2017年, 第46卷, 第3期　
刊出日期：2017-03-20

  

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专题——镁合金材料的表面工程技术
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  PLLA封孔工艺对微弧氧化镁合金丝材性能的影响

  韩林原, 陈尧, 李旋, 储成林, 林萍华

  表面技术. 2017, 46(3): 1-8. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.001

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  目的 提高微弧氧化镁合金丝材的强度和耐腐蚀性能。方法 通过硅烷偶联及聚乳酸封孔处理对微弧氧化AZ31B镁合金丝材进行表面改性，采用扫描电子显微镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）以及模拟胃液（SGF）浸泡实验、拉伸实验等设备和方法，研究了硅烷偶联工艺、聚乳酸封孔工艺对丝材综合性能的影响。结果 微弧氧化镁合金丝材的耐腐蚀性能随偶联处理时间的延长先升高后降低，当处理时间为90 min时，丝材的耐腐蚀性能最佳。随封孔聚乳酸浓度的升高，丝材的耐腐蚀性能先升高后降低，强度增大；随提拉速度的增大，其耐腐蚀性能和强度均逐渐提高；随浸渍提拉次数的增多，丝材的耐腐蚀性能和强度逐渐降低。当聚乳酸质量浓度为0.14 g/mL、提拉速度为0.9 cm/s、浸渍提拉次数为1次时，硅烷偶联处理过的丝材的综合性能最佳。结论 微弧氧化镁合金丝材的性能可以通过聚乳酸封孔处理改善，改善效果与聚乳酸浓度、提拉速度和浸渍提拉次数有关。微弧氧化镁合金丝材表面硅烷偶联处理能有效提高聚乳酸封孔效果。
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  基于摩擦加工技术的镁合金表面改性研究现状

  陈娟, 彭立明, 韩靖宇, 吴玉娟, 郑飞燕, 廖海光

  表面技术. 2017, 46(3): 9-19. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.002

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  鉴于当前高性能镁合金的应用需求，亟待提高镁合金的表面硬度、摩擦磨损性以及耐蚀性等表面性能。新型固态加工技术——搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊能够实现材料的大塑性变形，在镁合金表面微观组织结构改性、表面复合材料化以及金属焊敷层制备等方面得到了成功的应用。在介绍搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊技术特性的基础上，分别从工艺手段、组织演变以及性能改善等方面综述了摩擦加工技术用于镁合金表面改性的研究现状。国内外研究结果显示，搅拌摩擦加工可有效细化镁合金表面晶粒，破碎粗大第二相，导入增强粒子，实现表面复合化，进而显著提高镁合金的硬度、耐磨性以及耐蚀性。摩擦堆焊技术可在镁合金表面成功制备无稀释、结合完整性高、均匀细化的金属焊敷层，有效改善镁合金表面硬度及耐磨性。通过对用于镁合金表面改性的摩擦加工技术研究现状的总结，展望了镁合金搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊的发展前景，提出了需要进一步研究的方向。
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  可降解镁合金骨螺钉表面微弧电泳水热复合涂层的制备与性能

  朱世杰, 王剑锋, 刘欣玉, 王利国, 任晨星, 常蕾, 王俊, 关绍康

  表面技术. 2017, 46(3): 20-27. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.003

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  目的 在医用镁合金骨螺钉表面构建羟基磷灰石涂层，有效控制其降解速率。方法 利用微弧电泳/水热复合方法，在形貌复杂的骨螺钉表面制备涂层。该方法首先利用电解抛光对骨螺钉表面进行表面预处理，采用微弧电泳技术在其表面制备羟基磷灰石涂层，再利用水热合成对微弧电泳涂层进行封孔。利用XRD、SEM、AFM等分析手段对涂层显微结构进行分析，利用体外浸泡实验和电化学实验对涂层耐腐蚀性能及其对钙磷盐的诱导特性进行了评价。结果 在电解抛光电流0.14 A、抛光时间2 min的工艺条件下进行电解抛光预处理，可以提高基体和涂层的结合性能。由于骨螺钉的特殊形状，在微弧电泳电解液中添加丙三醇，并通过调整电解液中丙三醇含量优化微弧电泳工艺（电压155 V，反应时间20 min），能有效抑制尖端放电现象，防止膜层组织疏松和大量的氧化物堆积，以及涂层剥落甚至基体烧蚀的现象。再优化水热合成工艺参数（处理液pH值8.5，反应时间1.5 h，反应温度393 K）对微弧电泳涂层进行封孔，得到微弧电泳/水热复合涂层。结论 微弧电泳/水热复合涂层表面形貌为菜花状结构，由纳米棒状羟基磷灰石组装而成，均匀致密，结晶性好。电化学腐蚀测试表明，制备复合涂层后，骨螺钉的腐蚀电流密度降低了一个数量级。在模拟体液中浸泡6天，骨螺钉的形貌依然完整，说明水热复合涂层在改善生物相容性的同时，提高了骨螺钉的耐腐蚀性能。但微动摩擦磨损测试显示，水热复合封孔处理后磨损性能下降。
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  镁合金表面Ni+C涂层的耐腐蚀与耐磨性能研究

  冯凯, 李铸国, 张超

  表面技术. 2017, 46(3): 28-33. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.004

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  目的 提高镁合金表面的耐腐蚀和耐磨损性能。方法 采用非平衡磁控溅射离子镀技术与化学镀技术相结合，在GW83镁合金表面制备Ni+C复合膜层。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱分析了薄膜的形貌、成分和结构。利用电化学和浸泡后ICP-AES测试，评价了该复合碳膜涂层的耐腐蚀性能。同时采用摩擦磨损试验获得Ni+C复合膜层的磨损寿命。结果 Ni+C复合膜层致密均匀，表面孔隙率极低，表面碳层为典型的类石墨膜并且含有大量的无序结构。相对于GW83镁合金来说，Ni+C复合膜层的存在导致在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位正移了301 mV，腐蚀电流密度从186 μA/cm2降低至11 μA/cm2。浸渍后ICP-AES试验显示，Ni+C涂覆的镁合金GW83的金属离子释放量更低。摩擦磨损试验表明，Ni+C涂层的磨损寿命为7000 s，与镁合金基体相比，Ni+C复合涂层极大地提高了其磨损寿命。结论 在该Ni+C复合膜层中，表面碳层较致密，与Ni层结合良好，显著提高了基体的耐腐蚀性能。此外由于存在较厚的Ni中间层，对膜层起到了较大的支撑作用，Ni+C复合膜层从而延长了基体镁合金的磨损寿命。
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  镁合金表面层层组装PSS/PAH膜诱导钙磷涂层

  崔蓝月, 吴思思, 徐丽粉, 曾荣昌, 李硕琦, 张芬

  表面技术. 2017, 46(3): 34-39. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.005

