺寸Al2O3复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐磨、耐蚀等性能。结果 纳米复合镀层的表面形貌比微米复合镀层更光滑、平整、致密，晶粒更细小。Al2O3微粒尺寸越小，镀层越致密。纳米复合镀层的显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能、抗高温氧化等性能均优于微米复合镀层及纯Ni镀层。热处理后的纳米复合镀层表面更加平整致密，热处理能显著提高镀层的显微硬度。50 nm复合镀层在保温温度为400 ℃时达显微硬度最大值461HV，30 nm复合镀层在保温温度为500 ℃时达显微硬度最大值496HV。热处理对纳米复合镀层的耐磨性能改善不明显。结论 Al2O3的尺寸越小，复合镀层的性能越好。
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  基片偏压占空比对多弧离子镀TiAlSiN涂层形貌及力学性能的影响

  王璐, 金永中, 林修洲, 陈昌浩

  表面技术. 2017, 46(11): 237-240. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.032

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  目的 采用多弧离子镀膜技术在硬质合金基体表面沉积TiAlSiN涂层，研究占空比参数对TiAlSiN涂层的表面形貌和力学性能的影响。方法 使用扫描电子显微镜对涂层的形貌进行观察，使用自动划痕仪、纳米压痕仪对涂层的力学性能进行检测。结果 占空比在10%~70%范围内增加，离子轰击得到加强，涂层表面得到很好的改善，大颗粒与微坑缺陷数量逐渐减少。当占空比增大到90%时，大颗粒和微坑缺陷数量反而增多。结论 随着占空比的增加，纳米硬度、弹性模量和涂层结合力均先增大后减小，占空比为50%时，分别达到最大值48.15 GPa、518.24 GPa、50.55 N。
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  等离子喷涂氧化铝基复合涂层研究进展

  陈萌, 刘昌永, 周亮, 高希贤, 田小伟, 昌花婷

  表面技术. 2017, 46(11): 241-247. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.033

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  随着等离子喷涂技术的发展，等离子喷涂氧化铝基复合涂层在防腐蚀、耐磨损和航天航空等领域得到了广泛应用。首先简要介绍了新型等离子喷涂技术（激光等离子喷涂、悬浮液等离子喷涂和超音速等离子等）和主要喷涂工艺参数（喷涂功率、送粉方式和喷涂距离等），然后从改善涂层耐腐蚀性能的角度出发，阐述了第二相、喷涂工艺参数和后处理工艺对涂层气孔率的影响及与涂层耐腐蚀性能的关系。重点分析了硬度、喂料特征和激光熔覆技术对氧化铝基复合涂层耐磨损性能的影响，详述了影响硬度的因素，以及喷涂粉末特征和激光熔覆处理对复合涂层微观结构的影响。在电磁波吸收性能研究方面，论述了吸收剂含量、涂层厚度和多种电磁波吸收剂匹配以及喷涂参数的调整对等离子喷涂氧化铝基复合涂层吸波性能的影响。最后对以等离子喷涂技术制备性能更加优异的氧化铝基复合涂层提出了展望。
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  机械合金化制备Ti(Al,C)复合粉末组织结构研究

  陈枭

  表面技术. 2017, 46(11): 248-253. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.034

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  目的 通过原位合成技术获得Ti(Al,C)复合粉末。方法 在不同球磨时间条件下，采用机械合金化方法制备Ti(Al,C)复合粉末，其中Ti粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜（SEM）以及X-射线衍射仪（XRD）分析球磨后粉末的显微组织结构及物相，研究不同球磨时间对制备Ti(Al,C)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果 在球磨过程中，球磨时间越长，粉体的粒径越小，当球磨时间增长到一定程度时，延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大，使得碎化后的Ti粉颗粒不断嵌入至Al粉颗粒中，最终形成Ti(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现，随着球磨时间的延长，Ti(Al,C)复合粉末中的Al峰逐渐减小，说明Al不断固溶到Ti中，形成了一定量的Ti(Al)固溶体。结论 通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ti(Al)固溶体，这说明随着Ti与Al之间的相互扩散，有利于形成Ti(Al)固溶体。
表面强化及功能化
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  复合陶瓷涂层防高碱煤沾污性能研究

