2017年, 第46卷, 第12期　
刊出日期：2017-12-20

  

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专题—海洋涂层技术
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  环保无铜自抛光防污涂料的制备与性能研究

  刘轶龙, 王胜龙, 李春光, 方大庆, 吴建华

  表面技术. 2017, 46(12): 1-5. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.001

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  目的 得到一种可以媲美传统含铜防污涂料防污效果的涂料配方，且具有对海洋环境友好的特点。方法 首先筛选符合无铜涂料技术需求的环保型防污剂，并进行涂料配方研究，得到最优环保无铜防污涂料配方。结果 设计开发的2组不同防污剂复配无铜自抛光防污涂料，其实际防污效果可以达到中期效防污涂料的评价标准，在实际防污效果上可以媲美3年期效以Cu2O为主防污剂的传统含铜自抛光防污涂料。2组防污剂复配配方为Econea/Dcoit及Econea/ZnPT，采用上述2种防污剂进行质量比1:1的防污剂复配，具有1+1＞2的实际防污效果，并且在具有较好实际防污效果的同时，具备可以在海水中实现快速降解的优异环境友好性。在无铜涂料配方体系下，中期效防污涂料（3年）中丙烯酸锌树脂的最佳配方含量为40%~50%（湿重）。结论 环保无铜防污涂料的各项性能良好，具有广谱、高效的防污效果。
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  含丙烯酸甲硅烷酯共聚物基自抛光防污涂料的研制

  李春光

  表面技术. 2017, 46(12): 6-10. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.002

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  目的 制备高性能的含丙烯酸甲硅烷酯共聚物基防污涂料。方法 合成了丙烯酸甲硅烷酯共聚物，制备了以功能性丙烯酸甲硅烷酯共聚物为基料，以氧化亚铜为主防污剂的自抛光防污涂料。通过红外光谱（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）和差示扫描量热仪（DSC）对聚合物进行分析，并通过室内动态磨蚀率实验、深海挂板实验、耐淡水浸泡实验、物理性机械性能测试和减阻性能测试，分别评价防污涂料的磨蚀率、静态防污性能、耐淡水性能、物理机械性能和减阻性能。结果 筛选出的优异配方防污涂料的磨蚀率为5 μm/month，具有26个月的防污性能、2个月的耐淡水浸泡性能及优异的物理机械性能，且降阻率可达到4%。结论 制备的丙烯酸甲硅烷酯共聚物基自抛光防污涂料，具有良好的防污性能、物理机械性能、耐淡水浸泡性能，且能够有效地降低船舶航行阻力，是一种高性能的自抛光防污涂料。
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  不含铜类防污剂海洋防污涂料研制及性能

  于雪艳, 王科, 陈正涛, 张华庆, 丛巍巍, 吕钊, 桂泰江

  表面技术. 2017, 46(12): 11-17. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.003

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  目的 合成具有可控水解性能的丙烯酸锌基体树脂，用该树脂制备不含任何铜类防污剂的海洋防污涂料。方法 两步法合成具有可控水解性能的丙烯酸锌基体树脂，用该基体树脂配以有机防污剂Econea、吡啶硫酮锌、吡啶三苯基硼烷等以及颜填料、助剂等制备不含任何铜类防污剂的自抛光海洋防污涂料。通过实海挂板试验、电化学阻抗性能测试、动态模拟试验对涂层进行表征。结果 丙烯酸预聚物的数均分子量控制在30 000左右较为合适，即聚合反应温度控制在100 ℃、引发剂用量为8份时较为合适。采用自制的氢氧化锌、环烷酸以及丙烯酸预聚物制备的丙烯酸锌基体树脂具有良好的水解性能，制备的无铜自抛光防污涂料经36个月实海挂板试验验证，具有优异的防污期效。由于不含任何铜类防污剂，不会引起铝制基材表面电化学腐蚀，特别适用于铝制基材表面的防污。结论 该不含任何铜类防污剂的环保型丙烯酸锌自抛光海洋防污涂料具有优异的防污性能，能够防止海洋附着生物对船底和其他海洋设施的污损，同时不会对海洋生态环境产生危害，特别是可以满足铝合金基材表面等对涂料有特殊要求的一些场合的防污需求。
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  水性环氧防腐涂料研究

  崔灿灿, 王磊, 刘浩亮, 郭晓军, 韩忠智, 段绍明, 丁超, 张其滨

  表面技术. 2017, 46(12): 18-22. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.004

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  目的 研制具有优异防腐性能的水性环氧类防腐蚀涂料。方法 采用水性环氧树脂乳液与水性环氧固化剂聚酰胺作为成膜树脂，异丙醇、丙二醇甲醚作为助成膜剂，湿法绢云母、重晶石粉、滑石粉作为填料，防锈颜料体系采用氧化铁红、三聚磷酸铝、磷酸锌，并在涂料体系中添加防闪锈剂、去离子水、分散剂、消泡剂、防沉剂，经过高速分散、研磨制成水性环氧防腐涂料。通过物理机械性能试验，耐酸、碱、盐溶液浸泡和耐中性盐雾试验，测试涂层的综合性能。结果 涂层的附着力、柔韧性和耐冲击性能分别达到1级、1 mm和50 cm。涂层的耐酸性（5%H2SO4，168 h）、耐碱性（5%NaOH，168 h）、耐盐水性（3%NaCl，30 d）和耐盐雾性能（按GB/T 1771—2007，1000 h）良好，各试样完成后，涂层完好。结论 成膜树脂采用环氧当量为500±50的水性环氧树脂乳液与聚酰胺类水性环氧固化剂，控制环氧基与活泼氢当量配比为1:1，颜料体积浓度为30%，并使用三聚磷酸铝、磷酸锌与氧化铁红复配作为防锈颜料，所制备的涂层有优良的物理机械性能和防腐性能。
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  船用低温固化丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料

  崔灿灿, 石家烽, 韩忠智, 郭晓军, 段绍明, 李石, 张其滨

  表面技术. 2017, 46(12): 23-27. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.005

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  目的 研制具有低温固化性能的长效耐候船用丙烯酸聚氨酯面漆。方法 采用聚天门冬氨酸树脂对羟基丙烯酸树脂进行改性，配合使用受阻胺光稳定剂与紫外光吸收剂作为体系光稳定剂，选用改性高分子不饱和羧酸盐类分散剂、氟改性聚丙烯酸酯类流平剂、聚酰胺蜡类触变防沉剂，配合使用湿法绢云母、钛白粉、重晶石粉作为体系颜填料。结果 通过控制天门冬氨酸树脂NH1420的不同添加量与优化助剂体系、颜填料体系，涂料体系在-5 ℃环境下表干55 min，实干时间14 h，24 h可复涂，放置10 d后，漆膜硬度可达2H，涂层具有良好的长效耐候性能。结论 聚天门冬氨酸树脂有效改善了丙烯酸聚氨酯面漆的低温固化性能，配合使用受阻胺光稳定剂与紫外光吸收剂，提高了涂层的耐候性。研制的船用低温固化丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料具有良好的低温固化性能、机械性能、耐腐蚀性能与耐候性。
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  压载水舱高固体份环氧涂料的研究

  韩忠智, 郭晓军, 崔灿灿, 段绍明, 张其滨, 李石

  表面技术. 2017, 46(12): 28-33. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.006