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  目的 镁合金具有良好的生物相容性和可降解性，作为生物医用材料具有广泛的应用前景。有效地提高镁合金的耐蚀性能，对镁合金作为医用材料具有重要意义。方法 利用浸泡法在AZ31镁合金基体表面层层组装制备聚苯乙烯磺酸钠（PSS）、聚丙烯胺盐酸盐（PAH）多层膜，并将获得的样品采用水热法在Ca(NO)3、NaH2PO4、Na2CO3溶液中诱导钙磷涂层（羟基磷灰石）的形成。利用高分辨扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱对Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg复合膜层的表面形貌、化学成分进行了表征，通过析氢和电化学实验（包括极化曲线及阻抗谱）研究了Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg涂层的耐腐蚀性能。结果 Ca-P/(PAH/PSS)5/Mg膜层厚度约为7.67 μm，表现为立体叶草状，在镁合金表面紧密排列。Ca-P/ (PAH/PSS)5/Mg涂层耐蚀性提高一个数量级，其腐蚀电流密度从镁合金AZ31的3.69×10–5 A/cm2降低到1.61×10–6 A/cm2，同时析氢速率降低。结论 该涂层可以有效地提高镁合金的耐蚀性能，其成因则主要归功于组装的两种聚电解质的类生物矿化作用。这种诱导所得钙磷膜层对镁合金在生物医用领域的应用提供了新的思路。
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  镁合金表面超声微弧氧化载氟生物涂层耐磨性和耐蚀性

  李慕勤, 张爱琴, 彭书浩, 王晶彦

  表面技术. 2017, 46(3): 40-46. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.006

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  目的 提高医用镁合金微弧氧化涂层的耐蚀性、耐磨性，并赋予涂层抗菌性和生物活性。方法 镁合金表面采用超声微弧氧化技术，在镀液中加入0.4、1.4、2.4、3.4 g/L的NaF，制备载氟生物涂层。通过SEM观察载氟对涂层表面形貌的影响，分析涂层的主要元素变化，进行了涂层厚度、孔隙率、拉伸强度的测定，并进行了摩擦磨损实验、电化学腐蚀实验、覆膜抗菌实验，评价了不同载氟生物涂层的结合性能、耐磨性能、耐蚀性和抗菌性。结果 适量载氟生物涂层表面分布了均匀的孔隙。随着NaF浓度的增加，涂层中氟元素的含量升高，涂层厚度也随之增加，且涂层的结合强度提高了3.5～10.0 MPa。氟元素可促进涂层表面氧化物反应膜的形成，有利于减轻粘着磨损，使摩擦系数降低了0.17~0.35。载氟涂层的自腐蚀电位提高了95～170 mV，而自腐蚀电流降低约两个数量级，涂层抗菌率为61%~76%。结论 超声微弧氧化镀液中添加NaF，提高了涂层结合强度、耐磨性、耐腐蚀性，涂层具有一定的抗菌性，实现了生物涂层的多功能性。
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  镁合金表面制备高红外发射率和高导电率热控膜层

  郭嘉成, 徐文彬, 章志铖, 聂乐文, 弓磊超, 董杰, 郭兴伍, 丁文江

  表面技术. 2017, 46(3): 47-52. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.007

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  目的 通过电沉积方法在镁锂合金表面制备具有高红外发射率以及高导电率的镀层，满足其在太空中散热以及电磁屏蔽的需要。方法 通过前处理工艺（碱洗→酸洗→预钝化→化学镀镍磷→电镀铜）提高镁锂合金基体的耐蚀性能以及与后续镀层的结合力，并在此镁锂合金前处理工艺的条件下，电沉积多孔Zn-Ni合金镀层。通过热循环测试和电化学方法评价各镀层的电化学腐蚀行为和各镀层之间的结合力。结果 各镀层之间的结合力良好，化学镀Ni-P层、电镀Cu层和多孔Zn-Ni层的耐蚀性能均优于镁锂合金基体，该组合镀层的协同作用可以有效地保护镁锂合金基体，提高其耐蚀性。结论 最外层多孔Zn-Ni合金镀层主要由Ni2Zn11、NiO、NiS组成，其红外发射率为0.90，电阻率小于0.01 mΩ/cm。这表明多孔结构可以有效提高金属合金镀层的红外发射率，并保持合金镀层的高导电性。
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  镁合金材料表面处理技术研究新动态

  郭兴伍, 郭嘉成, 章志铖, 徐文彬, 聂乐文, 弓磊超, 彭立明, 丁文江

  表面技术. 2017, 46(3): 53-65. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.008

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  对镁合金材料近年来在表面微弧氧化、表面超疏水膜层、激光表面改性以及溶胶-凝胶涂层四个方面的研究动态进行了简要综述。镁合金材料采用双极性和混合（单极和双极的组合）电流模式微弧氧化处理的膜层生长速率较快，膜层更致密且硬度更高，膜层的耐磨性和耐腐蚀性能更好。在高浓度苛性碱为主的强碱性溶液中添加适量的添加剂，经短时间（～3 min）微弧氧化处理，即可获得中性盐雾试验达200 h以上的致密耐腐蚀膜层。采用水热法、电化学刻蚀、微弧氧化和电沉积等方法，可在镁合金材料表面形成具有微纳米多级结构的粗糙表面，再用低表面能物质对粗糙表面进行修饰，可在镁合金表面获得超疏水膜层，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。镁合金材料激光表面改性处理可改善其表面成分，细化晶粒，使组成相分布更均匀以及提高表层的固溶度极限，从而提高镁合金材料的耐腐性能、摩擦磨损抗力和疲劳强度。溶胶-凝胶有机/无机杂化涂层与镁合金基材良好的附着力，不仅可提高镁合金的耐腐蚀性能，还可以使镁合金具有抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。
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  室温离子液体中电沉积高耐蚀性Ni-Mn薄膜

  章志铖, 郭嘉成, 徐文彬, 聂乐文, 弓磊超, 郭兴伍, 丁文江

  表面技术. 2017, 46(3): 66-71. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.009

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  目的 提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能。方法 通过电沉积方法在氯化胆碱-尿素离子液体中于镁合金表面电沉积Ni-Mn合金膜层。经过均一化前处理，在镁合金表面电沉积铜层，以提高后续Ni-Mn合金膜层与基体的结合力。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）研究了Mn元素对膜层微观形貌、成分和相结构的影响，并通过电化学方法评价了镀层的电化学腐蚀行为。结果 引入Mn元素后，膜层表面微观形貌从锥状演变为肿瘤状，且Ni-Mn合金膜层的Mn含量取决于电流密度，其含量随着电流密度的增加而增加。与纯Ni膜相比，引入少量Mn元素可以提高其耐腐蚀性能，然而引入过多的Mn元素，膜层的耐腐蚀性能将弱于纯Ni膜。结论 当电沉积Ni-Mn膜层含有3.078%（原子数分数）Mn时，具有最佳的耐腐蚀性能，其自腐蚀电流密度Jcorr=0.301 μA/cm2，自腐蚀电位Ecorr=?0.157 V（vs. SCE）。
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  医用镁及镁合金表面可生物降解有机高分子涂层的应用

