2017年, 第46卷, 第4期　
刊出日期：2017-04-20

  

• 全选
  |

• Select
  粉末冶金零件中孔隙的涂镀前封闭处理技术进展

  朱立群, 刘慧丛, 李卫平, 陈贻炽

  表面技术. 2017, 46(4): 1-6. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  阐述了粉末冶金零件中孔隙的涂镀前封闭处理技术的进展。介绍了粉末冶金的历史沿革及概念，提出、分析了粉末冶金材料在前处理过程中存在的问题，阐述了电镀或者油漆前处理之前进行材料孔隙封闭处理的重要意义，讨论了现代工业应用越来越多的粉末冶金材料的类型及产品零件。针对粉末冶金零件涂镀过程中孔隙中易残留溶液成分，导致表面涂镀层起泡、剥离等问题，介绍了目前采用的粉末冶金零件孔隙涂镀前的封闭处理方法，分析探讨了粉末冶金零件镀前用防锈水封闭处理的优势，并分析了防锈水中缓蚀剂的作用原理。防锈水中缓蚀剂等成分的渗入与扩散，对粉末冶金材料的孔隙产生化学吸附、转化及沉淀，从而封闭和填充粉末冶金材料中的孔隙，可以有效提高粉末冶金零件表面涂镀层的结合力和耐腐蚀性能。
• Select
  环保型植酸缓蚀剂用于烧结NdFeB材料工序间防锈的研究

  刘慧丛, 南海洋, 李卫平, 朱立群, 张健, 杜凡

  表面技术. 2017, 46(4): 7-11. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究烧结NdFeB材料在工序间的腐蚀行为以及植酸的防锈作用和机制。方法 通过SEM、EDS、XRD和XPS测试了试样的表面形貌、元素成分、相成分和元素结合能状态。结果 NdFeB的晶间富钕相在工序间发生严重腐蚀，造成主相晶粒脱落，不利于镀层结合力。结论 植酸有效地抑制了工序间的腐蚀，其作用机制主要是植酸分子在NdFeB表面的吸附。钕、磷、氧等元素的结合能变化也表明这种吸附包括化学吸附的作用。
• Select
  烧结NdFeB 材料镀层失效的分析和预防

  南海洋, 刘慧丛, 李卫平, 朱立群, 张健, 杜凡

  表面技术. 2017, 46(4): 12-15. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究烧结NdFeB材料镀层失效的问题。方法 通过SEM和电化学的测试方法，包括极化曲线、交流阻抗和零电荷电势等确定失效的主要原因是镀层内部NdFeB的腐蚀，降低了镀层结合力。结果 植酸衍生物可以有效抑制镀层内部的腐蚀。吸附能 为27.93 kJ/mol，表明这种吸附是以物理吸附为主，化学吸附为辅。结论 缓蚀作用机制主要是植酸衍生物分子吸附在NdFeB表面，阻止了腐蚀的发生。
• Select
  烧结钕铁硼表面复合电沉积氧化石墨烯镀锌层

  何文婷, 王雨晨, 南海洋, 朱立群

  表面技术. 2017, 46(4): 16-21. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 烧结钕铁硼（NbFeB）是一种应用范围非常广泛的多孔磁性材料，由于多孔结构易发生腐蚀，需在其表面制备相应的镀层进行防护。方法 利用电沉积法将提前制备的氧化石墨烯（GO）与镀锌溶液混合，在NdFeB基体表面电沉积制备出锌镀层与氧化石墨烯复合镀锌层。结果 镀锌液中，氧化石墨烯（GO）的浓度、阴极电流密度以及搅拌速度，对复合镀锌层的表面微观形貌具有一定的影响，同时一定浓度的氧化石墨烯（GO）可以改变镀层的生长取向，Zn/rGO的优先生长晶面由(100)变成(002)。膜层的微观形貌从纯锌紧密堆积在一起的凸起晶粒变成了Zn/rGO的纳米片状形貌。交流阻抗和动电位极化曲线结果表明，镀Zn层和Zn/rGO复合镀锌层经过3.5%NaCl溶液中浸泡后，Zn/rGO纳米复合镀层的耐腐蚀性能明显增加。结论 相比于单一的镀锌层，Zn/GO复合镀锌层的耐腐蚀性明显增加。
• Select
  铁基粉末冶金零件电镀前二次水基防锈溶液的封孔技术研究

  向可友, 徐良, 刘梦兰, 高荣龙

  表面技术. 2017, 46(4): 22-26. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 铁基粉末冶金零件具有特殊的疏松和多孔结构，在前处理、电镀、钝化等过程中易造成零件孔隙的酸、碱、盐等残留，镀后零件在使用过程中也易出现耐腐蚀性能下降或镀层脱落的现象。因此，对铁基粉末冶金零件孔隙进行封闭是一种提高镀层防腐蚀性能和结合性能的有效方法。方法 采用一种专用的粉末冶金零件水基防锈封闭溶液，对零件孔隙进行前处理前的第一次封闭和前处理后的第二次封闭。其孔隙封闭原理是在镀前处理前，利用水基防锈溶液中的缓蚀剂、钝化剂等成分的扩散、渗透，在孔隙处发生吸附、钝化及沉淀等反应，来减轻或避免前处理过程中接触到的酸、碱等成分在孔隙的残留；再在电镀前处理后，进行第二次防锈水溶液的封闭处理，可进一步强化粉末冶金零件的钝化封闭效果。 结果 没有经过防锈水溶液封闭处理的白钝化锌镍合金镀层（滚镀零件），在96 h盐雾试验后，表面出现了轻微的腐蚀；经过一次防锈水溶液封闭处理的锌镍合金镀层，在120 h后出现了轻微的腐蚀；经过二次防锈水溶液封闭处理的锌镍合金镀层，在240 h后未出现腐蚀。结论 粉末冶金零件经过这二次封闭处理，再进行电镀Zn-Ni合金及镀层钝化处理，可以有效提高零件表面镀层的耐腐蚀性能和结合性能。
• Select
  钕铁硼磁体表面电沉积纳米氧化硅复合镀锌层的研究

  向可友, 徐良, 刘梦兰, 高荣龙

  表面技术. 2017, 46(4): 27-31. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 增强钕铁硼材料的耐腐蚀性能。方法 在钕铁硼磁体材料表面电沉积含有氧化硅、氧化钛纳米粒子的复合锌层。 结果 在氯化物镀锌溶液中加入10 g/L的氧化硅纳米粒子，可以获得氧化硅质量分数在3%以上的氧化硅纳米粒子复合镀锌层，而加入10 g/L的氧化钛纳米粒子的镀液所获得的复合镀层中，氧化钛的质量分数只有0.3%。结论 中性盐雾腐蚀和盐水浸泡腐蚀试验结果表明，含有氧化硅纳米颗粒的复合镀锌层的耐腐蚀性能得到了提高，而含有氧化钛纳米颗粒的复合镀锌层的耐腐蚀性能则没有提高。含有纳米粒子的复合镀液经过1年的放置和间断使用，仍然保持着纳米颗粒均匀分散的稳定性和在镀层中稳定析出氧化硅纳米粒子的特征。
• Select
  P25@SiO2核壳材料的制备及其选择性光催化性能的研究