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  目的 提高压载水舱环氧涂料的耐阴极剥离性能。方法 以双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、C9石油树脂和双酚F型环氧树脂为涂料的主要成膜树脂，采用四因素四水平的正交试验，对四种树脂的用量进行优化。固化剂采用聚酰胺固化剂和改性酚醛胺固化剂进行混合，以获得良好的物理化学性能。对涂料的颜基比及助剂进行了分析研究，以确定涂料各组分的用量。结果 通过四因素四水平的正交试验，确定了涂料四种树脂的用量。当聚酰胺固化剂和改性酚醛胺固化剂的混合比例为2:1时，涂料具有较佳的抗阴极剥离性能。通过对颜填料不同颜基比（0.75:1~1.5:1）的研究，当涂料的颜基比为1:1时，涂料的耐阴极剥离性能最好。结论 通过对涂料的成膜树脂、固化剂及颜基比的研究，制备的压载水舱环氧涂料具有优异的耐阴极剥离性能及良好的耐海水性、耐盐雾性及抗腐蚀蔓延性等性能，能够满足船舶压载舱的防腐需求。
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  海洋复杂钢结构防腐修复材料的研制及性能研究

  杨耀辉, 李玲杰, 张彦军, 林竹, 王志涛

  表面技术. 2017, 46(12): 34-38. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.007

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  目的 解决海洋环境复杂钢结构防腐修复难题，提高海洋平台钢结构的使用寿命，保证海洋平台的安全运行。方法 以二羟基聚醚、三羟基聚醚、甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料合成了聚氨酯预聚体，对合成反应参数进行了研究，以水固化树脂为基料，研究了水固化涂料的颜填料和助剂。结果 聚氨酯合成的最佳条件为：聚醚多元醇质量比为7:1，合成温度70 ℃，反应时间4 h。添加滑石粉、云母粉、炭黑为填料，二月桂酸二丁基锡为催化剂，填料和催化剂的质量分数分别为10%和0.5%，制备了水固化涂料。该涂料以无纺布为载体，制成了海洋复杂钢结构防腐修复材料。结论 通过对水固化树脂合成条件的优化，确定了树脂合成时二羟基聚醚和三羟基聚醚比例、合成温度、合成反应时间等关键参数，通过对涂料颜填料、助剂的选择，得到了性能较好的水固化涂料，且以无纺布为载体制备了防腐修复材料，可用于海洋复杂钢结构的防腐修复。
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  高速电弧喷涂铝涂层在模拟深水下的腐蚀行为

  童辉, 苏倩, 娄亮杰, 崔建军, 高俊奎, 蔡德军, 安超, 党文杰

  表面技术. 2017, 46(12): 39-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.008

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  目的 探究高速电弧喷涂铝涂层在深水压力环境下的腐蚀行为。方法 利用电化学阻抗谱、扫描电镜微观形貌观察、物相衍射和红外光谱等锈层分析手段，分析高速电弧喷涂铝涂层在不同实验条件下的腐蚀行为，并对实验结果进行了对比研究。结果 3 MPa高压浸泡72 h的铝涂层表面腐蚀产物呈现疏松粉状，并出现了腐蚀坑洞，铝涂层快速失效。常压浸泡72 h后的铝涂层表面腐蚀较轻，常压浸泡720 h后的铝涂层表面则已被腐蚀产物完全覆盖。经XRD分析，三种条件下的铝涂层腐蚀产物基本一致。进一步利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析可知，3 MPa高压条件下，压力加速了碱式氯化铝水合物Al9Cl6(OH)21?18H2O、Al5Cl3(OH)12?4H2O等腐蚀产物的形成。这些腐蚀产物在高压下不能有效结合，且易于流失，致使涂层耐蚀性能快速下降。结论 铝涂层在高压条件下形成的腐蚀产物不能有效覆盖在涂层表面阻止腐蚀介质侵入，导致铝涂层的耐蚀性能下降。
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  氟碳涂层对海洋环境下混凝土抗氯离子渗透性能的影响

  李伟华, 廖晓, 季涛, 吴世军

  表面技术. 2017, 46(12): 43-47. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.009

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  目的 研究不同氟碳涂层体系对海洋环境下混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律及作用机理。方法 以溶剂型氟碳涂层和水性氟碳涂层为研究对象，开展了两种溶剂型氟碳涂层体系和一种水性氟碳涂层体系的研究，即环氧底漆-溶剂型氟碳面漆、环氧底漆-聚氨酯中层漆-溶剂型氟碳面漆及水性环氧底漆-水性氟碳面漆。通过氯离子电迁移快速试验，研究涂覆这三种氟碳涂层体系的混凝土抗氯离子渗透性能。采用干湿循环试验模拟浪花飞溅区，通过混凝土抗氯离子侵蚀试验及扫描电镜观察试验，研究涂层对混凝土在海洋环境浪花飞溅区的防腐性能。结果 氯离子电迁移快速试验测得的氯离子扩散系数表明，氟碳涂层体系作用下，混凝土氯离子扩散系数降低。干湿循环试验36 d后，通过扫描电镜观察发现这两种溶剂型氟碳涂层体系表面仍然致密，水性氟碳涂层体系表面出现裂缝。结论 溶剂型和水性氟碳涂层体系均能提高混凝土抗氯离子渗透性，溶剂型氟碳涂层体系在海洋浪花飞溅区更耐久，更适用于该环境下的混凝土腐蚀防护。
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  海上平台保护涂层及性能

  马胜军, 方健君, 王秀娟, 李敏, 廉兵杰

  表面技术. 2017, 46(12): 48-54. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.010

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  通过分析海上平台保护涂层标准和相关技术文件，对海上平台的涂层系统、所涉及涂料产品、涂层系统认可试验进行详细阐述，以便于平台涂装方案的设计和涂料产品的开发和认证。采用抽丝剥茧逐步推进的方法，对标准、涂层体系、涂料产品和性能要求进行逐一分析解读，得出了不同腐蚀环境的涂层系统和涂层结构。依据底、中、面涂层结构，把平台常用的防腐涂料进行了归类，并给出了不同腐蚀环境涂层系统的性能要求和评测方法。海上平台涂层体系的设计，可以依据NORSOK M501和NACE SP 0108，二者可以相互补益。海上平台涂层体系的认可按NORSOK M501进行，采用ISO20340的涂层合格性试验，包括循环老化试验、海水浸泡试验和抗阴极剥离试验。建立海上平台防腐涂料体系，需要开发的品种有富锌涂料、环氧防锈漆、环氧云铁、环氧玻璃鳞片漆、低表面处理环氧涂料、厚浆性环氧漆、环氧砂浆、无溶剂环氧漆、酚醛环氧漆、聚氨酯面漆、工程硅氧烷等。
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  恒电位对TiN涂层在人工海水环境中腐蚀磨损的影响

  汪陇亮, 王永欣, 单磊, 孙润军

  表面技术. 2017, 46(12): 55-61. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.011

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  目的 研究不同恒电位对TiN涂层在人工海水环境中腐蚀磨损行为的影响。方法 用多弧离子镀系统在316不锈钢上沉积TiN涂层。通过XRD测试、纳米压痕硬度测试、膜基结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀实验和涂层的磨痕截面轮廓测试，分别评价TiN涂层的相结构、硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数、磨损率，并通过扫描电子显微镜对涂层表面形貌、截面形貌和磨痕形貌进行分析。结果 在摩擦条件下，TiN涂层的开路电位随着滑动摩擦时间的增加而逐渐降低。TiN涂层在不同恒电位（?1 V、?0.5 V、OCP、0 V）下滑动摩擦，平均摩擦系数分别为0.392，0.416、0.324、0.348。磨损率分别为1.8117×10?6、3.1123×10?6、4.5958×10?6、7.7724×10?6 mm3/(N?m)。在0.5 V下，涂层被磨穿。TiN涂层在人工海水环境中的主要腐蚀磨损破坏机制为磨粒磨损和疲劳点蚀。结论 提高加载电位，涂层的磨损量和磨损率同步增大。在?1、?0.5 V，OCP下，由腐蚀促进磨损的损失量占TiN涂层损失总量的比重逐渐增大，依次为0%、41.78%、61.77%。在0 V时，TiN涂层产生了由磨损促进腐蚀的损失量，占TiN涂层损失总量的比例为6.1%。
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  新型环保海洋防污材料研究进展