  邵振龙, 王进卿, 池作和, 张光学

  表面技术. 2017, 46(11): 254-259. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.035

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  目的 针对锅炉燃烧高碱煤时存在的沾污问题，研究复合陶瓷涂层防高碱煤沾污性能。方法 以水冷壁材料20G和过热器材料TP347为研究对象，采用料浆法在其表面制备复合陶瓷涂层，利用扫描电镜及能谱图观察分析实验后试样的微观形貌，对涂层的防Na2SO4、K2SO4、准东煤灰沾污性能进行研究。结果 烧结固化后的复合陶瓷涂层表面致密，与基材结合状态良好。经过120 h的Na2SO4、K2SO4、准东煤灰沾污实验后，未喷涂涂层的20G及TP347钢片试样表面沾污率分别为20.31%、13.33%、32.31%和 16%、10%、29%，而喷涂涂层的两种钢片试样表面沾污率分别为0.38%、0.26%、0.75%和0.26%、0.13%、0.39%，基本为零。未喷涂涂层钢片试样表面的片状氧化膜结构容易粘附一些细微的Na2SO4、K2SO4、准东煤灰颗粒，涂层表面的一些微裂纹也会使细微颗粒滞留在裂纹区域，这些细微颗粒难以被压缩空气吹扫清除。结论 复合陶瓷涂层隔绝了沉积物与钢材基体直接接触，自身具有较低的表面能和化学不亲和性，使沉积物不易粘附，具有一定的防高碱煤沾污能力。
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  反射隔热涂层用颜料的改性技术及研究进展

  杨光, 邓安仲

  表面技术. 2017, 46(11): 260-268. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.036

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  暴露在太阳光下的物体表面温度较高，影响了其正常的工作状态。在物体表面涂覆反射隔热涂料，因其施工方便、成本较低、隔热性能明显等优点而获得广泛应用。反射隔热涂料中颜料的性能是影响反射隔热涂层隔热性能的关键。然而已经应用的颜料颜色种类单一，反射性能也不够理想，为此需要对其进行表面改性。将常用反射隔热涂层用颜料的改性技术概括为两大类别，即表面包覆改性和离子掺杂改性。对表面包覆改性中的液相沉积法、机械球磨法和单体聚合法进行了介绍和国内外研究现状分析，并指出了适用情形。结合离子掺杂改性中的固相反应法和溶胶凝胶法特点，对各自的优缺点进行了分析和比较，着重介绍了固相反应法和溶胶凝胶法的主要适用情形和近年来国内外研究进展。从颜料的晶体结构出发，阐述了离子掺杂改性增强颜料近红外反射率的机理。最后，结合社会和经济的发展背景，对反射隔热涂层用颜料的改性技术发展趋势作出了展望。
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  太阳热反射隔热彩色涂料的制备及隔热性能

  杨光, 邓安仲, 陈静波

  表面技术. 2017, 46(11): 269-275. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.037

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  目的 从色彩三原色理论出发，制备隔热性能优异的太阳热反射隔热彩色涂料。方法 将复合钛红、钴蓝、钛铬黄、镍钛黄和铬绿颜料复配为颜料，硅溶胶偶联苯丙复合乳液为成膜基料，制备了紫色、蓝色、橙色和绿色太阳热反射隔热彩色涂料。用扫描电子显微镜和电子探针对颜料微观结构和元素进行定量检测，用紫外/可见/近红外分光光度计探究颜料的反射特性、涂膜反射特性和污染处理后涂膜太阳光反射比降低率。分别从涂膜试板背面隔热温差和涂膜试板对箱体中心的辐射热流降低率两个方面，衡量太阳热反射隔热彩色涂料的隔热效果。结果 紫色、蓝色、橙色和绿色4种太阳热反射隔热彩色涂膜的太阳光反射比均在0.5000以上，分别为0.6287、0.5433、0.7594和0.6991，涂膜污染后的太阳光反射比降低率均满足相关标准≤15%的要求。涂膜试板背面隔热温差均在3 ℃以上，涂膜试板对箱体中心的辐射热流降低率均在10%以上，隔热降温性能显著。结论 采用色彩三原色理论选择合适的红外反射颜料，可制备出隔热性能优异的太阳热反射隔热彩色涂料。
表面失效及防护
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  车用高强钢酸洗数学模型的研究