  宋乐, 塔伊尔江?图尔荪, 付杨, 吴良专, 孙东峰, 只金芳

  表面技术. 2017, 46(4): 32-37. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 构筑具有尺寸选择性光催化功能的复合纳米结构，在维持二氧化钛材料光催化性能的同时，减少其对有机大分子材料及有机基底材料的腐蚀行为，拓宽光催化材料的使用范围。方法 采用一锅法，通过TEOS围绕P25为核进行水解，制备了多孔SiO2包覆TiO2（P25）复合核壳结构（P25@SiO2）纳米颗粒。结果TEM、XRD、BET表征显示，这种复合核壳纳米结构具有较好的分散性和很高的比表面积（约528 m2/g）。光催化性能实验证实，这种复合核壳结构具有尺寸选择性光催化效应，即小分子氮氧化物气体（NOx）能通过壳层SiO2孔道进入核层并降解90%以上，被氧化成硝酸盐固定下来；小分子有机物亚甲基蓝能穿过壳层孔道进入复合结构的核层部分，被氧化分解；大分子有机物胭脂红被壳层有效隔离而不被分解。老化试验显示，涂覆有这种核壳结构材料的有机基材（PET膜）被氧化老化的现象受到抑制。相反，与裸露的有机基材（PET膜）相比，由于壳层的保护作用，涂覆有核壳纳米结构的有机基材具有更好的抗紫外线性能。结论 开发的这种具有尺寸选择性光催化的复合核壳结构材料，可以涂覆在各种有机基材的表面，赋予其一定的光催化功能，同时由于壳层的隔离保护作用，对基材的腐蚀作用受到抑制。这种复合核壳纳米结构也可以作为功能添加材料添加到各种涂料材料中，并赋予涂料一定的光催化性能，同时对涂料中的有机物不会产生强烈的分解作用，因此具有很好的应用前景。
• Select
  提高二氧化钛可见光吸收的研究进展

  赵而玲, 高立国, 马廷丽

  表面技术. 2017, 46(4): 38-45. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着社会工业化的发展，环境污染问题日益严重，控制与治理环境污染已经成为人类社会亟待解决的重大科学问题。在众多治理方法中，半导体光催化材料以其独特的性能成为一种理想的环境污染治理清洁材料，主要应用于降解有毒物质、光催化分解水和光电转化等方面。二氧化钛（TiO2）作为一种应用广泛的宽带隙半导体光催化材料，因其催化活性高、化学稳定性好、对人体无毒害、成本低廉等优点，被认为是最重要的光催化剂之一。然而，TiO2的禁带宽度较宽（3.2 eV），对光的利用率较低，只能吸收波长较短的紫外光，直接制约着TiO2的应用。围绕如何拓宽TiO2的光谱吸收范围，从化学和物理两个方面对近年来实现TiO2可见光光催化的途径和方法进行了简要总结。化学方面主要对表面光敏化、元素掺杂进行总结，物理方面主要对慢光效应、米氏散射效应及表面等离子体共振进行综述。此外，还在深入理解现有TiO2 可见光体系的光催化机理，发现更高效的体相掺杂剂和表面敏化剂，设计和控制掺杂剂和表面敏化剂存在形态，进一步提高TiO2光催化效率等方面做了展望。
• Select
  医用PVC表面TiO2-ZnO膜的制备及光催化抗菌性能研究

  林华香, 周塘华, 林倩影, 吕盈盈, 王绪绪

  表面技术. 2017, 46(4): 46-50. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高医用PVC表面的抗菌性能。方法 采用sol-gel法制备ZnO溶胶，以P25（商品TiO2）悬浮液为掺杂组分，制备了不同TiO2质量分数（20%、40%、60%、80%）的TiO2-ZnO复合悬浮液，通过提拉法将ZnO、TiO2-ZnO、TiO2悬浮液均匀地涂覆在医用PVC材料表面。采用XRD、SEM等技术考察了复合膜的结构和性能。采用平板菌落计数法测定了不同膜材料对大肠杆菌的光催化杀菌性能和抗细菌粘附性能。结果 当TiO2质量分数为20%时，TiO2-ZnO薄膜的光催化活性高于ZnO；当TiO2质量分数为40%、60%、80%时，样品的光催化活性相差不大且都低于ZnO。对ZnO膜和TiO2-ZnO复合膜的细菌抗粘附性和光催化杀菌性的测试结果表明，ZnO膜和不同TiO2质量分数的TiO2-ZnO复合膜都具有一定的抗粘附性和光催化灭菌性。在抗粘附方面，TiO2质量分数为20%的TiO2-ZnO复合膜的性能最好，对大肠杆菌的粘附率仅为2.6%，优于ZnO膜和TiO2膜。在光催化灭菌性方面，在波长为365 nm的紫外光照下，样品对大肠杆菌杀灭能力高低顺序为TiO2≈20%TiO2-ZnO>80% TiO2-ZnO>ZnO。结论 涂覆ZnO溶胶和TiO2悬浮液混合溶胶可以明显提高医用PVC表面的抗细菌粘附性能和光催化灭菌活性，而且当TiO2质量分数为20%时，TiO2-ZnO具备最好的抗菌性能。
• Select
  石墨相碳化氮复合材料的制备及其可见光光催化性能的研究

  商希礼, 刘美玲, 李长海, 李贞玉

  表面技术. 2017, 46(4): 51-57. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高半导体石墨相氮化碳（g-C3N4）的光催化性能。方法 通过Hummers 法和半封闭一步热裂解法制备了氧化石墨烯（GO）和g-C3N4，再分别利用溶剂热法、热缩聚法和浸渍化学还原法制得相应的TiO2/g-C3N4、ZnO/g-C3N4、RGO/g-C3N4复合材料。采用X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段对复合材料进行表征，并以降解罗丹明B（RhB）来评价其在可见光下的光催化性能。结果 以尿素与三聚氰胺的混合物为原料通过热裂解法制备的g-C3N4，比使用纯尿素制备的g-C3N4具有更优的催化效果。TiO2、ZnO、RGO的引入提高了g-C3N4的光催化活性，RhB的降解率分别为95.6%、95.0%、78.1%。RGO质量分数为2.0%时，RGO/g-C3N4复合材料的催化效率最高。结论 通过g-C3N4 特殊的能带调控优势与TiO2、ZnO、RGO的协同作用，提高了复合材料在可见光区的吸收强度和电子传导能力，进而提高了在可见光下的光催化性能。
• Select
  光催化涂层净化气态有机物能力评价系统

  王欣欣, 亓学奎, 杨华, 刘辛初, 曲晶明

  表面技术. 2017, 46(4): 58-63. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 验证设计改进的光催化涂层净化气态有机物能力评价系统，使所设计的光催化评价系统可以准确地表征光催化涂层对如文章中所述0.25 μL/L体积浓度级别的微量苯气体的降解情况。方法 首次采用PID光离子化检测器在线监测污染物降解效率，并进行了适当的材料及工艺上的改进。实验以两种TiO2光触媒涂层样品为对象，以苯作为污染物，进行了一系列性能表征实验。结果 评价系统性能良好，可以准确地反应出在5～20 W/m2可见光辐照下，两种不同光触媒涂层样品的光催化效率分别为11.7%～57.3%以及13.4%～67.4%。在实验考察的体积浓度范围0.05～0.4 μL/L内，污染物浓度的变化对降解效率影响不大，而随着污染气体流速从30 mL/min增加至90 mL/min，两种涂层对污染物的降解效率变差，分别从43.6%降低到25.9%以及从52.9%降低到29.9%。结论 研究设计的光催化涂层评价系统精密准确稳定，其较高的检出限能够很好地满足光催化材料对痕量气态有机污染物降解情况表征的需要，可广泛用于光催化领域气-固两相反应的科学研究及产品评价。
• Select
  α-Fe2O3光电催化分解水研究进展