  叶章基, 陈珊珊, 马春风, 吴建华, 张广照

  表面技术. 2017, 46(12): 62-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.012

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  简要论述了海洋防污材料的发展历史及其防污机理，评述了新型环保高性能海洋防污材料的最新研究进展。自有机锡自抛光防污涂料被禁用后，基于聚丙烯酸锌、聚丙烯酸铜和聚丙烯酸硅烷酯的无锡自抛光防污涂料得到了广泛应用。为进一步提升其防污性能和环保性能，接枝防污官能团防污材料、生物降解高分子基防污材料、主链降解型自抛光防污材料、减阻型防污材料以及仿生防污材料成为当今的研究热点。介绍了席夫碱、草甘膦、苯并异噻唑啉酮等几种防污官能团的接枝方法及其防污效果，指出这类方法可提高防污剂的利用率，使防污剂释放更平稳，但实用化还需解决防污剂接枝改性后防污能力下降以及合成工艺复杂等问题。重点介绍了生物降解高分子基防污材料，特别是主链降解-侧链水解型防污材料的结构和合成方法。由于该类可降解/水解树脂具有良好的力学性能和水解可调控性，所制备的防污涂料即使在静态下，防污剂也释放平稳，因此可用于开发新型主链降解型自抛光防污涂料，以提高涂层的静态防污长效性，具有良好的应用前景。还介绍了通过对高分子树脂改性等方法降低涂层水解后的表面粗糙度，该类防污涂层具有良好的减阻性能。最后介绍了仿生防污材料的研究进展。
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  钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层的制备及其耐磨防腐性能

  胡亚龙, 李畅, 沈丽明, 暴宁钟

  表面技术. 2017, 46(12): 71-77. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.013

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  目的 为提升氟碳涂层的耐磨和防腐性能。方法 采用KH550对钛酸铁钠晶须进行改性，并将改性晶须分散于氟碳树脂（FEVE）中，制备钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层。采用红外光谱、接触角、光学显微镜、金相显微镜和扫描电镜等表征方法，分析了改性前后钛酸铁钠晶须的变化及其在树脂中的分散性。采用电化学交流阻抗研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为。采用摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦学性能。结果 钛酸铁钠晶须经改性后，接触角由14.5°增大为111°，呈现出优异的疏水性，能够均匀分散于FEVE中。交流阻抗测试结果表明，复合涂层的防护性能随晶须含量的增加呈现先提升后降低的趋势，当晶须质量分数为10%时，复合涂层的电化学阻抗高达1011 Ω?cm2，优于纯氟碳涂层，呈现出优异的耐腐蚀性能。晶须含量过高时，因晶须交联形成网络结构而降低了涂层的防腐性能。钛酸铁钠晶须的添加同时大幅提升了FEVE涂层的耐磨性能，晶须质量分数为5%的复合涂层表现出最优的摩擦学性能，体积磨损量低至0.0164 mm3，较纯FEVE涂层提升11.2倍。结论 钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层具备优异的耐磨防腐性能，能有效降低实际工况中的涂层损伤，延长涂层的使用寿命。
膜层材料与技术
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  热处理温度对Cr/Al涂层组织结构及性能的影响

  严艳芹, 邱长军, 黄鹤, 胡良斌, 刘艳红, 李怀林

  表面技术. 2017, 46(12): 78-83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.014

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  目的 提高物理气相沉积Cr/Al涂层与基材锆合金的结合强度，减少涂层表面微观缺陷及内应力。方法 采用多弧离子镀及磁控溅射技术在锆合金表面溅射Cr/Al涂层，并将涂层试样分别置于600、800 ℃保护气氛炉中热处理30 min。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（EDS）及光学显微镜（OM），分析了Cr/Al涂层热处理前后相组成、表面形貌、截面形貌、元素成分变化及涂层剪切后的剥落形貌。利用弹簧拉压试验机，测试了未处理涂层、600 ℃和800 ℃热处理涂层试样与基材锆合金的结合强度。结果 600、800 ℃热处理涂层相比未处理涂层，表面更加平滑，表面孔隙及微观缺陷较少，但与基材锆合金的结合强度并没有明显变化，未热处理涂层、600 ℃热处理涂层、800 ℃热处理涂层与基材锆合金的结合强度分别为44.07、44.12、44.08 MPa。结论 热处理后，涂层出现AlCr2、Al8Cr5、Al9Cr17、Al9Cr4、Al86Cr14等多种Cr-Al合金相，有利于涂层表面孔隙及大颗粒等缺陷的减少。但热处理前后，涂层与基材的结合强度未发生明显变化。
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  含环氧树脂微胶囊自修复涂层的制备及其性能

  童晓梅, 郝芹芹, 闫子英, 袁梦

  表面技术. 2017, 46(12): 84-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.015

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  目的 制备含环氧树脂微胶囊的二元自修复涂层，并对其力学性能和自修复性能进行研究。方法 将自制环氧树脂E-51/三聚氰胺-脲醛树脂微胶囊和潜伏型固化剂（2-甲基咪唑）按一定比例添加到环氧树脂基体中，制备二元自修复环氧树脂涂层。利用漆膜弹性试验机、漆膜冲击试验机和万能拉伸试验机对涂层的弯曲性能、耐冲击性能和拉伸性能进行测试。利用扫描电子显微镜（SEM）、光学显微镜（OM）对涂层的自修复性能进行考察。采用EIS对涂层的电化学性能进行测试。结果 成功制备了含环氧树脂微胶囊二元自修复涂层，当涂层中微胶囊的质量分数为3%时，涂层的冲击强度和拉伸强度分别提高了10.6%和14.6%。当涂层中2-甲基咪唑和微胶囊质量分数分别为6%和5%时，涂层的自修复性能较佳。当微胶囊质量分数为9%时，涂层的电化学阻抗值可达1.2×105 Ω。结论 微胶囊的加入可有效提高涂层的冲击强度和拉伸强度。随着涂层中潜伏型固化剂含量的增大，涂层的自修复性能增强。当潜伏型固化剂含量达到一定值时，涂层的自修复性能随着微胶囊含量的增大而增强。随着微胶囊含量的增加，涂层的电化学阻抗值增大。
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  钢铁表面硅锰钼系化学转化膜的研究

  张巧云, 陈泽民, 李天姿

  表面技术. 2017, 46(12): 91-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.016

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  目的 通过研究硅锰钼系转化膜的新工艺，获得性能优良的膜层。方法 采用单因素实验确定工艺条件，通过电化学方法研究成膜过程，采用盐雾实验检验膜层的耐蚀性能，采用划格法测试附着力，采用测厚仪测量膜厚，使用扫描电镜观察试样的表面形貌。结果 筛选出最佳工艺条件为：磷酸二氢锰2.0 g/L，钼酸钠4 g/L，单宁酸0.4 g/L，氟化钠1.6 g/L，氟硅酸3 mL/L，pH=5，成膜时间8 min。所得转化膜均匀，呈非晶态，平均厚度为2.0 μm，与基体的附着力达到0级。结论 硅锰钼系转化膜的制备工艺中无促进剂亚硝酸钠，所得转化膜的厚度、耐腐蚀性及附着力能满足生产需要。
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  高性能陶瓷涂层及其制备工艺发展趋势