  史永娟, 裴佳, 袁广银

  表面技术. 2017, 46(3): 72-78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.010

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  近年来，镁及镁合金由于其生物可降解性和良好的生物相容性，在医疗器械领域的应用获得了迅速的发展，然而过快的降解速率限制了其在临床上的应用。可生物降解有机高分子涂层是一种降低镁及镁合金降解速率的有效表面改性方法，同时还可赋予镁及镁合金医疗器械多种功能性。首先综述了可降解有机高分子涂层对镁及镁合金耐腐蚀性能和生物相容性的影响。可降解聚合物涂层能阻碍腐蚀性介质与基体的接触，从而延长其降解时间。而涂层对基体的保护提供了碱性较弱的环境，更利于细胞的生长增殖；同时涂层随着基体一起降解，可降低聚合物长期存在生物体内可能引发炎症反应的风险。此外，对聚合物涂层在骨科以及心血管支架领域的应用以及进展进行了综述。一方面，可降解聚合物涂层能显著延长镁及镁合金在生物体内的作用时间；另一方面，涂层可以作为载体材料通过携带具有不同功能的试剂或者药物实现医疗器械的功能化，如促进骨愈合和药物的可控释放。因此，可降解聚合物涂层在镁和镁合金器械领域必将起到无可替代的作用。
膜层材料及技术
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  热处理温度对AZ91D合金表面Ni-P-SiC复合镀层性能的影响

  薛燕, 王振国

  表面技术. 2017, 46(3): 79-83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.011

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  目的 提高镁合金表面Ni-P-SiC复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能。方法 采用加入SiC微粒的Ni-P化学镀溶液，在AZ91D镁合金表面制备Ni-P-SiC复合镀层，并在不同温度下进行热处理，通过X射线衍射（XRD）、显微硬度测试、电化学腐蚀测试和摩擦磨损实验等方法分析和评价镀层的组织构成、显微硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能。结果 Ni-P-SiC复合镀层经320 ℃热处理后，组织结构由非晶向晶体转变，并伴随有Ni3P相的析出。此温度下热处理的Ni-P-SiC复合镀层：显微硬度最高，可达1120HV，为未热处理时显微硬度(620HV)的1.81倍；自腐蚀电位为–0.697 V，较未热处理样品的（–0.727 V）有所提高；腐蚀电流密度基本最小，为0.984 μA/cm–2；磨损体积最小，为0.324×10–3 mm3。340 ℃热处理的复合镀层则磨损体积最大，为1.43×10–3 mm3。结论 在AZ91D镁合金表面制备的Ni-P-SiC复合镀层经过320 ℃热处理保温1 h后，复合镀层的硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能均有所提高。
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  粘结层预处理对PS-PVD沉积7YSZ热障涂层氧化行为的影响

  邝子奇, 陈文龙, 刘敏, 毛杰, 邓子谦

  表面技术. 2017, 46(3): 84-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.012

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  目的 提高PS-PVD沉积7YSZ热障涂层的抗高温氧化性能。方法 采用等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）分别在未预处理和预处理（抛光+预氧化）的粘结层表面制备了柱状结构7YSZ热障涂层，并在大气环境下测试了柱状结构7YSZ热障涂层的950 ℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪对高温氧化过程中的陶瓷层/粘结层界面形貌、TGO层结构演变进行表征。结果 粘结层的抛光处理能够降低表面几何受力不均匀部位，抑制陶瓷层/TGO/粘结层界面处微裂纹的产生，同时粘结层的预氧化处理形成的薄而连续的TGO层能有效降低TGO的生长速度，抑制陶瓷层-粘结层之间的元素互扩散。柱状结构7YSZ涂层的高温氧化动力学曲线符合Wagner抛物线规律，粘结层未预处理和预处理的7YSZ热障涂层的氧化速率常数分别为0.101×10?12 cm2/s和0.115×10?13 cm2/s。结论 粘结层预处理能有效改善等离子物理气相沉积7YSZ热障涂层的抗氧化性能。
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  超声波辅助化学镀Ni-P工艺研究

  魏超, 任婷

  表面技术. 2017, 46(3): 91-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.013

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  目的 提高化学镀的效率，改善镀层的性能。方法 采用普通化学镀镀液配方，选择超声波功率为90～150 W，频率为20、40 kHz，研究了不同超声波条件对化学镀Ni-P合金镀层的影响。通过沉积速率、孔隙率、显微硬度、XRD、SEM及EDS等表征方法分析超声波的功率、频率对镀层各项性能的影响。结果 超声波辅助化学镀的镀层表面质量得到改善，孔隙率明显降低，沉积速率明显提高。沉积速率随功率和频率的增大而升高，其中超声波频率40 kHz、功率150 W的条件下镀速最高，为15 μm/h，与水浴条件下的8.2 μm/h相比提高了83%。镀层的硬度随超声波功率、频率的增大而提高，最高达到585 HV，比水浴条件下的468HV提高了25%。此外，超声波会改变镀层的P含量，提高镀层的结晶性。结论 超声波辅助可以提高化学镀的镀速，改善镀层的性能。在超声波频率为40 kHz、功率为150 W的条件下，镀层综合质量达到最佳，其抗腐蚀性能提高，最具实用性。
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  钛合金表面百微米级Ti/TiN多层复合涂层性能研究

  杨方亮, 王彦峰

  表面技术. 2017, 46(3): 96-100. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.014

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  目的 提高TiN硬质涂层的厚度及各项力学性能。方法 采用等离子增强PVD技术在钛合金（TC4）基体表面制备多层复合Ti/TiN涂层，对涂层进行扫描电镜（SEM）分析，采用划痕法表征涂层的结合强度，用维氏显微硬度计测试涂层的显微硬度，利用销盘式摩擦磨损试验仪评价涂层的摩擦磨损性能。结果 制备的多层复合Ti/TiN涂层厚度最高可达100 μm，且未发生剥落等失效，结合强度相对于单层TiN提高了近3倍。由于Ti、TiN的多层复合调制作用，制备的Ti/TiN显微硬度测试表明复合涂层的显微硬度高达2700 HV0.025，同时，涂层在原有耐磨性能优良的基础上具备自润滑减摩作用，经过近20 000 m的磨损测试，复合涂层的摩擦系数低至0.25左右，且未完全失效。结论 多层复合结构能够有效提高TiN硬质涂层的厚度，制备的Ti/TiN多层复合涂层的各项力学性能显著提高。
表面摩擦磨损与润滑
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  316L不锈钢表面Ni-Ti合金薄膜的力学特性研究

  于菲菲, 王鹤峰, 袁国政, 树学峰

  表面技术. 2017, 46(3): 101-106. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.015