  曾淑文, 王文中

  表面技术. 2017, 46(4): 64-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用光电催化技术分解水制氢来获得清洁能源，有助于缓解当前化石能源日益萎缩及二氧化碳排放污染环境带来的压力。α-Fe2O3具有带隙合适、化学稳定性好、资源丰富以及经济可行性好等特点，使其在光电极材料研究中一直备受青睐。但是，由于氧化铁材料导电性差，光生电子和空穴复合率高等原因，限制了该材料在光电催化技术中的发展应用。从光阳极材料分解水制氢的原理出发，综述了近年来通过形貌控制如制备多层薄膜、纳米管（核壳结构的纳米棒）及纳米网等，引入Sn、Si、Ti、Mn、Al、Zn等元素以及部分元素的共掺杂，引入氧空位及与IrO2、Co-Pi、Al2O3、石墨烯等其他材料的复合等几种途径，促进光生载流子的迁移效率，减少载流子的复合机率，进一步提高光电流密度并降低起动电压，以达到改善α- Fe2O3性能的研究工作。
• Select
  TiO2纳米管阵列的制备与改性研究进展

  柳堤, 江少群, 王刚

  表面技术. 2017, 46(4): 71-78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  TiO2纳米管阵列具有比表面积大、吸附能力强和电子迁移率高等优点，在光催化降解有机污染物、染料敏化太阳能电池、光解水制氢、气敏元器件等领域具有广阔的应用前景，是当前人们的研究热点之一。对TiO2纳米管阵列的常见制备方法及其制备原理进行了综述，并分析了各种制备方法的优缺点。同时，TiO2由于是宽禁带半导体，其光吸收波长主要集中在紫外光区，光响应范围窄导致其对可见光的利用率较低。降低TiO2的禁带宽度、抑制光生载流子-空穴的复合，成为提高TiO2纳米管阵列的光催化效率及太阳能利用率的改性研究重点。着重阐述了国内外通过掺杂金属和非金属离子、沉积贵金属、复合半导体等方法来引入杂质或缺陷，使其光生载流子-空穴的复合减缓，或使其吸收光谱红移，从而达到提高光催化效果的相关研究进展，并指出了今后TiO2纳米管阵列在制备、改性和应用等方面的研究重点和方向。
• Select
  盐沉积条件下CO2对LY12铝合金大气腐蚀的影响

  王振尧, 王彬彬, 曹公望, 柯伟

  表面技术. 2017, 46(4): 79-83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究在有/无CO2存在的恒温恒湿条件下，表面有沉积盐的LY12铝合金的大气腐蚀行为与腐蚀机理，搞清CO2对其大气腐蚀的影响。方法 将LY12铝合金表面分别沉积不同浓度的NaCl和MgCl2，分别进行通/不通CO2的恒温恒湿实验，借助扫描电镜（SEM/EDS）、X射线衍射（XRD）和X光电子能谱（XPS）等表面技术以及腐蚀失重分析方法，研究盐沉积条件下CO2对LY12铝合金大气腐蚀的影响。结果 在试验条件下，MgCl2造成的LY12铝合金腐蚀都以点蚀为主，失重高于NaCl造成的。以MgCl2为介质时，主要腐蚀产物都为(Mg1–xAlx(OH)2)x+(Cl–, CO2–)x?mH2O（简写为LDH）；以NaCl为介质时，主要腐蚀产物都为Al2O3或Al(OH)3。两种介质的腐蚀产物都出现了Cu元素的富集。结论 无论是否存在CO2 ，Mg元素都参与了腐蚀产物的形成。合金元素Cu的存在及其富集，是造成CO2对纯铝和LY12铝合金腐蚀行为不同影响的主要因素。
• Select
  H13钢QPQ处理工艺及耐磨性

  叶宏, 雷临苹, 季涵涛, 朱涛

  表面技术. 2017, 46(4): 84-88. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究540 ℃氮化温度下，QPQ处理对H13钢耐磨性的影响并选出最优氮化时间。方法 通过SEM、EDS、XRD分别测试了H13钢QPQ处理后渗层微观组织形貌、成分分布以及物相组成。采用HVS-1000显微硬度计、MFFT-R4000高速往复摩擦磨损试验，分别对H13钢基体与540 ℃下不同氮化时间QPQ处理试样的渗层厚度、硬度分布、耐磨性进行了分析研究。结果 QPQ处理后，H13钢由表面向心部依次形成均匀致密的Fe3O4氧化膜、高硬度的ε-Fe3N和CrN化合物层、α-Fe和Cr2N稳定扩散层。N原子均匀分布于渗层内部。显微硬度沿截面均呈良好梯度分布。在540 ℃×4 h氮化工艺下，渗层次表层硬度达到最大值（1173HV0.1），是基体（498HV0.1）的2.4倍左右，磨损量仅为基体的1/13。H13钢磨损表面存在严重犁沟效应与大量磨屑，表现为典型的磨粒磨损伴随少量粘着磨损。而QPQ处理试样磨损表面仅存在少量浅显划痕，并伴随轻微结疤状凹坑，为粘着磨损。结论 经QPQ处理，H13钢的耐磨性得到了显著提高，其中氮化工艺为540 ℃×4 h时所得的性能最优。
• Select
  发动机排气门新型抗高温氧化涂层研究

  杨开舟, 赵碎丹

  表面技术. 2017, 46(4): 89-94. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高排气门材料21-4N合金的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能，提高排气门的服役性能，延长使用寿命。方法 利用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备(Al2O3-Y2O3)/YSZ层状陶瓷复合涂层，通过扫描电镜和能谱对涂层形貌和成分进行分析，通过循环氧化腐蚀实验评价涂层的抗高温氧化腐蚀性能和抗开裂剥落性能，通过划痕测试来评价涂层的结合强度。结果 该层状复合涂层厚度均一、结构致密清晰，在900 ℃高温循环氧化100 h的实验中，该涂层样品的质量增加量和剥落量分别为0.3025和0.06 mg/cm2，远低于无涂层21-4N合金的质量增加量和剥落量，具有优异的耐高温氧化腐蚀性能。该复合涂层的膜基结合力达到40 N，远高于21-4N合金表面氧化膜的结合力，能够满足排气门实际应用工况要求。结论 采用两步循环喷雾热解技术在21-4N合金表面制备的(Al2O3-Y2O3)/YSZ层状复合涂层，能够有效提高排气门材料的抗高温氧化腐蚀性能，并具有优异的结合力。
• Select
  车辆防腐性能开发及评价方法探讨

  冯昌川

  表面技术. 2017, 46(4): 95-100. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过制定系统的整车防腐开发流程和零件防腐要求，并借助SE分析手段，保证车辆的防腐性能满足市场及整车强化腐蚀试验的要求。方法 采用整车强化腐蚀试验验证了不同防腐要求零件的实际防腐性能；通过对车身结构SE分析，阐述了车身防腐性能开发原则及易腐蚀结构。结果 240 h盐雾试验可以满足发动机舱内零件的整车防腐要求，10个周期的循环试验可以满足外饰金属油漆部件的防腐要求。前期的SE分析，可以将腐蚀风险项关闭在设计阶段。结论 对整车防腐性能进行充分的评估，应积累市场腐蚀数据、整车强化腐蚀试验数据和零部件腐蚀试验数据，在数据积累的基础上，建立完善的验证和评价标准体系，从而保证开发车型的防腐性能达到目标要求。
• Select
  高性能涂层实验室加速老化改进试验方法的研发