  张继豪, 宋凯强, 张敏, 赵子鹏, 何庆兵, 李忠盛

  表面技术. 2017, 46(12): 96-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.017

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  从功能、用途方面分类综述了耐磨、耐蚀以及热障三大类高性能陶瓷涂层，在此基础上，介绍了高性能陶瓷涂层常用的制备工艺，重点探讨了不同制备方法的特点和适用场合，指出了制备方法的发展方向。物理气相沉积技术（PVD）制备的陶瓷涂层纯度高、致密性好，并且与基体结合牢固，但其生产成本高，生产效率低，因此物理气相沉积技术向着高效率、低成本的方向发展。化学气相沉积技术（CVD）制备的陶瓷涂层涂覆率高、致密性好，但其反应温度高，并且伴随着有毒有害气体产生，因此化学气相沉积技术向着低温、环保的方向发展。等离子喷涂技术（PS）制备陶瓷涂层成本低、效率高、适应性强，但涂层孔隙率高，并且涂层与基体的结合强度低，因此等离子喷涂技术向着高致密、高结合强度的方向发展。激光熔覆技术制备的陶瓷涂层组织细小、力学性能优良，但其操作工艺复杂，产品质量很难控制，因此激光覆熔技术向着工艺简单、质量可控的方向发展。最后，展望了高性能陶瓷涂层及其制备工艺的发展方向和可能的研究内容。
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  化学镀的研究进展及发展趋势

  张丽, 张彦

  表面技术. 2017, 46(12): 104-109. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.018

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  化学镀能够有效增强基体材料的表面性能，拓展其应用范围，在许多领域具有广泛的应用前景。综述了化学镀的基本原理、处理方法及施镀工艺，详细讨论了化学镀的研究进展。归纳了化学镀层的种类及应用技术，主要包括化学镀镍、化学镀铜、化学镀钴、化学镀银、化学镀锡、化学镀金等。分别讨论了各类化学镀的研究进展、优势、劣势及应用范围。在此基础上归纳了化学镀存在的问题，主要为对能源的消耗和对环境的污染，引起了人们的广泛关注。化学镀技术发展呈现多元化的趋势，主要集中在激光增强化学镀、超声波化学镀、粉体化学镀、多层化学镀、稀土化学镀、复合化学镀。化学镀未来的发展方向一是原有化学镀工艺的进一步完善和提高，二是具有商业价值的新领域以及超功能性新材料所带来的化学镀技术新应用。
表面摩擦磨损与润滑
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  激光熔覆Cu包SiCp/Ni35覆层组织及磨损性能

  潘成刚, 吴竹, 丁紫正, 常庆明

  表面技术. 2017, 46(12): 110-117. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.019

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  目的 研究Cu包SiCp/Ni35激光熔覆层的显微组织、物相及其在25 ℃和600 ℃下的摩擦机理。方法 采用化学镀的方法在SiCp表面包覆一层Cu，并用激光熔覆的方法在H13钢表面制备了Cu包SiCp增强Ni35熔覆层。用XRD、OM、SEM和EDS对熔覆层的物相、组织和成分进行了分析，用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度，用高温磨损试验机测试了熔覆层在常温、高温下的耐磨性能。结果 熔覆层由基相γ-Ni(Fe)固溶体、增强相M7C3以及硼化物、硅化物和石墨构成。熔覆层的显微硬度和常温摩擦性能较H13钢显著提高，而其高温摩擦性能较H13钢基体提高较少。 结论 SiCp化学包覆Cu能减缓激光熔覆过程中SiCp的分解，但分解速度还是过快。常温磨损时，高硬度碳化物和硅化物的覆层提高了材料的耐磨性能。高温下模具钢表面形成致密的氧化物薄膜，起到减磨降摩的作用，而高温下覆层无法形成致密氧化膜，导致其耐磨性能弱于常温。
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  低温低压等离子弧辅助离子渗316L不锈钢的耐磨耐蚀性能

  吴梦泽, 李烈军, 陈世佳, 彭继华

  表面技术. 2017, 46(12): 118-125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.020

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  目的 提高316L不锈钢的硬度、耐磨性。方法 在400 ℃、2 Pa下，利用空心阴极直流弧辅助，进行了316L奥氏体不锈钢离子渗氮（PN）、离子氮碳共渗（PNC）及离子氮碳共渗加离子渗氮复合（PNC+PN）处理。针对处理后的样品，用莱卡显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、维氏硬度仪、3D形貌仪、球盘式摩擦磨损仪及电化学工作站等对组织、形貌、物相、机械性能及耐蚀性能进行表征。采用显微硬度计、微纳米综合力学系统测试分析处理后样品的力学性能。结果 在空心阴极直流弧辅助下，三种工艺可获得超过3 mm/h的渗层生长速度。同316L不锈钢基体相比，PNC+PN复合处理样品的表面硬度提高3倍以上，在3.5%NaCl中性电解质中的耐蚀电流密度降低约50 %。结论 PNC处理和PNC+PN复合处理可获得更大的渗层厚度和更高的表面硬度，渗层中C、N含量越高，渗层组成相的晶格参数越大，渗层中产生的滑移带密度越大。低温低压等离子弧辅助离子渗不仅能有效提高316L不锈钢的表面硬度，还能提高不锈钢的耐蚀能力。
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  提高挤压筒内壁耐磨性的WC-12Co涂层有限元优化

  谢玲玲, 陈昌棚, 李兰, 黄贞益

  表面技术. 2017, 46(12): 126-132. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.021

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  目的 获得WC-12Co涂层厚度的优化方案，以提高挤压筒内壁的耐磨性。方法 基于ANSYS软件，以两层套圆挤压筒为研究对象，进行挤压筒内壁有无WC-12Co涂层及涂层厚度对挤压筒应力分布影响的有限元模拟。结果 施加涂层后，在装配、挤压-装配和热-挤压-装配情况下，涂层的应力分布合理且都小于该温度下涂层的屈服强度；而在热-装配条件下，由于热应力和过盈量引起的预应力相互抵消，使得总体应力较小；同时，等效应力在涂层与挤压筒的结合处发生剧烈变化，而在其他位置的应力相较于不施加涂层时变化较小。在各种工况下，挤压筒内出现的最大等效应力均随着涂层厚度的增加而降低，且热-挤压-装配下涂层厚度对最大应力影响最大。结论 在所选涂层厚度范围内，涂层厚度越大，挤压筒所受的最大应力越小，越有利于挤压筒使用。当涂层厚度为6.4 mm时，各种工况下的最大等效应力最小，此时在热-挤压-装配工况下的最大等效应力为760.61 MPa，已经远低于H13钢的屈服强度，可以满足实际使用要求。
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  CrxTiyOz结构与其摩擦学性能相关性研究

  高东强, 王蕊, 何乃如, 王哲

  表面技术. 2017, 46(12): 133-140. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.022

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  目的 通过研究表明与Magnéli相相似的Ti(n?2)Cr2O(2n?1)相当6≤n≤9时，在宽温域环境下具有优异的摩擦学性能，并深入探索这种双金属氧化物结构与力学性能和摩擦学性能之间的关系。方法 利用多弧离子镀技术设计制备了不同CrxTiyOz结构的双金属氧化物薄膜，研究了退火处理前后，不同结构对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响。结果 随着Ti含量的降低，原始薄膜中大颗粒的数量和尺寸减少，膜基结合力先增加后降低，摩擦系数变化幅度不明显，约为0.3，磨损率为3×10?8 mm3/(N?m)。退火处理后，薄膜的结晶度提高，随着Ti含量的降低，薄膜硬度增大，膜基结合力提高，摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论 退火处理后的薄膜如Ti含量过高，会生成Cr2Ti4O11、CrTiO3和Cr2O3复合相，从而结构变疏松，力学性能和摩擦学性能变差。
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  基于热效应的织构化分形表面的弹流动压性能分析

  韩翔

  表面技术. 2017, 46(12): 141-146. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.023