  张新宇, 陈建钧, 潘勋平, 杨成, 袁伟杰, 吴文超

  表面技术. 2017, 46(11): 276-281. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.038

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  目的 研究酸液浓度、温度和氧化皮厚度对车用高强钢酸洗时间的影响，建立关于酸液浓度、温度和氧化皮厚度的综合酸洗模型。方法 引入电位导数近零法判断酸洗结束时间，通过进一步酸洗实验研究酸液温度、浓度变化对不同厚度氧化皮酸洗时间的影响，对实验数据进行多元拟合，最后利用正交试验对三种影响因素进行相关性分析。结果 当酸洗液电位导数值达到?0.0025 V/s时，氧化皮已去除干净；当酸液浓度提升到10%时，酸洗时间大大减少，而继续提高酸液浓度对缩短酸洗时间的帮助不大。酸液温度在达到80 ℃时，酸洗效率值达到最高，再提高温度，不仅浪费能源，而且会增加盐酸挥发，反而可能延长酸洗时间。建立了综合酸洗模型并将实际高强钢酸洗数据带入检验，发现酸洗时间误差在8%以内。氧化皮厚度对酸洗时间的影响超过酸液温度和浓度。结论 带钢酸洗有适宜的酸液浓度和温度，不能一味地通过增加酸液浓度和温度来提高酸洗效率。通过正交实验发现，建立包含氧化皮厚度影响因素在内的综合酸洗控制模型，对预测酸洗结束时间有较好的准确性和有效性，在工程上具有重要意义。
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  石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层研究

  陈均, 陈宇, 卢海艳

  表面技术. 2017, 46(11): 282-286. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.039

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  目的 研究石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层对碳钢板的防腐性能。方法 采用高分子辅助电化学法合成具有优异水分散性的功能化石墨烯，并将其加入到偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂涂层中，用于碳钢板的表面防腐。通过透射电镜、拉曼光谱和纳米粒度仪对石墨烯的结构和水分散性进行了表征。利用Tafel曲线、电化学阻抗谱和硫酸铜点滴试验，研究了石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层的耐蚀性能。结果 透射电镜和拉曼光谱分析表明成功制备了石墨烯，且石墨烯的Zeta电位值约为?50 mV，赋予了石墨烯优异的水分散性。Tafel曲线测试显示，相对于偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层，加入石墨烯后，复合涂层的腐蚀电流密度明显下降，当石墨烯含量为0.10%（占有机硅氧烷改性树脂的质量百分比）时，腐蚀电流密度下降至0.554×10?6 A/cm2。电化学阻抗谱测试中，石墨烯含量为0.10%的复合涂层的阻抗值最大，表现出良好的抗腐蚀性能。结论 所制备石墨烯的加入能够提高石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层对腐蚀因素（水和氧气）的阻隔作用，使复合涂层具有优异的耐蚀性能。
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  聚苯胺/石墨烯原位复合水性防腐涂料耐蚀性能的研究

  康佳, 刘胜林, 李自军, 耿刚强, 张唯玮, 董佑邦, 杨晶晶

  表面技术. 2017, 46(11): 287-291. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.040

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  目的 研究聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料的耐蚀性能。方法 采用盐酸为掺杂酸，以聚乙烯基呲咯烷酮（PVP-K30）为空间稳定剂，利用原位聚合法，以苯胺和石墨烯为原料，过硫酸铵为氧化剂，制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯分别添加到HG-54C乳液中制备水性防腐涂料，利用动电位极化曲线和盐雾试验对比分析聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯水性涂层的防腐性能，再通过傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）对比分析其结构和微观形貌。结果 聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构。当复合材料浸泡在3.5% NaCl溶液中，腐蚀电流密度为2.3955×10-7 A/cm2。盐雾试验表明，聚苯胺/石墨烯的防腐性能优于添加纯聚苯胺和石墨烯的性能。结论 聚苯胺/石墨烯涂层具有良好的耐蚀性能，其耐蚀性能优于纯聚苯胺涂层和石墨烯涂层。