  Allen Zielnik, 程舸, 马旭东

  表面技术. 2017, 46(4): 101-113. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 改进实验室加速老化与亚热带自然老化之间的相关性及其预测能力。方法 包括美国福特、波音、巴斯夫和亚太拉斯等在内的多家公司耗时近10年合作研发改进试验方法。在自然和加速老化的条件下，使用各种不同的测试周期，对20多种已知户外老化性能的汽车面漆/清漆涂层系统及几种单涂层系统进行测试。借助光谱技术跟踪分析了样品涂层中作为光氧化降解和水解降解标记的几个关键峰值。将老化后的涂层系统制成5 ?m厚超薄切片，跟踪研究其化学变化以及紫外吸收剂浓度的变化。结果 加速老化光源与户外地面阳光在质和量上的光谱匹配度，尤其是紫外波长截止点的匹配，是改变涂层降解过程化学反应的关键。研发出一种特殊滤镜，克服了现有光源系统的局限性。对比佛罗里达自然老化实验发现，现有实验室试验方法无论在质还是量上，水分输送均不够充足。对测试周期加以修改，直至其水分吸收与释放和户外昼夜模式相匹配，并对自然条件下的正常波动给予额外补偿，包括长时间浸透让涂层达到水饱和以及随后的干燥和热冲击循环。最后研究了样品温度的影响，包括热机械应力以及昼夜循环对涂层水动力体积的影响，建立了分段式辐照度和温度循环周期，以更好模拟温度对次级涂层降解反应及物理老化的影响。结论 新的测试方法显著改善了所有样品与户外自然降解时所发生化学反应的相关性，忠实再现了涂层系统在佛罗里达自然老化时产生的物理变化（如剥离、附着力损失、开裂和起泡），并且具备更好的加速性，达到佛罗里达自然曝晒2~5年的同等效果，新试验比现行方法快大约40%。新试验方法最终被建标为ASTM D7869-13《交通工具用涂料氙灯老化测试标准-增强光照及水曝露》。
• Select
  自愈合微胶囊在电泳涂料中的应用

  陈豪杰, 刘薇薇, 柳昀, 林海莲, 苏献兰, 黄磊

  表面技术. 2017, 46(4): 114-118. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高阴极电泳涂料漆膜在受到外力损伤时的自愈合能力。方法 采用原位聚合法，以KH-550改性环氧树脂为囊芯，以密胺树脂添加脲醛树脂为囊壁，形成耐化学性好和粒径小的微胶囊，并加入到阴极电泳涂料中，从而增加漆膜在受到外力损伤后的自愈合能力。通过偏光显微镜、SEM对微胶囊的粒径和形貌进行了表征，通过铅笔硬度测试、附着力测试、粗糙度测试、耐盐雾试验，分别评价了电泳漆膜的硬度、附着力、粗糙度、漆膜耐蚀性。结果 在阴极电泳涂料中加入微胶囊后，槽液性能指标未受影响，漆膜物理机械性能基本未受影响，粗糙度由0.174变为0.201，标准磷化板在1000 h的NSS后，划叉处明显要好于普通漆膜的防腐性。结论 以KH-550改性环氧树脂为囊芯，以密胺树脂添加脲醛树脂为囊壁的微胶囊，加入阴极电泳涂料后，有效提高了漆膜在受到外力损伤后的自愈合能力。
• Select
  汽车内铝饰条典型外观缺陷分析

  孟佳, 顾国荣, 金喆民, 徐荣雷, 秦兴祖

  表面技术. 2017, 46(4): 119-125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 分析汽车内铝饰条手感漆脱落、白印和边缘腐蚀等典型外观缺陷产生的原因，从而避免此类问题的产生。方法 用光学显微镜和电子显微镜对漆层、金属基体以及涂层和金属基体之间的间隙进行观察和测量，通过对生产工艺过程进行模拟，研究不同工艺参数对涂层外观及性能的影响。结果 清漆160 ℃下烘烤30 min，手感漆的附着力良好，烘烤时间为60 min，手感漆容易脱落。通过对铝饰条生产工艺过程的模拟，发现静置时间分别为2 h、2 d，在热水擦拭和温度交变的情况下，铝饰条会产生与问题零件形态一致的白色印记，并且该印记烘烤（70 ℃/5 min）后消失。发生腐蚀的问题零件，铝饰条和镀铬饰条之间存在的间隙为135 μm，边缘粗糙，拉丝深度为7.4 μm，并且清漆和铝基体之间的间隙较大；未发生腐蚀的合格零件，铝饰条和镀铬饰条之间存在的间隙为17 μm，边缘光滑，拉丝深度为2.2 μm，并且清漆和铝基体之间的间隙较小。结论 清漆烘烤时间过长，会导致手感漆在清漆上的附着力变差。铝饰条上的白色印记可能是由静置时间过短、存在热水擦拭和温度交变的情况下综合所致。铝饰条和镀铬饰条之间存在较大的间隙，铝饰条切边粗糙，拉丝深度较深，这会导致车门内铝饰条发生边缘腐蚀。
• Select
  整车强化腐蚀试验问题多维度评价方法

  邱勋, 曹刚, 何忠树, 吴德俊

  表面技术. 2017, 46(4): 126-131. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过对整车强化腐蚀试验及其结果进行梳理，归纳出一种适合用于评价整车防腐性能的评价方法。方法 对整车强化腐蚀试验中出现的问题点及其产生的原因进行分析，挑选出对问题点贡献度较大的因素作为评价维度，并通过加权计算得出扣分总和，以此归纳出一种整车强化腐蚀试验问题的评价方法。结果 整车强化腐蚀试验中，腐蚀问题的表观腐蚀程度（L）、腐蚀问题的出现时间（T）、问题部位/属性分类（P）以及质量系数（N）是对腐蚀问题贡献度较大的4个因素，用该4个因素对应评级的评分值乘以对应权重系数并求和，即可得出整车腐蚀问题评价扣分值（LTPN法）。结论 运用该评价方法可对整车强化腐蚀试验后各整车之间防腐性能进行横向比较，可对单个整车各部位之间进行横向评价，可对底盘等部位进行划分区域评价，可对整车强化腐蚀试验问题点进行风险排序。
• Select
  汽车高装饰性涂层在国内典型气候中的耐候性表现及分析

  王纳新, 廖大政, 李博雅, 张馨月

  表面技术. 2017, 46(4): 132-137. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 选择合适的试验条件和方法提高汽车涂层的耐候性。方法 对比世界公认的汽车环境试验基准站的气候条件，分析国内环境试验站进行自然曝晒试验的条件，进一步分析人工加速老化试验和户外自然曝晒试验之间的规律性和相关性，分析不同底材相同涂层的耐候性表现，提出了对汽车高装饰性清漆及涂层的耐候性质量控制的建议。结果 在失光率方面，人工加速老化试验3000 h与琼海（湿热）和敦煌（干热）地带自然曝晒12及15个月的结果的相关性较差（均小于0.8），与江津（酸雨）和漠河（寒冷）地带自然曝晒12及15个月的结果均出现负相关性，数据波动较大。结论 对于考核汽车高装饰性涂层的清漆，人工老化试验建议3000~5000 h。自然曝晒试验至少应选择干热和湿热两个地域，时间至少为2年。由于汽车产品的特殊性，进行人工加速老化试验时需重点关注：①试验条件的选择；②试验过程要强化水分子对涂层的渗透作用；③试验要模拟昼夜温差变化。
• Select
  石墨烯界膜剂在汽车防腐领域的推广应用