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  目的 研究织构化分形表面的热弹流润滑性能随分形维数及织构参数的变化规律。方法 建立织构化分形表面的热弹流动压模型并无量纲化，然后运用多重网格法编程求解。通过对多种工况下的摩擦面间的最大压力、最小膜厚和摩擦因数进行比较分析，揭示织构参数和分形参数对织构化分形表面动压润滑性能的影响。结果 随着织构深度的增加，最小膜厚减小，最大压力和固体界面温度增大。摩擦因数-织构深度曲线有最小值，但不同分形维数下的摩擦因数-织构深度曲线的最小值发生处的织构深度值相同。织构深度相同时，最大压力和固体界面温度随维数的增大而减小，平均摩擦因数则增大。最小膜厚-织构密度曲线和摩擦因数-织构密度曲线都存在最小值，最大压力-织构密度和固体界面温度-织构密度曲线有最大值。织构密度相同时，最大压力和固体界面温度随分形维数的增大而减小，摩擦因数则随之增大。结论 分形维数越大，摩擦副表面的摩擦因数越大，但摩擦因数-织构深度和摩擦因数-织构密度曲线都有最小值。
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  镍基718材料表面修饰类型的有限元仿真优化设计

  齐晓华, 魏冠义, 文晓娟

  表面技术. 2017, 46(12): 147-152. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.024

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  目的 研究不同凹坑形状组合分布对表面特性的影响规律，进一步提高微造型表面的摩擦学性能和承载能力。方法 利用有限元仿真技术和单因素仿真设计，分析比较半球形、方形、三角形三种凹坑形状混合分布的微造型表面，对镍基718高温合金摩擦学性能的影响。结果 分析获得了不同速度和载荷下，不同微造型表面对油膜承载力和摩擦系数的影响规律。半球形、方形、三角形三种凹坑形状共同存在的微造型表面的承载能力最好，而半球形凹坑和方形凹坑组合分布的微造型表面的摩擦系数最小。结论 对镍基718高温合金材料进行表面凹坑修饰，可以显著提高油膜的承载能力，有利于完整润滑油膜的形成。不同凹坑形状的组合分布对材料摩擦学性能和承载能力的影响非常大，随着速度和载荷的增大，各微造型表面的摩擦系数差别减小，凹坑形状及组合分布对摩擦学性能的影响减弱。
表面强化及功能化
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  金属表面疏水性研究进展

  王亮亮, 赵波, 殷森

  表面技术. 2017, 46(12): 153-161. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.025

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  表面疏水性是近年来科学研究的热点。在生活中观察到荷叶表面上的水滴呈现圆球状，并能在荷叶上滚动而带走灰尘。研究发现荷叶表面具有优越的疏水性和自清洁特性，主要是由其表面微观的粗糙结构和低表面能物质共同引起的。概述了荷叶表面疏水性产生的原因，指出由于荷叶表面存在大量的微米级乳突，在这些微米级乳突上还有一些纳米级结构，这种纳米级结构正是引起荷叶表面超疏水的根本原因。归纳了疏水性表面的重要理论，其中，Young方程针对平整、光滑表面，将液滴在光滑表面上的张力和接触角联系起来；Wenzel模型是在Young方程的基础上引入了粗糙度因子，Wenzel模型中液滴形成的是一种非复合式的润湿状态，液滴和固体表面完全接触；Cassie方程是Wenzel模型的延伸，液滴和固体之间不再是单纯的非复合式接触，而是混有一定空气的复合式接触。在此基础上，综述了近年来表面疏水性的制备方法，包括化学法、特种加工法和微切削法等，最后展望了疏水性表面目前存在的问题。
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  BOPET基镀铝薄膜静电场中表面吸附能力的研究

  谢冬柏, 李大武, 史力民, 吕石磊

  表面技术. 2017, 46(12): 162-167. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.026

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  目的 通过对一种双向拉伸聚酯（BOPET）基镀铝薄膜表面高压静电场中吸附能力的研究，找到提高高压静电提取灰尘足迹能力的途径。方法 使用普通提取灰尘足迹用高压静电提取仪，对BOPET基镀铝薄膜表面施加高压静电场，控制电极与镀铝薄膜之间的距离，并采用不同粒径的SiO2颗粒对薄膜在静电场中的吸附能力进行表征。使用光学显微镜、电子显微镜、XRD分析技术及精密分析天平，对薄膜组织结构进行了研究，分析了在高压静电场环境中影响薄膜表面静电吸附能力的原因，并对引起变化的因素进行了讨论。结果 BOPET薄膜在静电场中会向下压紧物体表面，压紧和静电吸附力会随高压电极与镀铝薄膜表面距离的变化而不同。薄膜对颗粒的吸附能力与其带电量显著相关，随颗粒带电量的增加，薄膜表面的吸附能力明显增强。减小电极与薄膜之间的距离可增大薄膜附近的电场强度，是提高其表面静电吸附能力的有效途径。结论 BOPET基镀铝薄膜在高压静电场中会与其下的地面构成平板电容器。静电场中颗粒所带电荷的大小与其形状显著相关，微米颗粒所带电荷较多，从而在BOPET薄膜表面的吸附增重率最大。随电极与薄膜间距离的增加，电场强度降低，颗粒所带电量同时减小，吸附增重率迅速降低，15~10 mm的距离为电场对不同颗粒的静电吸附能力变化最大区间。
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  橡胶鞋外底表面涂层剥离特征研究

  刘珞晰, 罗亚平

  表面技术. 2017, 46(12): 168-174. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.027

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  目的 研究橡胶鞋外底表面涂层剥离特征及其在刑事侦查与鉴定中的价值。方法 用四氧化三铁粉末和自粘纸提取不同警用皮鞋外底若干天的鞋印，观察其整体涂层剥离痕迹，总结涂层剥离的形态种类。对各区域出现涂层剥离特征的鞋外底数量进行统计，对不同鞋外底涂层最大剥离面积进行统计，对不同鞋外底不同位置的涂层剥离特征的消失时间进行统计，对仍然存在涂层剥离特征的鞋外底最大剥离面积进行统计。最后观察涂层剥离痕迹的变化规律。结果 涂层剥离特征反映为两种痕迹——涂层未脱落的涂层剥离痕迹与剥离的涂层本身形成的涂层剥离痕迹。雨水天气后的0~2 d以内，涂层剥离程度较大的鞋外底数量最多。涂层的最大剥离面积集中在0.019~1.451 mm2范围内，仅有9只涂层喷涂较厚的鞋外底剥离的涂层面积较大。涂层剥离痕迹主要出现在外底中腰部位、外底掌后部位、外底前端部位和轻微擦划处。穿用一个月以后，28只鞋外底仍有涂层剥离特征，其中包括9只喷涂较厚的鞋外底，28只鞋外底的最大剥离面积集中在0.204~3.805 mm2范围内。外底前端部位的涂层最先停止剥离；外底中腰部位的涂层，其剥离特征持续的时间最久，外底掌后部位次之，最次为外底前端部位。涂层剥离痕迹的总体变化规律为由边缘向内部收缩并逐渐消失。结论 涂层剥离特征的反映性与鞋外底所喷涂层多少、水浸环境、客体粘附力，以及客体表面几何形状与涂层剥离部位的结合能力相关。其特定性和稳定性与鞋外底所喷涂层多少、出现的位置等相关。涂层剥离特征对于刑事侦查与鉴定有一定的意义。
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  石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层光泽度及红外发射率性能的影响

  张伟钢, 曾银伍

  表面技术. 2017, 46(12): 175-178. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.028

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  目的 在不明显升高聚氨酯（PU）/Al复合涂层红外发射率的前提下，明显降低涂层的光泽度，获得低光泽与低发射率兼容的功能涂层。方法 采用石墨烯改性PU/Al复合涂层，系统研究石墨烯改性对涂层的微结构、光泽度、红外发射率及力学性能的影响规律，并对其成因进行分析探讨。结果 当石墨烯添加量（占Al粉质量的百分比）小于6%时，石墨烯改性可明显降低涂层的光泽度，且对涂层发射率的影响不明显。当石墨烯添加量为4%时，可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能，其值分别为11.0和0.245。涂层的力学性能对石墨烯改性并不敏感，改性前后涂层的硬度、附着力和耐冲击强度分别可达到3H，1级和50 kg?cm。结论 石墨烯改性可明显降低PU/Al复合涂层的光泽度。当石墨烯添加量合适时，可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能，从而实现涂层的红外与可见光兼容隐身。
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  负载型Co-Ni-Cr-P/γ-Al2O3催化剂的制备及其制氢性能研究

