2017年, 第46卷, 第7期　
刊出日期：2017-07-20

  

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专题——复合涂层及其制备技术
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  多弧离子镀制备CrAlSiN/TiAlSiN纳米涂层的结构和性能研究

  李娜, 韩滨, 左文彬, 王泽松, 柯贤文, 付德君

  表面技术. 2017, 46(7): 1-6. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.001

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  目的 研究调制周期对CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层结构和力学性能的影响。方法 采用多弧离子镀技术，以AlCrSi靶和AlTiSi靶作阴极弧靶材料，通过改变衬底的转速（转速分别为2、4、6、8 r/min）来调整涂层结构的周期，制备不同调制周期CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层。用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜，测量了涂层的组织结构、化学成分、表面及截面形貌，用显微硬度计、划痕试验仪和摩擦仪测量了不同调制周期的涂层的力学性能。结果 不同转速下，CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层具有相同的晶相结构，包含CrAl、CrN和TiN，其中Al元素几乎全部固溶在CrAl相中。Si元素在涂层中以非晶相的形式存在或被非晶化合物所包裹。随着转速的增大，复合涂层的硬度呈现先增大后减小的趋势，而摩擦因数与均方根粗糙度则呈现出先减小后增大的趋势，即硬度越大，摩擦因数和均方根粗糙度越小。结论 CrAlSiN/TiAlSiN纳米复合涂层的硬度和摩擦因数受调制周期的影响较大。当转速为6 r/min时，制备的涂层具有最大的显微硬度（38 GPa）和最小的摩擦因数（0.375）。
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  结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

  白林, 陈登福, 刘鹏, 龙木军, 段华美, 俞晟

  表面技术. 2017, 46(7): 7-12. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.002

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  目的 提高连铸坯质量，延长结晶器的服役时间，节约铜资源。方法 采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al2O3纳米复合镀层，并通过扫描电镜（SEM）观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al2O3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果 在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加，镀层的硬度先升高后降低，且当纳米颗粒添加量为40 g/L时，复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在，随着电流密度和镀液温度的变化，纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下，纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7，纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论 在Ni基镀层中加入纳米Al2O3材料，能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。
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  一种基于层层自组装的新型EPS防腐蚀复合涂层

  许萍, 高飞, 翟羽佳, 汪长征, 张雅君, 魏智刚, 黄俊杰

  表面技术. 2017, 46(7): 13-19. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.003

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  目的 探索EPS复合涂层的制备方法，并对其防腐蚀效果进行验证。方法 将层层自组装技术（LbL）引入EPS复合涂层的制备中，利用纳米SiO2、PAH聚合弱电解质与EPS之间的静电吸附作用，制备稳定、均匀的复合涂层,采用Zeta电位、平均粒径、腐蚀失重、电化学、SEM、XRD等测试涂层稳定性和防腐蚀效果。结果Zeta电位、溶液平均粒径测试、腐蚀失重实验和电化学实验结果表明，当纳米SiO2溶液中SiO2质量分数为1.5%、溶剂中乙醇质量分数为30%，PAH溶液中PAH质量浓度为2 mg/mL，EPS溶液中EPS质量浓度为200 mg/L，浸涂层数n=7时，涂层防腐蚀效果最为持久、高效、稳定。与碳钢和只浸涂EPS的碳钢相比，浸涂有LbL的碳钢15 d腐蚀期后的腐蚀产物排列最为致密、有规律，且腐蚀电流密度变化最为平稳，具有最低电流密度和最大交流阻抗。结论 得出了基于LbL的EPS复合涂层最优参数及制备方法，与碳钢和只浸涂EPS的碳钢相比，浸涂LbL的碳钢防腐蚀效果最好。
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  钨极氩弧熔覆原位自生铁基复合涂层组织与性能

  赵迪, 马宁, 张柯柯, 杨跃

  表面技术. 2017, 46(7): 20-25. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.004