  王庆国, 王凯, 王莎莎

  表面技术. 2017, 46(4): 138-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 选用一种新型环保的金属防腐前处理新材料来代替目前所用的磷化液、钝化液等非环保界膜剂及稳定性差、耐腐蚀性不良的硅烷膜和陶瓷膜产品。方法 鉴于石墨烯界膜剂是利用环境友好型的植酸（环己六醇磷酸酯）基化合物易于在金属表面自组装成膜的特点，经改性处理后，再辅以适当的催化剂、钝化剂等助剂以及改性石墨烯纳米添加剂，开发出的新一代绿色环保、价格低廉、操作简便、性能优异的革命性材料，以重卡金属零部件为基底进行石墨烯界膜剂成膜处理，考察了膜层的形貌、硬度、厚度及耐蚀性，并与前期处理的陶瓷膜、磷化膜比对。结果 该产品成膜均匀、结合力好，使外涂层在金属耐蚀性、抗老化、抗冲击性等技术指标方面均达到或优于磷化膜、硅烷膜和陶瓷膜产品，且不会形成沉淀和废渣。结论 该石墨烯界膜剂性能优异并且绿色环保，值得推广应用。
• Select
  刻蚀工艺对四面体非晶碳膜生长及其性能的影响

  郭婷, 左潇, 郭鹏, 李晓伟, 吴晓春, 谢仕芳, 汪爱英

  表面技术. 2017, 46(4): 143-149. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究不同等离子体刻蚀工艺对基体和四面体非晶碳膜（ta-C）的影响，并进一步考察不同电弧等离子体刻蚀时间对ta-C薄膜结构的影响。方法 采用自主设计研制的45°单弯曲磁过滤阴极真空电弧镀膜设备，进行不同等离子体刻蚀以及ta-C薄膜的沉积。使用等离子体发射光谱仪表征离子种类及其密度，使用椭偏仪表征薄膜厚度，原子力显微镜表征刻蚀后的基体粗糙度，拉曼光谱仪和XPS表征薄膜结构，TEM分析薄膜的膜基界面结构。结果 辉光刻蚀工艺中，作用的等离子体离子以低密度的Ar离子为主；而电弧刻蚀时，作用的等离子体离子为高密度的Ar离子和少量的C离子，并且能够在基体表面形成约15 nm的界面层，并实现非晶碳膜（a-C）的预沉积。随电弧等离子体刻蚀时间增加，ta-C薄膜的sp3含量有所降低。结论 相比于辉光刻蚀，电弧刻蚀利于制备较厚的ta-C薄膜。这主要是因为电弧刻蚀时，基体表面形成良好的界面混合层，并预沉积了非晶碳膜，形成a-C/ta-C的梯度结构，有助于增强膜基结合力。
• Select
  工艺参数对铜锰合金镀层组织和成分的影响

  张路路, 朱明, 张慧慧

  表面技术. 2017, 46(4): 150-156. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 在基体表面制备出均匀平整、致密且与基体结合良好的合金镀层，合金镀层中Mn的原子数分数达20%以上。方法 用电沉积方法以氯酸盐体系，用EDTANa2作为络合剂，在SUS430不锈钢表面制备了Cu-Mn合金镀层，利用SEM及EDS研究了镀层的微观形貌及成分变化，分析了电流密度、pH值、沉积时间、电解液中n(Cu):n(Mn)比等参数对镀层微观结构和成分的影响。结果 电流密度为200~700 mA/cm2、pH值为3~7、时间为10~30 min和n(Cu):n(Mn)比为1:20~1:10时，镀层中的Mn含量随电流密度、pH值及时间的增大而增大，随着n(Cu):n(Mn)比值的增大而减小。结论 电镀Cu-Mn合金的优化工艺参数是：电流密度为500 mA/cm2，pH值为5，时间为20 min，n(Cu):n(Mn)比为1:10。此时能够得到均匀、致密、与基体结合良好的合金镀层，且合金镀层中Mn的原子数分数能达到20%以上。质量良好的Cu-Mn合金镀层在固体氧化物燃料电池中具有潜在的应用价值。
• Select
  基于划痕实验激光重熔Ni基WC金属陶瓷涂层强度分析

  赵运才, 张佳茹, 林翔

  表面技术. 2017, 46(4): 157-164. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 进一步提高以45#钢为基体的等离子喷涂Ni基WC金属陶瓷涂层综合性能。方法 采用不同激光重熔工艺参数对涂层进行处理，通过划痕实验测定涂层的内聚强度和与基体的结合强度，前者由划痕实验中的锥形投影面积确定，内聚强度与锥形投影面积成反比，后者根据划痕仪反馈数据临界载荷Lc确定。结果 300 W激光重熔后，涂层锥形投影面积A为101，小于重熔前的276，即涂层内聚强度提高。激光重熔后的临界载荷Lc为68 N，大于重熔前的45 N，涂层与基体的结合强度增大。300、800、1200 W激光功率下，涂层锥形投影面积分别为101.6、56.7、198.0，临界强度分别为68、77、41 N。激光功率达到1500 W时，涂层脱落。即本试验数据中，激光功率为800 W时，涂层的内聚强度和结合强度最佳。结论 激光重熔等离子喷涂Ni-WC金属陶瓷涂层后，涂层内聚强度和结合强度都有显著提高。不同的激光参数对涂层的性能有很大差别，适当的参数范围可达到理想效果，若激光功率参数取值过大，涂层产生的残余应力大于内聚力时会导致涂层脱落，反而降低涂层性能。
• Select
  热镀锌电磁封流技术的研究综述

  侯帅, 花福安

  表面技术. 2017, 46(4): 165-173. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  热镀锌是镀锌板生产过程中必不可少的步骤，而热镀锌电磁封流技术相对于传统热镀锌技术具有带钢表面无划伤、沉没辊和稳定辊不被腐蚀、维修频率低和工作效率高的优势，具有重要的工程应用价值。首先，介绍了热镀锌电磁封流技术的特点和意义。其次，分别介绍了电磁泵热镀锌电磁封流技术、CVGL热镀锌电磁封流技术、直流磁场热镀锌电磁封流锌技术和永磁感应密封热镀锌电磁封流技术的工作原理、研究现状、技术组成及其优缺点。再次，分析了热镀锌电磁封流锌工作过程中，温度场、流场、固体结构力学场和电磁场之间复杂耦合的特点，并且依据热镀锌电磁封流过程的技术特点，指出了热镀锌电磁封流过程中带钢振动的抑振技术、锌液不稳定流动抑制技术、温度稳定性控制技术、张力控制等关键技术。最后,提出了电磁装置结构参数优化、带钢振动抑制技术和基于大数据的过程控制技术是提高热镀锌电磁封流锌工作过程的关键技术。
• Select
  TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜的膜层结构及摩擦磨损行为