  张月, 颜双, 孙凯利, 王桂雪, 谢广文

  表面技术. 2017, 46(12): 179-185. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.029

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  目的 优化Co-Ni-Cr-P合金催化剂镀液配方，探究其催化碱性NaBH4溶液制备氢气的最佳条件。方法 利用化学镀的方法，在三氧化二铝（γ-Al2O3）基体表面镀覆了Co-Ni-Cr-P合金。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线能量色散谱仪（EDS）、化学吸附仪（BET）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP），对该催化剂的结构、微观形貌等进行了系统表征。结果 Co-Ni-Cr-P合金镀层均匀地分布在三氧化二铝载体表面，ICP测得该催化剂的相对组成为48.46%Co+ 19.77%Ni+ 21.02%Cr+10.75%P（质量分数）。化学镀Co-Ni-Cr-P的实验参数为：21.96 g/L硫酸钴，2.44 g/L硫酸镍，0.6 g/L硝酸铬，20 g/L柠檬酸钠，10 g/L氟化铵，40 g/L次亚磷酸钠，pH=9，温度(90±1) ℃。结论 20 mL含4%的硼氢化钠溶液在40 ℃时的产氢速率约为1500 mL/(g?min)。根据动力学计算可得，Co-Ni-Cr-P/γ-Al2O3合金催化剂催化碱性NaBH4溶液制备氢气的反应活化能为45.96 kJ/mol。
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  化学镀铜聚酰亚胺基板的导电性与电磁屏蔽效能分析

  张林, 王劲草

  表面技术. 2017, 46(12): 186-191. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.030

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  目的 通过化学镀铜技术，在聚酰亚胺基板表面沉积电导率高且致密均匀的薄铜层。方法 采用以硫酸铜为铜源的甲醛溶液体系，在预处理后的聚酰亚胺薄膜表面沉积铜层。通过原子力显微镜和接触角测试仪对预处理前后的聚酰亚胺基板表面粗糙度进行分析，通过扫描电子显微镜对铜层表面微观形貌进行观察，通过四探针测试仪和法兰同轴测试仪分别测试所制备铜层的方阻及屏蔽效能。结果 聚酰亚胺基板与水的接触角由预处理前的38°减小至预处理后的27°，化学镀铜层微观形貌致密、均匀。方阻随镀层厚度增加而减小，具有优异的导电性。屏蔽效能测试表明，在100 kHz~12 GHz时，镀铜聚酰亚胺基板最高屏蔽效能达到55 dB。 结论 通过简单基板预处理与控制镀铜时间，可以在聚酰亚胺基板上沉积综合性能优良的薄铜层，且屏蔽效能可达商用标准。
表面失效及防护
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  聚苯胺微乳液及其对水性防腐涂料防腐性能的影响

  李自军, 刘胜林, 康佳, 王国刚, 耿刚强

  表面技术. 2017, 46(12): 192-198. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.031

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  目的 用不同酸掺杂的聚苯胺微乳液制备水性防腐涂料，提高马口铁表面涂层的耐腐蚀性能。方法 采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱和热重分析表征聚苯胺性能，通过动电位极化法及耐水性、耐盐雾和耐盐水实验检测聚苯胺微乳液水性防腐涂层的防腐性能，用铅笔硬度和划格法表征涂层的硬度和附着力。结果 磷酸掺杂聚苯胺微乳液、本征态聚苯胺微乳液制备的水性防腐涂层都对马口铁起到良好保护作用。含有盐酸掺杂聚苯胺微乳液和不含聚苯胺微乳液的水性防腐涂层在浸泡过程中很快失去保护作用。掺杂态聚苯胺使马口铁表面钝化和屏蔽，本征态聚苯胺起机械屏蔽作用。通过把聚苯胺微乳液添加到水性防腐涂料中，发现涂层的硬度和附着力均没有发生明显下降，表明聚苯胺微乳液在水性防腐涂料中分散均匀，对涂层的性能影响较小。结论 当水性防腐涂料中的聚苯胺质量分数为0.3%时，磷酸掺杂的聚苯胺微乳液具有最佳的耐腐蚀性能，其腐蚀电流密度Jcorr=7.359×10?7 A/cm2，腐蚀电位Ecorr= ?0.527 V。
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  Super304H钢在含1.5%SO2模拟烟气中的腐蚀行为研究

  汪元奎, 黄丽琴, 刘光明, 张民强, 倪进飞, 李茂东

  表面技术. 2017, 46(12): 199-205. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.032

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  目的 研究Super304H钢在650 ℃和700 ℃模拟烟气中的腐蚀行为和机理。方法 将Super304H钢试样置于含SO2（体积分数1.5%）的模拟烟气中，间隔一定时间取出样品称量，获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS分析不同腐蚀阶段的腐蚀产物形貌、成分和物相组成。结果 腐蚀初期，Super304H钢在700 ℃下的腐蚀速率明显比650 ℃下的快，腐蚀过程中，腐蚀产物不断生成和剥落。650 ℃时，样品初期的主要成分为Cr2O3和Fe2O3，随腐蚀时间的延长，生成了Fe3O4；700 ℃时的腐蚀产物剥落更明显。腐蚀产物具有双层结构，主要由Fe2O3、Cr2O3、Fe3O4和少量(Ni,Cr)Fe2O4、CuFe2O4尖晶石类化合物组成，在腐蚀产物内层生成了硫化物。结论 Super304H钢在650 ℃和700 ℃含SO2（1.5%）的模拟烟气中，腐蚀产物不断生成和剥落，导致腐蚀加速。
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  油气管道腐蚀与防护研究进展

  李雪, 朱庆杰, 周宁, 谢星, 于凤杰, 苏丹阳, 钱晶, 陈伟

  表面技术. 2017, 46(12): 206-217. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.033

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  随着管网的复杂化和管道腐蚀的多样化，管道老化问题日益显著，管道失效事故发生率上升，造成巨大的经济损失。分析了油管腐蚀的影响因素，管外土壤、管内输送介质及管杆腐蚀磨损是引起油管腐蚀的重要因素。归纳了油管腐蚀的一般特征，油管腐蚀是多种介质综合作用的结果，系统性总结了H2S、CO2腐蚀机理。H2S腐蚀速率与其浓度呈正比关系，在浓度一定时，H2S腐蚀速率主要取决于材料的硬度和强度。CO2腐蚀速率主要受温度、压力、介质流速以及pH值的影响。通过比较分析多种油管防护方法的优缺点，指出爆炸复合油管防护性能强且有效期长，是一种最适合油气井长效防护的方法。对管道施加外防护层和内壁检测是油管防护的有效手段，有益于降低油管事故率和提高油田综合效益。
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  过渡层对钕铁硼表面蒸发镀铝涂层耐腐蚀性能的影响

  林松盛, 苏一凡, 宋可为, 胡芳, 石倩, 侯惠君, 韦春贝, 李洪, 代明江

  表面技术. 2017, 46(12): 218-224. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.034

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  目的 提高钕铁硼磁体表面Al防护涂层的结合强度及耐腐蚀性能。方法 通过磁控溅射在钕铁硼磁体表面沉积Al过渡层，用高偏压进行轰击后，使用离子辅助蒸发镀技术沉积Al防护涂层。用扫描电子显微镜观察涂层表面及截面形貌，电化学工作站及盐雾试验检测涂层腐蚀性能，拉伸试验评价涂层与基体结合强度。结果 随着磁控溅射靶电流从10 A提高到25 A，所制备的Al层自腐蚀电压从－0.7367 V递减到－0.9075 V，耐中性盐雾腐蚀性能下降。在用相同工艺制备表面离子辅助蒸发镀Al防护涂层的前提下，磁控溅射靶电流为25 A时制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为48 h和36 h，耐腐蚀性能不如无过渡层的纯蒸发镀铝涂层（72 h）；磁控溅射靶电流为15 A制备的100 nm和500 nm过渡层的防护涂层耐盐雾腐蚀时间分别为96 h和103 h，其耐腐蚀性能优于无过渡层的纯蒸发镀铝涂层。采用过渡层技术的Al防护涂层结合强度均大于40 MPa，与钕铁硼基体结合良好。结论 过渡层技术均可使Al涂层与NdFeB基体结合良好，合适的过渡层工艺可提高离子辅助蒸发镀铝涂层的耐腐蚀性能。
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  缓蚀剂在PVC热稳定剂生产废水作为冷却水用过程中的应用研究