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  目的 提高316L不锈钢表面的硬度及耐磨性能。方法 采用磁控溅射法在316L不锈钢表面制备Ni-Ti合金薄膜，并通过纳米压入法对316L不锈钢表面、Ni-Ti合金薄膜和Ni-Ti合金材料的力学性能进行测试，分析不锈钢基Ni-Ti薄膜的耐磨性能。应用有限元反演分析方法求解基体和薄膜的弹塑性幂本构关系。结果 316L不锈钢与Ni-Ti合金抵抗载荷的能力较弱，但316L不锈钢表面Ni-Ti薄膜抵抗外加载荷的能力较强，且抵抗塑性变形的能力得到强化。Ni-Ti薄膜、316L不锈钢基体和Ni-Ti合金的硬度分别为8.2795、5.2405、2.9498 GPa，薄膜的硬度明显大于基体和Ni-Ti合金，说明Ni-Ti薄膜使得316L不锈钢的耐磨性显著提高。薄膜的弹性性能较基体与Ni-Ti合金有明显优势。为研究薄膜的弹塑性性能，建立ABAQUS二维有限元模型，考虑Berkovich压头和试样之间摩擦系数为0.16，通过纳米压入实验和有限元分析的对比，反演分析分别计算得到基体和薄膜的特征应力、特征应变、应变强化因子，继而确定初始屈服应力，得到Ni-Ti合金薄膜和316L不锈钢基体的弹塑性幂本构关系。结论 Ni-Ti薄膜具有良好的力学特性，使316L不锈钢表面的硬度显著提高，因此有效提高了不锈钢的耐磨性能。
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  强流脉冲电子束表面改性30SiMn2MoVA钢的耐磨性能

  陈光海, 周志明, 宋小放, 黄伟九, 汪红川, 罗荣, 李晓雄

  表面技术. 2017, 46(3): 107-112. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.016

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  目的 提高30SiMn2MoVA钢表面的耐磨性。方法 通过强流脉冲电子束技术，对30SiMn2MoVA钢表面进行不同脉冲次数的轰击处理，分析表面改性前后试样的硬度及摩擦磨损性能。结果 强流脉冲电子束处理30SiMn2MoVA钢表面晶粒细化，产生宏观残余应力使表面硬度提高。30次脉冲处理后，硬度达到最大值，相比于原始试样提高了39.6%。材料的磨损量随脉冲次数的增加而降低，表面耐磨性比原始试样提高了1倍左右，其中30次脉冲处理后，耐磨性提高最大。结论 通过强流脉冲电子束技术，提高了30SiMn2MoVA钢表面的耐磨性。
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  氧化镧对履带堆焊层合金微观组织与耐磨性的影响

  刘勇, 王亚军, 杨育林, 杨庆祥

  表面技术. 2017, 46(3): 113-118. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.017

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  目的 研制一种新型含氧化镧（La2O3）堆焊装甲车履带用药芯焊丝，通过细化堆焊层合金的微观组织，提高堆焊层合金的耐磨性。方法 采用堆焊的方法制作堆焊层合金，采用金相显微镜观察了其表面显微组织，并测定了其表面洛氏硬度和耐磨性。结果 堆焊层合金微观组织由粒状贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。未加氧化镧的堆焊层合金初生奥氏体晶粒粗大，其平均尺寸在42 μm，耐磨性为6000 min/g；当药芯焊丝中加入质量分数为2.5%的氧化镧之后，堆焊层合金的奥氏体晶粒尺寸最小，其平均尺寸为36 μm，耐磨性为12 300 min/g。铝酸镧（LaAlO3）的（001）面与奥氏体（100）面之间的二维错配度为3.81%。结论 铝酸镧作为γ-Fe的异质形核核心最有效，说明堆焊层合金中铝酸镧可以使初生奥氏体的晶粒尺寸得到细化，从而改善了履带堆焊层合金的耐磨性。
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  HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理

  陈小明, 周夏凉, 吴燕明, 伏利, 赵坚, 王莉容, 毛鹏展, 赵鹏, 马红海

  表面技术. 2017, 46(3): 119-123. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.018

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  目的 研究WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损性能及机理。方法 在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上，采用超音速火焰喷涂（HVOF）制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、显微组织，并测试了其硬度、结合强度、孔隙率及在560 r/min和1120 r/min转速下的滑动磨损性能。结果 涂层的显微硬度为1325HV0.2，结合强度为72 MPa。涂层组织致密，孔隙率为0.76%。在560 r/min下磨损10 h，涂层与基体的磨损失重比为1:138.36；在1120 r/min下磨损10 h，涂层与基体的磨损失重比为1:127.44。结论 在滑动摩擦磨损的初期，涂层的磨损失效机制主要表现为磨粒磨损。随着滑动速度的增大，涂层的磨损失效机制主要表现为疲劳磨损。
表面强化及功能化
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  约束层材料对7075铝合金激光喷丸表面强化的实验研究

  吴江, 程秀全, 夏琴香, 李家宇

  表面技术. 2017, 46(3): 124-129. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.019

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  目的 研究不同约束层材料对激光喷丸表面强化效果的影响。方法 将激光喷丸技术应用于7075航空铝合金的表面强化处理，利用自制柔性约束层、K9玻璃和水层作为激光喷丸的约束层材料，对7075-T6铝合金进行激光喷丸处理，通过测量不同约束层激光喷丸后的试样表面显微硬度值来衡量表面强化效果。结果 在激光能量为1.6 J、脉宽为10 ns、波长为1064 nm的条件下进行单点单次冲击，自制柔性约束层的表面强化效果最好，能使7075铝合金靶材的表面显微硬度值有效提升了11.62%，并且进行连续激光冲击后，其硬度值提升了18.11%；水层作为约束层的表面强化效果次之，能使7075铝合金靶材的表面显微硬度值提升6.99%，容易造成水花飞溅；K9玻璃作为约束层的表面强化效果最差，其表面显微硬度值仅提升了4.05%，K9玻璃在激光喷丸试验中容易破裂。结论 通过对激光喷丸试验的结果进行分析和比较，发现不同约束层材料对7075铝合金表面强化效果影响的机理不同，自制柔性约束层对7075铝合金激光喷丸表面强化效果最显著，且具有工程应用价值。
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  清防蜡技术的研究及应用

  杨红静, 杨树章, 马廷丽, 高立国

  表面技术. 2017, 46(3): 130-137. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.020

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  介绍了国内外清防蜡工艺的研究进展，总结了结蜡机理及结蜡影响因素，并对比分析了已被各油田广泛使用的四种防蜡技术（机械清蜡、表面能防蜡、化学清防蜡和微生物清防蜡）的防蜡机理、特点、适用性及现场应用效果，以便能为各油田在生产实践中，有针对性地选择合适的清防蜡技术提供理论依据，为清防蜡技术的未来发展奠定一定的基础。提出改进现有技术和开发高效、稳定、多功能的清防蜡剂是清防蜡技术的未来发展方向。
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  硫醇-烯烃聚硅氧烷大芯径光纤内涂层的光引发剂研究及应用