  苏浩文, 赵晴, 程法嵩, 杜楠, 王帅星, 胡彦卿

  表面技术. 2017, 46(4): 174-179. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过微弧氧化共沉积工艺，获得摩擦磨损性能优良的微弧氧化-SiC复合膜。方法 在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠-多聚磷酸钠体系的微弧氧化电解液中加入2.0 g/L SiC微粒，以直流脉冲模式制备TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜。利用KH-7700型三维视频显微镜、XRD、SEM，对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了观察分析，采用CFT-1型显微磨损试验仪检测了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果 SiC复合膜层中的微孔数量明显少于不含SiC相的氧化膜层，复合膜表面分布着SiC相、金红石、锐钛矿TiO2相、Al2TiO5相以及非晶态的P、Si、W化合物。在干摩擦磨损条件下，微弧氧化-SiC复合膜的摩擦系数为0.26，比磨损率为0.72×10-6 mm3/(N?m)，微弧氧化-SiC复合膜只发生轻微的粘着磨损和磨粒磨损。结论 得到了摩擦磨损性能优良的复合膜，复合膜中的SiC新相改变了氧化膜的表面形貌，降低了复合膜的摩擦系数和磨损率。
• Select
  运用塑性指数进行密封材料的摩擦学设计

  董沫辰, 宫经珠, 吕晋军, 董光能

  表面技术. 2017, 46(4): 180-185. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.029

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 摩擦副的选配是一个十分复杂的问题，目前还没有一个通用的规范。机械端面密封材料副也是一个典型的摩擦副，其选择与所要密封的介质有关，密封材料副涉及高硬度材料（如硬质合金）及软质材料（如浸渍石墨、浸渍巴氏合金等）。材料选择范围大，材料性能差异也大，其内在本质并不清楚。旨在提出一种方法，为摩擦副材料的选择与表面设计提供依据。方法 分析了G-W模型塑性指数的局限性，考虑了摩擦副硬度的匹配性，并以一对摩擦副系统的有效硬度代替G-W模型塑性指数中较软配副材料的硬度。同时采用因存在摩擦力导致真实接触面积增大的修正粘着理论对G-W模型塑性指数进行了修正，以期能够适应摩擦等复杂接触工况，并引入摩擦系数。结果 塑性指数的区分度增大，反映了摩擦副的硬度匹配性，同时体现了与磨损率的相关性。结论 对非超硬材料配副，系统的塑性指数越大，磨损率也越大。
• Select
  双辉等离子渗铬与高碳钢淬火的耐磨性比较

  郑英

  表面技术. 2017, 46(4): 186-190. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.030

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究相变点下双辉等离子渗铬的渗层在磨粒磨损条件下的耐磨性能。方法 采用低温双辉等离子渗金属技术，在高碳钢表面直接形成高硬度渗层，比较研究T10钢整体淬火+低温回火（以下简称T10钢淬火）与调质态T10钢经550 ℃×8 h预先离子氮化再经560 ℃×4 h双辉等离子渗铬（以下简称T10钢低温渗铬）的耐磨粒磨损性能。结果 在400#砂纸摩擦磨损条件下，T10钢淬火的磨损质量损失面积比率为3.5669×10-5g/mm2，远小于T10钢低温渗铬（2.9936×10-4g/mm2），其耐磨性是T10钢低温渗铬的近7倍；在2000#砂纸摩擦磨损条件下，T10钢低温渗铬的磨损质量损失面积比率为6.3694×10-6g/mm2，小于T10钢整体淬火（1.2739×10-5g/mm2），其渗层耐磨性约为T10钢整体淬火的2倍。结论 低温双辉等离子渗铬的渗层适用于小磨粒状态下的摩擦环境，磨粒的尺度应小于或与渗层的厚度相当。
• Select
  生物医用钛表面热还原银微纳米颗粒研究

  付涛, 孙嘉懋, 李少峰, 杨水云, 王丽君, 宁攀

  表面技术. 2017, 46(4): 191-196. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.031

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 尝试改进生物医用钛的常用碱热处理表面改性方法，使钛不仅具有生物活性，而且具有抗菌性能。方法 将纯钛片磨光和清洗，在60 ℃ 2.5 mol/L NaOH溶液中进行碱液处理后，分别在0.2、1、5、20 mmol/L硝酸银溶液中浸渍，然后把未浸渍和浸渍的试样在600 ℃热处理1 h，采用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分析膜层的成分和结构，评价试样的抗菌性能和生物活性。结果 在浓度≥1 mmol/L硝酸银溶液中浸渍制备的试样，检测到单质银的X射线衍射峰。扫描电镜观察表明，随着硝酸银浓度的升高，银颗粒从约100 nm增加到1.5 μm以上；钛酸钠凝胶层和银颗粒具有较好的附着性。X射线光电子能谱分析检测到金属银和少量银化合物。抗菌实验和模拟体液实验表明，随着硝酸银浓度的升高，试样的抗菌活性升高，但生物活性下降。结论 碱液-硝酸银溶液浸渍-热处理方法改善了钛的生物活性和抗菌性能，这为钛基硬组织植入体的表面改性提供了一种简便方法。
• Select
  SiO2气凝胶绝热涂层隔热与耐高温性能研究

  丁逸栋, 刘朝辉, 王飞, 杨宏波, 舒心

  表面技术. 2017, 46(4): 197-204. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.032

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究SiO2气凝胶在绝热涂层中的应用，利用SiO2气凝胶的低导热系数、低密度、高孔隙率及低折射率等优异性质，提高涂层隔热性能和耐高温性能。方法 通过筛选不同类型的水性树脂和功能填料，选择吸热较少的树脂和隔热性能优异的填料作为绝热涂层的原材料。采用自制隔热装置以及导热系数测量仪，对添加不同质量分数SiO2气凝胶的绝热涂层的隔热性能进行研究，并采用XRD、FT-IR等多种分析手段，研究涂层加热到200、300、400 ℃时的物相结构和基团变化。结果 水性丙烯酸树脂含吸热基团较少，在相同光照条件下，平衡温度分别比聚氨酯树脂和环氧树脂低0.8 ℃和1.8 ℃，适宜作SiO2气凝胶绝热涂层的成膜物质。涂层隔热性能随SiO2气凝胶质量分数的增加呈先增强后减弱的趋势，当SiO2气凝胶质量分数为5%时，涂层的隔热性能最佳，同未添加SiO2气凝胶的涂层相比，最大温差可达12 ℃。随SiO2气凝胶质量分数的增加，涂层的耐高温性能提升，当SiO2气凝胶的质量分数为7%时，涂层能在400 ℃高温下保持良好的性能。结论 SiO2气凝胶对隔热涂层的隔热性能和耐高温性能有较大提升，对SiO2气凝胶涂层的多领域应用奠定了一定基础。
• Select
  碳纤维复合吸波材料的频散特性影响规律研究

  班国东, 刘朝辉, 叶圣天, 贾艺凡, 王飞, 刘娜, 陶睿, 罗平

  表面技术. 2017, 46(4): 205-211. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.033

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 归纳总结碳纤维长度和含量对碳纤维复合吸波材料（CFCAM）频散特性的影响规律。方法 以水性聚氨酯（PR）为基体树脂，碳纤维（CF）为填料，制备了不同长度和含量的CFCAM，采用扫描电镜和X射线衍射仪对CF改性前后的微观形貌和物质结构进行表征，用矢量网络分析仪测试CFCAM介电常数（ε），归纳总结出CF长度、含量对CFCAM的频散特性的影响规律。结果 随着CF长度的增大，CFCAM的ε先增大后减小，当CF长度为3 mm时，CFCAM不仅具有较好的频散特性，实部（ε′）和虚部（ε′′）都较大；随着CF含量增大，CFCAM的 增大，当CF质量分数为0.9%时，ε′达到18左右，ε′′达到9左右，预示着该含量下CFCAM有较大的储存能量的能力，并且对电磁波有较强的电损耗能力。结论 3 mm碳纤维在质量分数为0.9%时具有较好的频散特性，适宜用来制备吸波性能强、频带宽的雷达吸波涂层材料。
• Select
  氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺优化