  鲁道荣, 万锐, 赵爽潮, 朱英玺, 吴钢峰, 尚鸿飞, 石通

  表面技术. 2017, 46(12): 225-232. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.035

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  目的 通过在生产废水中加入缓蚀剂，减少废水中氯离子的腐蚀性能，使其成为生产中的冷却水，实现节能环保。方法 采用失重法，研究废水温度对Q235钢腐蚀速率的影响，确定废水的腐蚀温度。研究L-抗坏血酸和L-半胱氨酸在废水中的最佳用量，制备成复配缓蚀剂，研究复配缓蚀剂膜形成的最佳时间。用塔菲尔曲线、阳极极化曲线及交流阻抗法，研究存在与不存在复配缓蚀剂膜的Q235钢的自腐蚀电流密度、极化腐蚀电流密度和极化阻抗。用SEM研究复配缓蚀剂膜腐蚀前后的形貌变化。结果 在60 ℃的生产废水中，L-抗坏血酸的最佳用量为165 mg/L，L-半胱氨酸的最佳用量为18 mg/L，复配缓蚀剂膜的形成时间为24 h。无缓蚀剂膜时，Q235钢的自腐蚀电流密度为4.918×10?5 A/cm2；在500 mV过电位下，极化腐蚀电流密度为1.667×10?2 A/cm2，极化阻抗为529 Ω?cm2。形成复配缓蚀剂膜的Q235钢片的自腐蚀电流密度为3.433×10?7 A/cm2，极化腐蚀电流密度为4.132×10?6 A/cm2，极化阻抗很大。复配缓蚀剂的缓蚀率为80.15%，明显高于单一缓蚀剂。SEM测试表明，在过电位为500 mV时，无缓蚀剂膜的Q235钢腐蚀十分严重，有复配缓蚀剂膜的Q235钢几乎不腐蚀。结论 在PVC热稳定剂生产废水中加入适量的缓蚀剂，具有较好的缓蚀性能，基本满足作为冷却水的要求。
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  溶胶凝胶法制备304钢表面陶瓷涂层的耐蚀性研究

  刘富, 相珺, 张越, 马胜男, 赵志伟

  表面技术. 2017, 46(12): 233-237. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.036

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  目的 提高304不锈钢表面的耐蚀性。方法 选取304不锈钢为基体，采用溶胶凝胶法，制备陶瓷涂层。以异丙醇铝为前驱体制备Al2O3溶胶。通过XRD对干凝胶粉末进行物相分析，并对陶瓷涂层的耐腐蚀性能进行了研究，分析了制备溶胶的原料配比、胶溶剂的加入量、不同烧结温度对陶瓷涂层表面形貌和耐腐蚀性能的影响。结果 n异丙醇铝: n无水乙醇: n去离子=1:1:100、水浴温度70 ℃、pH=4~5时搅拌制备出的溶胶，在600 ℃下保温30 min可制备出无裂纹、均匀、高纯、表面质量良好的陶瓷涂层，陶瓷涂层为高纯的Al2O3。结论 陶瓷涂层在NaCl溶液和盐雾中表现出优异的耐蚀性。
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  Al2O3超疏水薄膜的制备及其耐腐蚀性研究

  刘盛友, 刘长松, 程千会

  表面技术. 2017, 46(12): 238-244. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.037

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  目的 低成本地提高金属对海水的耐腐蚀性能。方法 采用新型低成本Al2O3溶胶在铝基底上制备Al2O3薄膜。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和接触角测量仪对制备的Al2O3薄膜进行成分、微观结构以及润湿性能分析。利用电化学工作站对样品的耐腐蚀性能进行测量，从而对薄膜的腐蚀防护性能进行评价。结果 该新型低成本Al2O3溶胶可在铝基底表面制备出无定形Al2O3薄膜，薄膜为直径不同的柱状体，且利用沸水刻蚀的办法可使薄膜上柱状体的致密度和直径均匀度不同。制备的Al2O3薄膜经低表面能物质改性后，对去离子水的接触角达到153.2°，具有较高的疏水性和较低的粘附性，提高了铝基底的耐海水腐蚀性，对空白基底的缓蚀率达到97.9%。结论 采用新型低成本Al2O3溶胶在铝基底上制备的Al2O3薄膜能有效提高对海水的耐腐蚀性。
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  电镀电流密度对铝锰合金镀层耐蚀性的影响

  蔡婷婷, 杨云, 李艳芳, 曹阳

  表面技术. 2017, 46(12): 245-250. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.038

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  目的 提高钢铁材料的耐腐蚀性能。方法 采用添加了质量分数1.0%MnCl2作为锰源的AlCl3- NaCl-KCl熔盐体系，在电流密度分别为13.3、26.7、48.0、50.0、55.6 mA/cm2的条件下在Q235钢表面进行电镀，测试了该熔盐体系中电镀过程的循环伏安曲线。采用X射线衍射仪（XRD）、电子能谱仪（EDS）与扫描电子显微镜（SEM）对镀层表面与横剖面进行检测，并在1.0 mol/L NaCl溶液中，用电化学工作站对镀层进行了动电位极化曲线测试。结果 电镀过程中Al与Mn存在共沉积现象，不同电镀电流密度条件下得到的Al-Mn合金镀层均为非晶态，镀层的剖面分析表明镀层均匀、界线清晰，成分为Al与Mn两种金属。电流密度较小时镀层平整光滑，达到48.0 mA/cm2时，镀层中开始有胞状物质形成，且随电流密度的增大变得显著。平衡电位、线性极化电阻与腐蚀电流密度均随电镀电流密度先增大后减小，并且在电流密度为48.0 mA/cm2时达到最小腐蚀电流密度与最大线性极化电阻。结论 Al-Mn合金镀层为非晶态，电镀电流密度为48.0 mA/cm2得到的镀层在1.0 mol/L NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性。
表面质量控制及检测
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  ZrO2陶瓷平面磨削温度仿真分析与实验研究

  张珂, 赵国欢, 孙健, 韩涛, 刘春光

  表面技术. 2017, 46(12): 251-258. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.039

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  目的 研究工程陶瓷磨削参数对磨削温度的影响，磨削参数包括金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度。方法 以金刚石砂轮平面磨削ZrO2陶瓷为例，运用ABAQUS建立单颗金刚石磨粒磨削ZrO2陶瓷的有限元模型，分析磨粒磨削陶瓷过程。同时通过正交实验法设计多组关于金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度的磨削组合参数实验，利用人工热电偶法对磨削温度进行测量，将实验结果与仿真结果进行对比分析。结果 砂轮线速度由30 m/s增加到50 m/s，磨削深度由5 μm增加到15 μm，工件进给速度由1000 mm/min增加到3000 mm/min，磨削温度和磨削热分配比均增加，仿真结果与实验结果基本一致。结论 磨削过程中磨削深度和工件进给速度对磨削温度的影响较大，随着金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度的增加，磨削温度和磨削热分配比均增大。
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  磁力研磨精密抛光φ4×150 mm TC4管内表面的实验研究

  杨海吉, 张晓君, 陈燕, 韩冰

  表面技术. 2017, 46(12): 259-264. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.040