  陆宇, 鲁钢, 宋韬, 冯述娟, 苏武, 赵霞, 徐红, 刘礼华

  表面技术. 2017, 46(3): 138-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.021

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  目的 通过对硫醇烯烃官能化聚硅氧烷光固化体系中光引发剂的筛选，用于制备低折射率、低损耗的大芯径光纤涂层。方法 采用乙烯基硅油、巯基硅油和光引发剂，配制出硫醇烯烃官能化聚硅氧烷光固化体系，并研究其对光纤内涂层折射率、凝胶含量、固化时间、固化状态的影响。将最佳比例的引发剂进行了现场应用试验，并测试光纤损耗。结果 在五种单组分光引发剂中，BP光引发制得的涂层的折射率为1.5795，最佳加入质量分数为0.2%，光纤损耗为7.1 dB/km。单组分Irgacure184光引发制得的涂层的固化时间短，达到20 s深层固化，折射率为1.5858，最佳加入量为1%，光纤损耗为8.3 dB/km。在4种复配体系中，Irgacure1173+BP的引发效果好，固化时间20 s，折射率1.5842，1173:BP最佳质量分数之比为2∶1，光纤损耗最低，为6.7 dB/km。结论 在硫醇烯烃官能化聚硅氧烷光固化体系中，加入光引发剂BP可有效降低折射率，Irgacure184制得的涂层的固化时间短，1173和BP复配所制得的涂层具有最低的光纤损耗。
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  聚四氟乙烯/Al3O2-TiO2复合涂层的制备及其疏水性能研究

  庞晓军, 邓畅光, 徐丽萍, 邓春明, 张小锋

  表面技术. 2017, 46(3): 143-150. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.022

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  目的 在铝合金表面制备耐磨、耐蚀、高结合强度的疏水涂层。方法 采用大气等离子喷涂（APS）在铝合金基体上制备AT（Al3O2-TiO2）涂层，在AT涂层上采用溶胶-凝胶法制备聚四氟乙烯（PTFE）面层，借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、3D形貌仪、接触角测试仪等仪器对涂层的显微结构、成分、粗糙度、接触角进行表征。结果 喷距为120 mm、电流为680 A、送粉量为18 g/min的条件下，实心AT涂层和空心AT涂层表面粗糙度为6.99 μm、6.13 μm，孔隙率为5.88%、15.18%，硬度为945.82HV0.3、768.1HV0.3，与基体的结合强度为32 MPa、28 MPa，实心AT涂层与PTFE涂层的结合强度为19 MPa。实心PTFE/AT复合涂层与水的静态接触角最大可达130.9°，PTFE涂层表面含有氟化物和硅化物。结论 实心粉末AT涂层表面粗糙度较大，综合性能优于空心粉末AT涂层，因此，将实心AT涂层作为复合涂层的底层。实心PTFE/AT复合涂层具有与荷叶表面相仿的微纳米二元粗糙结构，具有良好的疏水性能，疏水性能与表面含氟物质的疏水基团以及低表面能的二元粗糙结构相关。
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  常压低温冷等离子体还原Fe2O3的研究

  郝建民, 朱军, 陈永楠, 陈宏, 丁业立

  表面技术. 2017, 46(3): 151-156. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.023

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  目的 研究常压低温冷等离子体还原过程中气体常量对Fe2O3还原过程的影响。方法 采用冷压成形后高温烧结的方式制备Fe2O3试样块，利用射流型常压冷等离子体还原铁基氧化物，通过X射线衍射仪分析还原前后的物相，用扫描电镜观察还原前后的微观形貌，讨论了还原过程中气氛的作用和影响。结果 等离子体的还原能力取决于还原气体的成分与含量，其中氮等离子体在常温常压条件下无法还原Fe2O3，氨气+氮气混合气体为工作气体的常压低温冷等离子体能将Fe2O3还原成Fe3O4和金属Fe，还原能力随着氨气含量的增加而增强，还原速率随着氨气含量的增加而下降。氨气在等离子体中可产生多种还原性物质，如N2H4、H和H2*等，能将Fe2O3还原，且过程表现为过渡还原，即Fe2O3先被还原成Fe3O4，再被还原成金属Fe。结论 常压低温冷等离子体中的电子与热效应无法还原Fe2O3，添加氨气后的等离子体中产生了一系列的活性物质，才能还原金属Fe表面的氧化物。
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  TiB2掺杂对316L不锈钢厚膜电阻抗氧化性能的影响

  周宏明, 简帅, 李荐

  表面技术. 2017, 46(3): 157-164. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.024

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  目的 厚膜电阻在电热膜方面的应用越来越广，而对于多孔陶瓷基体表面的厚膜电阻抗氧化性能的研究尚不多见。方法 通过恒温氧化实验研究了TiB2掺杂对不锈钢厚膜电阻在400、500、600、700 ℃下抗氧化性能的影响，采用XRD、SEM和EDS等方法分析了未掺杂及TiB2掺杂两种厚膜电阻的相组成和显微组织。结果 两种厚膜电阻的氧化动力学曲线均符合类抛物线模型，即(Δw)n = kt。在400 ℃下，两种厚膜电阻的指数n均为4，掺杂TiB2电阻膜的氧化速率常数K1为1955.8 g4/(m8?h)，而未掺杂TiB2电阻膜的氧化速率常数K2为4694.9 g4/(m8?h)，这是由于掺杂TiB2厚膜电阻的致密度较高，使得厚膜电阻的抗氧化性能得以提高。高于500 ℃时，两种厚膜电阻的指数n均为2，掺杂TiB2厚膜电阻的氧化速率常数大于未掺杂厚膜电阻。这是由于TiB2氧化致使膜层内部出现间隙，膜层内部氧化严重（氧化产物主要为TiO2、B2O3、Fe2O3以及(Fe0.6Cr0.4)2O3），厚膜电阻抗氧化性能降低。结论 不锈钢厚膜电阻中掺杂TiB2可在400 ℃下提高膜层的抗氧化性能，而在500 ℃以上的高温环境下却有损于膜层的抗氧化性能。
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  新型碳系吸波涂层材料研究进展

  陶睿, 刘朝辉, 班国东, 林锐, 丁逸栋, 杨洪波

  表面技术. 2017, 46(3): 165-171. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.025

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  作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段，吸波涂层材料具有广泛的应用前景。碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点，在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视。对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述，介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理。综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状。对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能。碳纳米管具有多种结构，其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳，采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向。石墨烯几乎没有磁损耗，单独使用时，阻抗匹配较差，影响其吸波性能的发挥，通常将石墨烯与磁损耗型材料复合，改善材料的阻抗匹配，提高吸波效果。最后，根据碳系吸波涂层材料的研究现状，对其未来的发展方向进行了展望。
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  表面喷丸强化处理对TC11钛合金疲劳性能的影响

  李卫, 严世榕, 张乐

  表面技术. 2017, 46(3): 172-176. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.026