  郑强, 蔡苇, 陈飞, 周杰, 兰伟, 符春林

  表面技术. 2017, 46(4): 212-216. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.034

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 化学镀铜是氧化铝陶瓷基板金属化的一种重要手段，为了进一步优化氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺，研究了化学镀铜液配比（尤其是镀液中铜离子和甲醛含量）对氧化铝陶瓷覆铜板微结构和导电性的影响。方法 在对氧化铝陶瓷基板经过前期处理后，采用化学镀铜法在基板上镀铜。采用X射线衍射仪、光学显微镜对氧化铝基板上的化学镀铜层物相和形貌进行观察。采用覆层测厚仪、四探针测试仪对化学铜镀层的膜厚和方阻进行测量。结果 XRD结果表明，不同配比镀液得到的化学镀铜层均具有较好的晶化程度，镀液中甲醛和铜含量较低的镀液可制备出晶粒更为细小的化学镀铜层。甲醛和铜离子含量均较高时，沉积速度过快，使镀铜层的均匀性和致密性不佳。但当甲醛含量较高、铜离子含量较低时，沉积速度适中，从而获得了均匀性和致密性较好的镀铜层，同时这种镀层具有良好的导电性。结论 采用表面活性化学镀铜工艺，当镀液中甲醛浓度为0.25 mol/L和硫酸铜质量浓度为1.2 g/L时，无需高温热处理，即获得了均匀性和致密性俱佳的铜镀层，可满足覆铜板的使用要求。
• Select
  钛酸酯偶联剂表面改性纳米氢氧化铝阻燃剂的工艺

  王艳飞, 郭尧, 张艳维, 宋海香, 牛永生, 张红松

  表面技术. 2017, 46(4): 217-221. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.035

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 以化学键合法替代传统物理包覆法改性纳米氢氧化铝（Nano-ATH）阻燃剂，改善其在有机高聚物中的分散稳定性和相容性。方法 以钛酸酯偶联剂UP-311湿法表面改性Nano-ATH，运用正交实验的方法，研究改性剂用量、改性温度、改性时间对Nano-ATH粒径的影响，并通过红外光谱、粒度及Zeta电位等分析手段对最佳改性条件下制备的Nano-ATH的改性效果进行评价。结果 最佳改性条件为：改性剂用量3%（占Nano-ATH质量的百分比），改性温度75 ℃，改性时间30 min，钛酸酯偶联剂与Nano-ATH以化学键结合。结论 Nano-ATH的表面性能由亲水疏油变为亲油疏水，达到了对Nano-ATH阻燃剂改性修饰的目的。
• Select
  钛基镍钴合金电极的制备及析氢性能

  闫巍, 余智勇, 宋海燕, 李新杰, 宋军杰

  表面技术. 2017, 46(4): 222-227. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.036

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 降低电极的析氢过电位，提高析氢性能，从而降低电解水制氢的成本，促进氢储能技术的发展。方法 通过异相共沉积法，制备了镍钴合金电极。利用场发射扫描电镜（SEM）、电化学交流阻抗（EIS）对纯镍电极及镍钴合金电极进行表征，采用阴极极化曲线（LSV）探究了电沉积液中Ni/Co元素的比例、电沉积电位及电沉积时间对镍钴合金电极析氢性能的影响。结果 SEM结果揭示了纯镍电极及镍钴合金电极表面分别是粒径约为100 nm左右的镍颗粒和镍钴颗粒。EIS结果说明了镍钴合金电极的导电性能优于纯镍电极。此外，纯镍电极、镍钴合金电极的阴极极化曲线测试表明在电流密度为30 mA/cm2时，镍钴合金电极的析氢过电位比纯镍电极降低55 mV，降低了近20%。结论 通过异相共沉积法制备镍钴合金电极，制备方法简单、方便、快速，其析氢性能优于纯镍电极。镍钴合金电极的最优制备工艺条件为：NiSO4?6H2O 27 g/L，CoSO4?7H2O 3 g/L，H3BO3 10 g/L，Na2SO4 10 g/L，柠檬酸10 g/L，十二烷基硫酸钠0.1 g/L，pH值4.0，电沉积电位?1.3 V，电沉积时间10 s。
• Select
  几种氨基酸类缓蚀剂在铁表面吸附的第一性原理研究

  郭雷, 沈珣, KAYA Savas, 石维, 朱艳丽

  表面技术. 2017, 46(4): 228-234. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.037

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 氨基酸是一类重要的环境友好型金属有机缓蚀剂，研究缓蚀剂分子在金属表面的吸附行为，对深入理解缓蚀机理及设计新型缓蚀剂分子有重要的理论意义。方法 基于第一性原理框架下的原子轨道线性组合方法，采用Dmol3软件研究了甘氨酸、丙氨酸和亮氨酸三种分子在铁表面的吸附行为。首先对铁晶体表面的形貌学参数进行了计算，然后选取合适的晶面作为吸附表面。最后通过计算三种分子在铁表面的吸附能和分波态密度等参数分析缓蚀机制。结果 铁的三种常见晶面中，Fe(110)面为最佳吸附表面。三种氨基酸分子在Fe(110)表面呈竖直型吸附构型，甘氨酸、丙氨酸和亮氨酸的吸附能绝对值大小分别为2.233、2.254、2.472 eV，这与其实验缓蚀效率大小顺序相一致。结论 缓蚀剂分子吸附可导致金属基底的功函数减小。Hirshfeld电荷分析表明，吸附过程中存在从氨基酸分子到Fe(110)表面的电子转移现象。态密度分析表明，氨基酸分子中的活性原子与铁表面原子形成了共价键，键能的大小对缓蚀剂分子的缓蚀效率起决定性作用。
• Select
  Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

  农毅, 邱长军, 杨育洁, 刘赞

  表面技术. 2017, 46(4): 235-239. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.038

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 分析研究Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法 以纯Ti粉末、FeAl粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末，在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层。试样在500 ℃，流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验，分别采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果 在CLAM钢基材表面制备的Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好，涂层物相成分保持稳定，截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透；而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象，生成结构疏松的Fe3O4氧化层，铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论 通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定，具有良好的适用性，能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。
• Select
  Ni-P/Ni-Zn-P双层复合镀层制备及耐蚀性的研究

  赵丹, 徐旭仲, 刘亭亭

  表面技术. 2017, 46(4): 240-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.039

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提高金属材料在海洋环境下的耐蚀性。 方法 采用化学镀方法在Q235碳钢表面施镀Ni-Zn-P合金镀层和Ni-P/Ni-Zn-P双层复合镀层，采用扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）对镀层表面形貌和断面成分进行了分析。结果 Ni-P/Ni-Zn-P双层复合镀层相对于Ni-Zn-P合金镀层胞状组织更加均匀平滑，胞与胞的边界结合更加连续致密。Ni-Zn-P合金镀层断面厚度为6.5 μm左右，锌和磷的质量分数分别约为4%和14%。Ni-P/Ni-Zn-P双层复合镀层断面总厚度约7.5 μm，内层镀层的厚度约2.3 μm，磷的质量分数约为9%；外层镀层厚度约5.2 μm，锌和磷的质量分数分别约为5%和11%。在5%NaCl溶液中腐蚀144 h后，Ni-Zn-P合金镀层遭到了严重的破坏，有许多裂纹，而Ni-P/Ni-Zn-P双层复合镀层仍然连续完整，没有严重的破损，只是局部腐蚀，这说明双层镀层更耐蚀。结论 Ni-P/Ni-Zn-P双层复合镀层腐蚀速率明显低于Ni-Zn-P合金镀层，相对于Ni-Zn-P合金镀层耐蚀性更好。
• Select
  硫酸介质中桂花果提取液对Q235钢的缓蚀作用