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  目的 提高磁力研磨法光整小直径TC4管内表面时的研磨效率。方法 将多个径向充磁的磁极组成柔性磁极链放置在工件的内部，致使整个加工区域的磁感应强度得到大幅度增强，再配合多种运动，完成对小直径细长管内表面的高效精密抛光。利用响应面法分析了工件转速、磨粒粒径和研磨液用量的交互作用对研磨效率的影响规律。结果 在磨粒的平均粒径保持不变时，转速在18 000~20 000 r/min范围内时，表面粗糙度值趋于稳定，研磨液用量为8 mL时，表面粗糙度值达到最低。研磨液用量保持不变、转速在18 000~20 000 r/min范围内时，表面粗糙度趋于稳定。磨粒的平均粒径为250 μm时，表面粗糙度值达到最低。工件转速不变、研磨液用量为8 mL、磨粒的平均粒径为250 μm时，工件表面粗糙度值达到最低。经过40 min的研磨，工件各位置的表面粗糙度值Ra稳定至0.35~0.2 μm。结论 优化后的工艺参数组合为：工件转速20 000 r/min、研磨液用量8 mL、磁性磨粒的平均粒径250 μm。加工后工件内表面加工均匀性显著提升，原始缺陷被完全去除，达到最佳效果。
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  7050铝合金二维超声滚压加工残余应力场研究

  郑建新, 蒋书祥

  表面技术. 2017, 46(12): 265-269. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.041

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  目的 研究二维超声滚压后7050铝合金残余应力场的形成过程和表层残余应力的分布规律。方法 利用有限元软件模拟二维超声滚压加工，分析残余应力场的形成过程及表层残余应力的分布规律；采用正交试验方法进行7050铝合金二维超声滚压加工试验，研究工艺参数对表面残余应力的影响规律，并与有限元分析结果相对比，验证有限元模拟的合理性。结果 在二维超声滚压加工过程中，7050铝合金表层材料应力随时间先减小后增大，最后趋于稳定，形成残余应力。残余压应力沿滚压深度方向先增大后减小，再转化为残余拉应力。残余压应力层厚度约为1.05 mm，最大残余压应力值约为285 MPa。在相同的工艺参数下，有限元分析结果与试验结果基本吻合。静压力对表面残余应力的形成影响最大，表面残余压应力随静压力的增大而增大。结论 二维超声滚压加工使7050铝合金表面发生剧烈的塑性变形，并形成一定深度的残余压应力。铝合金表面残余压应力随静压力的增大而增大，而与转速和进给量无关。
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  抛光垫特性对硬质合金刀片CMP加工效果的影响

  毛美姣, 吴锋, 胡自化

  表面技术. 2017, 46(12): 270-276. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.042

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  目的 研究不同种类的抛光垫对硬质合金刀片表面化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing/Planarization，CMP）加工过程的影响，为实现硬质合金刀片高效精密CMP加工提供有效参考。方法 利用Nanopoli-100智能抛光机，通过自制的Al2O3抛光液，分别采用9种不同种类的抛光垫对牌号为YG8的硬质合金刀片进行CMP实验，将0～40、40～80、80～120 min三个加工阶段获得的材料去除率和表面粗糙度进行对比，同时观察最佳的表面形貌，分析抛光垫特性对CMP加工效果的影响。结果 在抛光转速60 r/min，抛光压力177.8 kPa的实验条件下，9种不同类型的抛光垫中仅有5种适合用于YG8硬质合金CMP加工。而且抛光垫的表面粗糙度在YG8刀片CMP加工过程中的影响最为显著，抛光垫表面粗糙度越高，CMP加工的材料去除率越高。此外，抛光垫的使用时间对CMP过程也有影响，抛光垫使用时间越长，CMP的材料去除率越小。结论 YG8硬质合金刀片经5种不同类型抛光垫CMP加工后，其表面的烧伤、裂纹等缺陷均得到了极大改善。当使用细帆布加工40 min时，材料去除率最高，为47.105 nm/min；当使用细帆布加工80 min时，表面粗糙度最低，为0.039 μm。
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  EA4T车轴不同加工工艺表面完整性分析

  徐锋, 章武林, 杜永强, 宋川, 山荣成, 朱旻昊

  表面技术. 2017, 46(12): 277-282. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.043

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  目的 探索不同加工工艺对EA4T车轴表面完整性的影响。方法 针对EA4T成品车轴精车加工的表面，以及精车之后再分别作打磨抛光、滚压处理的表面，运用里氏硬度仪、X射线衍射残余应力分析仪、扫描电子显微镜以及三维光学显微镜等设备，进行表面硬度、表面残余应力状态、表面形貌及粗糙度检测。结果 精车后表面的平均硬度为221HV，表面轴向、周向平均残余应力为?371、?231 MPa，表面粗糙度（Ra）为1.432 μm。而精车之后再分别作打磨抛光、滚压处理，表面硬度分别提升了2.3%、11.6%，表面轴向残余应力分别增加了9.7%、23.5%，周向残余应力增幅分别为18.6%、59.3%，同时表面粗糙度（Ra）大幅度下降到0.442、0.318 μm。结论 滚压、打磨抛光皆能提升车轴表面的硬度和残余应力水平，降低表面粗糙度（Ra）。相比而言，滚压的效果更理想。
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  柴油机喷嘴喷孔表面微观形貌测量及应用

  杨海涛, 张清林, 陈大陆

  表面技术. 2017, 46(12): 283-289. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.044

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  目的 建立一套用于柴油机喷嘴喷孔表面形貌分析的标准化评价分析流程。方法 通过线切割和研磨获取喷油嘴喷孔截面，使用白光干涉仪和扫描电镜对三支产品级喷嘴喷孔表面微观形貌进行检测，基于分形理论对喷孔表面微观形貌特征进行分析评价。最后，基于Monte Carlo方法，利用幅值均方根和相关长度两个关键参数，实现了对喷孔表面微观形貌的三维重构。结果 在沿着喷孔轴线方向、评价长度为0.6 mm的条件下，样品A、B和C的喷孔表面粗糙度Ra分别为0.33、0.25、0.11 ?m，基于功率谱法得到的喷孔表面分形维度分别为1.54、1.61和1.82。结论 采用不同加工工艺的三支喷油嘴样品中，样品C喷孔表面的加工质量最好，与扫描电镜检测结果一致。因此，采用Ra值结合分形法能够合理地评价柴油机喷孔表面的加工质量。同时，基于特征参数的喷油嘴三维重构模型，为喷孔表面微观形貌可视化和CFD计算模型提供了有效解决方案。
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  低温高效低泡水基冷轧铝板清洗剂的研究与开发

  李高峰

  表面技术. 2017, 46(12): 290-294. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.12.045

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  目的 解决冷轧铝板在冬季常温清洗中，由于水温低造成水基清洗剂洗净率低、易发泡等问题。方法 在3 ℃下研究了两种嵌段醇醚非离子表面活性剂的复配体系的去污性能及其清洗液的泡沫行为，以及羧酸胺缓蚀剂、烷基磷酸酯OPS75E的复配体系对钢材、铝材的缓蚀作用。结果 开发了一种在低温下低泡、高效的水基铝板带清洗剂，最佳配方（以质量分数计）：无水偏硅酸钠0.8%~2%，葡萄糖酸钠5%~8%，羧酸胺缓蚀剂2%~4%，OPS75E 1%~3%，PAA 1%~3%，有机胺酯TPP 3%~5%，NF7305 5%~8%，RPE3110 2%~4%，水63%~80.2%。在3 ℃及以上温度下，该清洗剂无泡，且能有效抑制清洗中由于油污皂化引起的泡沫，使用浓度3%、清洗时间2 min时，对冷轧铝带洗净率可达99%以上。结论 该清洗剂清洗效果较好，对碳钢、铝材有很好的缓蚀性能，各项性能符合JB/T 4323.1—1999标准。