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  目的 改善TC11钛合金的抗疲劳性能。方法 采用喷丸表面强化工艺对TC11钛合金进行了表面强化处理，研究了喷丸强化处理、喷丸+二次喷丸强化处理对TC11钛合金试样表面粗糙度、残余应力、显微组织及疲劳性能的影响。结果 喷丸处理能够在试样表层引入厚度约230 ?m的残余压应力场，但同时导致试样表面粗糙度值增加。喷丸后进行表面二次喷丸，试样表面残余压应力值和残余压应力峰值提高，但残余压应力峰值的位置和残余压应力层的厚度变化不大。二次喷丸对试样表面起到一定程度的修复作用，使试样表面粗糙度值降低。喷丸后试样表层组织发生明显的塑性变形，晶粒变细，而喷丸+二次喷丸处理可使试样表层组织得到进一步细化。喷丸处理后，试样的疲劳强度由480 MPa提高至540 MPa，提高了12.5%，二次喷丸使试样的疲劳强度提高至570 MPa，在喷丸的基础上继续提高了5.5%。结论 喷丸后对试样表面进行二次喷丸对表层残余应力场的影响不大，二次喷丸主要通过降低试样表面粗糙度值和细化试样表层组织，使试样的疲劳强度得到进一步提高。
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  干冰表面处理技术在系统级封装的应用

  隋春飞, 蔡坚, 石振东

  表面技术. 2017, 46(3): 177-183. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.027

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  目的 电子元器件表面材料的质量是影响电磁屏蔽镀层和封装材料表面结合力的主要因素，封装元件在切割分离过程中侧壁表面粘附的Cu杂质对屏蔽膜的质量有不利影响。为了提高电子封装体的表面质量，提出一种可应用于高精密电子加工领域的新型表面技术——干冰处理技术。方法 通过实验设计深入研究干冰技术的关键参量（喷射压力、喷射角度和清洗速度）对电子材料表面杂质去除的影响规律，分析了干冰处理封装材料表面的作用机理，对比了干冰作用与传统去离子水处理所获得的电磁屏蔽膜质量。结果 作用机理为干冰的物理冲击和微爆破产生的冲击力将粘附到侧壁上的杂质剥离而去除，实验得到最优作用条件，即在喷射压力为0.2~0.4 MPa，作用速度为40~50 mm/s，喷射角度为40?~70?时，封装元件PCB侧壁表面质量明显改善，表面PCB区域铜杂质的含量由30%降至2%，阻焊层破损率可控，且有效地提高了电磁屏蔽镀层结合力的等级。结论 干冰技术工艺操作简单，作业效率高，且在最优工艺参数下无其他不良产生，可作为未来电子元器件制造领域表面处理的技术支撑。
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  基于人工神经网络的铝铜合金硬质阳极氧化工艺优化

  濮春保, 宋胜利

  表面技术. 2017, 46(3): 184-188. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.028

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  目的 探究Al-5%Cu合金硬质阳极氧化处理的最佳工艺。方法 采用硬质阳极氧化试验装置对Al-5%Cu合金进行硬质阳极氧化处理，并用扫描电镜和显微硬度计研究了在硫酸电解液中生成的硬质阳极氧化膜的微观组织结构、厚度及硬度。综合采用正交试验以及人工神经网络的方法，设计了三因素三水平的实验方案，研究了硫酸溶液温度、电流密度和阳极氧化时间对硬质阳极氧化膜的硬度及膜层厚度的影响。利用人工神经网络系统对Al-5%Cu合金阳极氧化的工艺参数进行了优化。结果 采用硬质阳极氧化技术可以增加Al-5%Cu合金的表面硬度。制备的氧化膜厚度较均匀，表面质量较好，硬度较高。硫酸溶液的温度是影响表面氧化膜层微观组织及硬度的主要因素。结论 Al-5%Cu合金进行硬质阳极氧化的最佳工艺条件范围为：氧化液温度?9~?7 ℃，电流密度4~4.8 A/dm2，氧化时间115~120 min。
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  冷颜料对建筑节能涂层性能影响研究

  邓安仲, 杨光

  表面技术. 2017, 46(3): 189-194. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.029

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  目的 探究冷颜料在建筑节能涂层中的应用，通过降低建筑外墙温度来实现节能降耗。方法 以钛铬黄及铁黄作为颜料，改性硅溶胶-苯丙复合乳液作为成膜基料，制备了两种建筑节能涂料，探讨了两种颜料及其掺量对建筑节能涂层性能的影响。采用X射线衍射仪、紫外/可见/近红外分光光度计、精密色差仪和红外发射率测量仪，对颜料及涂层性能进行表征，采用红外灯模拟太阳热源测量涂层的隔热性能。结果 相比于铁黄，钛铬黄“冷”颜料拥有更大的晶粒尺寸和更高的近红外平均反射率，其晶粒尺寸和近红外平均反射率分别比铁黄高52.3 nm和14.06%。当钛铬黄掺量为20%时，涂层近红外平均反射率最大，最大值为68.69%，试板平衡温度较空白板及相同铁黄掺量试板分别低23.1 ℃和10.6 ℃，隔热效果明显。结论 冷颜料相比于传统铁系颜料更适宜做建筑节能涂层用颜料，具有一定的应用价值和意义，实际应用中冷颜料掺量以20%为宜。
表面失效及防护
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  表面工程技术在石油石化管道中的应用及展望

  童辉, 韩文礼, 张彦军, 林竹, 魏世丞, 徐滨士

  表面技术. 2017, 46(3): 195-201. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.030

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  石油石化行业中管道的服役工况十分恶劣，很多管道未达其设计寿命而失效报废，造成极大浪费，因此采用表面工程技术对其进行防护和修复具有十分重要的经济价值。主要阐述了热喷涂、自蔓延高温合成和表面镀层等三种表面工程技术对管道内外表面的强化机理，并对它们的实际应用进行了具体介绍。热喷涂技术主要介绍了电弧喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂三种热喷涂技术，并分别从它们的工艺原理、适用材料体系、制备涂层性能（结合强度、孔隙率等）以及经济性等方面进行了对比介绍。高温自蔓延合成技术主要从材料和工艺两方面进行了剖析，并对其所制备陶瓷内衬管的连接方法进行了具体介绍。镀层技术主要对钨合金电镀和Ni-P化学镀两种镀层技术的优缺点和适用范围进行了对比介绍。最后针对表面工程技术的特点，对其在石油石化行业的前景进行了分析与展望。
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  石墨烯在金属防护中的应用与展望

  付红丽, 赵继鹏, 方露, 胡吉明

  表面技术. 2017, 46(3): 202-208. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.031