  文家新, 何建新, 刘云霞, 周永福

  表面技术. 2017, 46(4): 246-251. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.040

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究在0.5 mol/L硫酸溶液介质中，桂花果提取液（OFFE）对Q235钢的缓蚀作用及机理。方法 通过失重法和极化曲线、电化学阻抗谱等电化学方法研究了桂花果提取液对Q235钢在0.5 mol/L硫酸溶液介质中的缓蚀性能，考察了25 ℃下桂花果提取液浓度对缓蚀效率的影响，并对缓蚀机理进行了探讨。结果 以95%的乙醇为溶剂浸提制备的桂花果提取液在0.5 mol/L硫酸介质中对Q235钢具有良好的缓蚀性能，缓蚀效率随其质量浓度的增加而增大，当其浓度达到10 g/L时，其缓蚀效率可达91.48%。电化学测试结果表明，桂花果提取液为混合型缓蚀剂，主要通过抑制阴极析氢过程来减缓Q235钢的腐蚀，缓蚀机理为“几何覆盖效应”，其有效缓蚀成分在Q235钢表面的吸附符合Langmuir等温式，吸附平衡常数为1.09 L/g。结论 在0.5 mol/L的硫酸介质中，桂花果提取液对Q235钢具有明显的缓蚀作用，是一种有广泛应用前景的天然绿色缓蚀剂。
• Select
  ZL702A铝合金构件微动疲劳寿命预测研究

  蔡强, 张翼, 李闯, 邹润

  表面技术. 2017, 46(4): 252-257. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.041

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探讨ZL702A铝合金的微动损伤机理，寻找适合的微动疲劳寿命预估模型。方法 以ZL702A铝合金为研究对象，设计方足桥-试件微动模拟件进行微动疲劳实验，用4XC-PC金相显微镜观察断裂试件表面的磨损形貌，探讨微动损伤机理。建立方足桥-试件有限元模型，编程计算剪应变幅、法向正应力、相对滑移距离等微动特征参数，分别运用FS、KBM、McDiarmid以及Ruiz参数预测ZL702A铝合金微动疲劳寿命。结果 疲劳裂纹主要在局部塑性区成核，剪切应变可以加速裂纹核的形成，疲劳裂纹增长是裂纹尖端剪切带不断聚合的过程，裂纹面上的法向应力/应变使这种聚合加速。法向载荷保持不变，随着最大轴向力的增大，微动损伤增大。4种微动疲劳寿命预估模型的结果表明，微动损伤在试件接触区边缘最大，容易萌生微动裂纹，与实验值一致。微动疲劳寿命预测结果表明，Ruiz参数预测结果与实验结果误差在2倍公差带因子范围内，最接近实验值。结论 微动磨损区分为粘着区、混合区、滑移区，在混合区边界上最容易发生塑性变形，萌生微动疲劳裂纹，用Ruiz参数预测ZL702A铝合金的微动疲劳寿命是可行的。
• Select
  大粒径SiO2磨粒固结磨具加工蓝宝石试验研究

  王洁, 袁巨龙, 吕冰海, 吕迅, 曹霖霖, 彭超飞

  表面技术. 2017, 46(4): 258-263. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.042

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 验证大粒径（>30 μm）SiO2磨粒固结磨具加工蓝宝石晶片的有效性，优化磨具配方，为实现蓝宝石晶片高效、高质量、低成本加工提供有效参考。方法 制作不同配方的氯氧镁结合剂SiO2固结磨具加工蓝宝石，以去除率、表面粗糙度为评价指标，研究磨粒粒度、结合剂比例、磨粒含量对加工效果的影响。结果 6种不同粒径（均>30 μm）的SiO2磨粒固结磨具加工蓝宝石，表面粗糙度均有改善，粒径越小，改善效果越好。结合剂中，活性MgO、MgCl2和H2O三者的摩尔比会影响去除率和粗糙度。磨具磨粒的含量高，去除率高，粗糙度小。结论 氯氧镁结合剂中，活性MgO:MgCl2:H2O的摩尔比为7:1:16，325# SiO2为磨粒，磨粒质量占结合剂质量的60%，制作磨具加工蓝宝石，转速210 r/min，加载0.4 MPa，加工3 h，去除率为平均17 μm/h，表面粗糙度Ra由初始平均345 nm改善至平均9 nm。
• Select
  基于灰色关联度的埋地管道检测数据分析

  陈健飞, 王孟, 江文军, 陈丽娜, 王安泉, 丛雪明

  表面技术. 2017, 46(4): 264-269. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.043

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 通过对胜利油田技术检测中心2014和2015年检测的管道数据进行调研、分析，找出影响管道防腐层质量的主要因素。方法 利用灰色关联度分析方法，以差劣等级防腐层长度占管道长度的比例为参考序列，分析了运行年限、运行温度、操作压力、土壤埋深以及土壤电阻率等因素对其影响程度。结果 通过对数据的分析，发现运行温度和运行年限与防腐层质量的关联度较大，并分别分析了这两个因素对防腐层质量的影响规律。结论 油田防腐层质量的关联度排序是：工作温度>运行年限>埋深>土壤电阻率>运行压力。通过分析得出，在工作温度为50~70 ℃的管道中，防腐层的差劣等级所占的比例较大，在管道检测时应重点检测该温度范围内的管道防腐层。运行年限超过20年的管道，差劣等级的防腐层所占比例直线上升，管道防腐层老化严重，检测管道时应该缩短检测周期，及时对防腐层破损处进行合理维修。
• Select
  某新型清洗剂在弹药弹筒表面漆膜清洗上的应用

  张武, 胡延臣, 李松成

  表面技术. 2017, 46(4): 270-273. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.044

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 用某新型清洗剂代替酒精、汽油应用于弹药弹筒表面漆膜清洗。方法 选取先进、可靠、安全环保的某新型清清洗剂，应用于弹药弹筒表面漆膜中间过程中漆膜上的油污、汗渍、红丹、记号笔、药粉等污物的清洗。通过对弹药弹筒表面漆膜的特点、漆膜上各类污渍的组成以及对漆膜中间清洗工艺过程进行分析，同时针对上述特点，拟定清洗剂选用原则，结合清洗剂的组成、特点、除污机理，通过对清洗剂进行应用试验，从清洗剂安全性能、清洗后漆膜附着力性能、清洗后漆膜耐盐雾性能、清洗剂的清洗效果、清洗剂的挥发速度、清洗剂气味等几个方面进行试验。结果 某新型清洗剂具备清洗效果好、挥发速度快、清洗效率高等优点，清洗后对弹药弹筒表面漆膜无影响，满足弹劳逸结合漆膜清洗质量要求。结论 某新型清洗剂可以代替酒精和汽油在弹药弹筒表面漆膜清洗上进行应用，具有环保、无毒等特点，在弹药弹筒表面漆膜清洗应用领域具有推广意义。