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  石墨烯（类）材料作为明星材料，是诸多应用领域的研究热点。主要从两个方面综述了石墨烯材料在金属腐蚀防护中的应用研究现状，简要概述了单纯的石墨烯薄膜用于金属防护的发展历程，并对该防护手段的弊端进行了分析与讨论，得出石墨烯薄膜不适合直接覆于金属表面用于防腐蚀的结论。详细介绍了石墨烯复合防护涂层的制备方法与性能，针对将石墨烯类材料作为填料改性防护涂层的研究现状，概括了该防护手段的缺点与改进策略，即通过在氧化石墨烯表面进行分子（硅烷偶联剂、聚合物单体等）修饰和表面覆盖纳米粒子（纳米SiO2、Al2O3、TiO2颗粒等），达到增强石墨烯材料与防护涂层之间的相容性的目的。在此基础上，提出了“主动防护”的概念，构想出一种以石墨烯材料为基础的新型缓蚀剂纳米存储器，同时提出石墨烯材料的深层防护机制仍亟待解决。最后，立足于整个石墨烯行业，从工业化应用的角度出发，对石墨烯防护技术进行了展望。
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  臭氧气氛下LED灯光对银质文物模拟材料腐蚀变色的影响

  朱以亮, 闫莹, 周浩, 吴来明, 吴雪威, 史笔函, 蔡兰坤

  表面技术. 2017, 46(3): 209-215. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.032

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  目的 研究臭氧与LED灯光共同作用于银质文物模拟材料的腐蚀行为和规律。方法 采用石英晶体微天平（QCM）反应性监测及SEM-EDS等方法，研究了暴露于臭氧和LED灯下的银质文物模拟材料的腐蚀行为及其表面特征。结果 暴露于LED灯或臭氧条件下的石英晶振片频率均有所下降，而暴露于LED灯加臭氧复合条件下的石英晶振片频率下降速率更快且最终下降值更多。此外，升高LED灯色温、增大臭氧浓度或提高环境温度，均会使石英晶振片频率下降速率更快且最终下降值更大。在臭氧质量浓度为5 μg/L环境中，与无光照条件相比，LED光照下的银片表面的腐蚀产物及氧元素含量较多，并且LED灯的色温越高，其光照下的银片表面生成的腐蚀产物越多，但不同品牌的LED灯下的银片表面腐蚀产物生成量及氧元素含量均相近。结论 臭氧与LED灯光均会加速银的腐蚀，两者共同作用时，会使银腐蚀更严重。升高LED灯色温、增加臭氧浓度或提升环境温度也同样会加速银的腐蚀，但不同品牌LED灯对银腐蚀的影响却相差无几。
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  金属表面耐高温防腐涂料的研究进展

  杨宏波, 刘朝辉, 丁逸栋, 林锐, 班国东, 陶睿

  表面技术. 2017, 46(3): 216-222. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.033

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  长时间处于高温环境中，金属易发生氧化腐蚀，从而丧失机械性能直至破坏，严重影响了使用效能的发挥。在金属表面涂覆耐高温涂层，因施工简便、成本较低、耐热性能好等优点而获得广泛应用，对于防止材料高温腐蚀、节约资源等具有重要的经济意义。对目前常用的耐高温涂料进行分类，包括有机耐高温涂料和无机耐高温涂料两大类，重点介绍了有机硅树脂耐高温涂料和无机耐高温涂料，并简单描述了有机-无机复合耐高温涂料的有关情况。对不同类别耐高温涂料的化学组成、物理性能和耐热机理等进行了阐述，并结合涂料的结构特点对各自优缺点进行了分析与比较。根据耐高温涂料在现代工业发展中的重要作用，介绍了国内外关于耐高温涂料的研究进展和应用情况，指出了不同类别耐高温涂料在使用过程中存在的问题。最后结合当前工业社会向信息化社会转变的时代背景以及研究耐高温涂层的技术意义，对耐高温涂料的发展趋势进行了展望。
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  改性水滑石的制备及对环氧富锌漆性能的影响

  刘光明, 周街胜, 王义元, 刘志雷, 黄健航, 张正华, 李四维

  表面技术. 2017, 46(3): 223-228. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.034

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  目的 改善有机涂层和无机缓蚀剂相容性差的问题，实现缓蚀剂的可控释放，提高有机涂层的防护性能。方法 用共沉淀方法将缓蚀剂钼酸根离子插入镁铝水滑石中，并用硅烷偶联剂KH560对其表面接枝改性来提高填料在富锌涂层中的分散性。结果 XRD、FTIR光谱分析结果表明，水滑石的层间距离增大，钼酸根成功装载进水滑石层中，在水滑石表面成功接枝硅烷偶联剂KH560。结论 通过将该填料添加到环氧富锌漆中，发现涂层的附着力、柔韧性均没有发生明显的下降，表明填料在环氧富锌涂层中分散均匀，对涂层的力学性能影响较小。结合电化学阻抗谱技术对比研究添加填料与未添加填料的涂层浸泡在NaCl溶液中的腐蚀行为，表明了该填料的添加可以提高富锌漆的耐腐蚀性能。
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  表面封闭法对铝阴极耐腐蚀性的影响

  谭敏, 刘一宁, 刘建华, 胡伟达

  表面技术. 2017, 46(3): 229-235. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.035

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  目的 提高锌电积中铝阴极表面耐腐蚀性能，从而延长其使用寿命，降低生产成本。方法 对铝阴极采用不同的表面处理工艺，对耐腐蚀处理后的铝阴极进行了铜加速乙酸盐雾试验、电液腐蚀失重试验和工业扩大化试验研究，考察其耐腐蚀性能。结果 在经历120 h盐雾腐蚀后，溶胶-硬脂酸封闭试样仅9.5%的表面被腐蚀，沸水封闭、铈盐封闭试样表面分别有50%与27%左右的面积遭到腐蚀破坏，出现腐蚀孔与腐蚀裂纹，而未经处理的普通铝板表面则已完全被腐蚀破坏。在电解液腐蚀失重试验中腐蚀32 min后，溶胶-硬脂酸封闭试样的单位面积失重达到0.4 mg/cm2，沸水封闭、铈盐封闭试样的单位面积失重较为相近，均在0.9 mg/cm2左右，普通铝板的单位面积失重高达1.3 mg/cm2。工业扩大化试验中，溶胶-硬脂酸封闭后的铝阴极在锌电积生产40 d期间失重约为1.8%且其电流效率保持在91%左右，而普通铝阴极失重则达7.7%。使用90 d后，溶胶-硬脂酸封闭的铝阴极板还能正常使用，而普通铝阴极由于腐蚀破坏需要更换。结论 采用沸水封闭、铈盐封闭和溶胶-硬脂酸封闭处理后的铝阴极板耐腐蚀性能均有相应提高，其中以溶胶-硬脂酸封闭工艺最佳。可见表面封闭法对于提高铝阴极耐蚀性延长使用寿命起到了较好作用，同时也保持了较高的电流效率。
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  渤海某油田L80油管腐蚀机理研究

  谭才渊, 殷启帅, 杨进, 修海媚, 李文龙, 陈孝亮

  表面技术. 2017, 46(3): 236-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.036

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  目的 研究渤海某油田L80油管腐蚀机理，对分析该油田油管腐蚀特点、确定油管腐蚀类型、证实井底腐蚀环境、评估油管腐蚀程度和推荐油管防腐材质具有重要意义。方法 基于L80油管宏观腐蚀形貌观察做出的初步判断，首先进行材质分析，其次进行微观腐蚀形貌分析，然后进行腐蚀产物分析，再进行腐蚀程度分析，最后进行电化学试验。结果 该L80油管理化性能及金相组织符合标准，其内外壁腐蚀行为不一致，外壁以均匀腐蚀为主且腐蚀轻微，内壁有一定程度局部腐蚀且腐蚀较严重。腐蚀产物主要含有Fe、S、O和C元素，主要成分为Fe1-xSx、FeCO3和Fe2O3。其外壁点蚀坑深度在15~50 μm之间，内壁点蚀坑深度在80~150 μm之间，内壁微裂纹宽度在20~70 μm之间。CO2分压、H2S分压、含水率和温度对L80油管腐蚀行为有重要影响。结论 该油田井底CO2和H2S共存，L80油管发生了CO2/H2S共存的电化学腐蚀，但点蚀、应力腐蚀开裂（SCC）整体上比较轻微，且L80油管表现出良好的抗硫化物应力开裂（SSC）能力。根据研究结果，推荐现场可以继续使用L80油管。
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  酸性环境下溶解氧对低合金管材点蚀的影响

  李斌, 邢希金, 张鑫, 李明阳

  表面技术. 2017, 46(3): 246-252. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.037

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  目的 研究在H2S/CO2酸性环境中，不同溶解氧浓度对低合金管材点蚀形成和发展的影响。方法 通过模拟酸性油田环境，利用高温高压设备及常温常压设备来进行腐蚀失重试验，测试出腐蚀速率，并通过扫描电镜对腐蚀产物的形貌及点蚀坑的形貌尺寸进行分析。结果 溶解氧对腐蚀产物的影响较明显，对腐蚀产物膜的破坏较大。溶解氧存在时，腐蚀产物在基体的覆盖量减少，产物膜的厚度减小，实验表面都出现不同尺寸的点蚀坑。溶解氧分压在0.1 MPa时，点蚀现象较明显，L245NCS表面点蚀坑的直径约为0.4 mm，而L290试样表面点蚀坑的直径约为0.25 mm。结论 在H2S/CO2共存的腐蚀环境中，溶解氧的加入使碳钢更容易发生点蚀。随溶解氧浓度的增加，碳钢的均匀腐蚀速率增加明显，同时，溶解氧浓度越高，腐蚀产物在基体上的覆盖越少。加上溶解氧本身氧化能力较高的原因，使得腐蚀电位容易达到点蚀电位临界值，造成点蚀的形成。点蚀一旦形成就与周围致密层保护区域形成“小阳极-大阴极”加速腐蚀体系，形成较深的点蚀坑。
表面质量控制及检测
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  单晶蓝宝石衬底晶片的化学机械抛光工艺研究

  余青, 刘德福, 陈涛

  表面技术. 2017, 46(3): 253-261. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.038

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  目的 设计单晶蓝宝石衬底化学机械抛光的合理方案，探究主要抛光工艺参数对抛光衬底的表面质量和材料去除率的影响，并得到一组材料去除率高且表面质量满足要求的抛光工艺参数。方法 借助原子力显微镜和精密天平分别对衬底表面形貌和材料去除率进行分析，采用单因素实验法探究了抛光粒子、抛光时间、抛光压力和抛光盘转速对蓝宝石衬底化学机械抛光的表面质量和材料去除率的影响，并设计合理的交互正交优化实验寻求一组较优的抛光工艺参数。结果 在蓝宝石衬底化学机械精抛过程中，在抛光时间为0.5 h、抛光压力为45.09 kPa、抛光盘转速为50 r/min、SiO2抛光液粒子质量分数为15%、抛光液流量为 60 mL/min的条件下，蓝宝石衬底材料的去除率达41.89 nm/min，表面粗糙度降低至0.342 nm，衬底表面台阶结构清晰，满足后续外延工序的要求。结论 采用化学机械抛光技术和优化的工艺参数，可同时获得较高的材料去除率和高质量的蓝宝石衬底表面。
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  PVD涂层刀具高速铣削CoCrMo合金的性能研究

  张而耕, 王琴雪, 张锁怀

  表面技术. 2017, 46(3): 262-266. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.039

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  目的 为了提高涂层硬质合金刀具的切削性能，研究了物理气相沉积PVD法制备的涂层硬质合金铣刀在高速干式环境下的铣削性能。方法 采用阴极电弧技术制备了TiN、TiAlN以及TiAlSiN涂层硬质合金铣刀刀头，通过一同沉积涂层的硬质合金圆片，间接测量得出涂层的显微硬度、厚度和平均摩擦系数，并以CoCrMo合金为切削对象，进行了PVD涂层与无涂层刀具高速铣削下的对比试验。结果 TiAlSiN显微硬度最高达3800HV，摩擦系数达0.3，TiAlN涂层平均膜厚为2 μm，间接测得TiN、TiAlN以及TiAlSiN涂层的结合力依次为60、58、42 N。在三者的切削性能中，TiAlSiN涂层的切削性能比TiAlN和TiN涂层的好，同等切削参数时，TiN刀具的高速铣削时间最短，TiAlSiN涂层的平均磨损值为0.1895，TiN的平均磨损值为0.3047。结论 涂层中添加Al、Si，极大地提高了刀具的使用性能，改善了刀具切削过程中的耐磨性、红硬性，极大地延长了刀具的使用寿命。TiAlSiN涂层的硬度高，耐磨损性好，切削性能好，适合高速铣削加工。
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  难加工材料铣削残余应力研究进展

  焦锋, 牛赢, 赵波

  表面技术. 2017, 46(3): 267-273. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.040

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  镍基高温合金、钛合金等材料具有良好的高温强度、耐热性和耐腐蚀性等优异性能，已广泛应用于航空航天领域，然而这些材料属于典型的难加工材料，其相对切削加工性能很差，且已加工表面易产生显著残余拉应力，严重影响零部件使用寿命及性能。通过适当的方法调整和控制已加工表面的残余压应力，可以明显提高零件疲劳强度和耐腐蚀性。压应力制造技术是指以获得残余压应力为目标的制造技术，是一种典型的抗疲劳方法。将超声技术与其他加工方法复合实现残余压应力的主动控制，是目前抗疲劳制造技术的主要方法之一。然而，由于受超声加工的临界速度限制，超声与高速复合加工的研究相对较少，但两者均是目前压应力制造领域高度关切的先进加工方法，如果两者能有效复合，必将使核心部件制造在保证更加优良的抗疲劳性能的同时，获取更高的效率。通过分析铣削加工、高速加工以及超声振动加工中残余应力的研究现状，提出可将高速加工和超声振动加工相结合，从而实现难加工材料的高效压应力制造。