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  目的 以钨极氩弧作为热源，在Q235钢表面原位自生铁基复合涂层。方法 以铁粉、铁基合金粉（G302）、B4C粉末作为预置合金粉，设置两种粉末质量比Fe:B4C=15:1（记为S1）、G302:B4C=8:1（记为S2），在Q235钢表面原位合成铁基复合涂层。对涂层进行一系列组织性能表征，利用扫描电镜（SEM）分析涂层的显微组织，采用X射线衍射仪（XRD）分析涂层的物相组成，利用MHV-2000型数字式显微硬度计测量熔覆试样显微硬度的变化。结果 在试样S1和S2中，涂层与基体呈现良好的冶金结合，在结合界面处没有气孔、裂纹等缺陷。通过XRD分析可知，预置合金粉末发生了化学反应且反应比较充分，没有B4C剩余。试样S1中的增强相主要由Fe2B、Fe7C3、Fe3C组成，试样S2中的增强相主要由Cr-Fe、(Cr,Fe)7C3、(Fe,Cr)2B组成。试样S1中的硼化物及碳化物呈不连续网状分布；试样S2中的网状结构减弱，出现了块状和短棒状结构。试样S1和S2基体至涂层的显微硬度呈梯度变化，且涂层的显微硬度明显比基体高，S2中涂层的显微硬度达到1200HV0.1，约是基体硬度的6倍。结论 利用上述预制合金粉可以原位合成铁基复合涂层。随着硼元素含量的提高以及Cr元素的加入，有助于改善硼化物形态，使其由网状结构向块状转变。原位生成复合陶瓷增强相均匀分布在铁基体上，涂层硬度显著提高。
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  水性聚苯胺/海泡石/丙烯酸乳液复合防腐蚀涂层研究

  陈宇, 潘正凯, 陈均

  表面技术. 2017, 46(7): 26-31. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.005

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  目的 研究水性聚苯胺/海泡石/丙烯酸乳液复合防腐涂层在NaCl溶液中对马口铁的防腐效果。方法 采用原位化学氧化聚合方法，制备了聚苯胺/海泡石复合材料，并以丙烯酸乳液为成膜物质，制备了水性聚苯胺/海泡石/丙烯酸乳液复合防腐蚀涂层材料。通过扫描电镜和EDX对聚苯胺/海泡石复合材料的结构和形貌进行了表征。利用电化学交流阻抗谱、塔菲尔曲线和硫酸铜点滴试验，研究了海泡石/苯胺投料比、聚苯胺/海泡石复合材料用量、磷酸浓度等对复合涂层防腐性能的影响。结果 扫描电镜观察显示，苯胺/海泡石复合材料具有纤维状结构。电化学测试及硫酸铜点滴试验表明，当海泡石/苯胺投料比为6:10、聚苯胺/海泡石复合材料用量为0.2%、磷酸浓度为0.1 mol/L时，其腐蚀电流密度为1.013?10?6 A/cm2，腐蚀电位为?0.385 V，极化电阻为14 350.8 Ω，耐硫酸铜腐蚀时间为275 s，防腐效果最佳。结论 当海泡石/苯胺投料比为6:10、聚苯胺/海泡石复合材料用量为0.2%、磷酸浓度为0.1 mol/L时，水性聚苯胺/海泡石/丙烯酸乳液复合防腐涂层对马口铁具有最佳的防腐效果。
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  纳米Al2O3对电刷镀Ni-P复合镀层耐蚀性能的影响

  周宏明, 胡雪仪, 李荐

  表面技术. 2017, 46(7): 32-38. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.006

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  目的 为延长油墨刮刀的使用寿命，提高刮刀的耐蚀性能。方法 采用电刷镀方法在高碳钢基体表面制备了Ni-P镀层和共沉积纳米Al2O3的Ni-P/Al2O3复合镀层。通过动电位极化曲线、腐蚀失重曲线和交流阻抗谱等方法研究了Ni-P镀层和Ni-P/Al2O3复合镀层在3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为，采用扫描电子显微镜和能谱仪对两种镀层腐蚀前后的显微组织和成分进行分析。结果 纳米Al2O3在Ni-P镀层中的共沉积，使镀层的腐蚀电位由?0.318 V正移到?0.237 V，自腐蚀电流密度由6.04 μA下降到5.75 μA，这是因为纳米Al2O3标准电位比Ni更正，在镀层中的均匀分布能使腐蚀电位正移，在腐蚀过程中形成Ni-P合金作为阳极、Al2O3粒子作为阴极的腐蚀微电池，促进阳极极化。共沉积纳米Al2O3后，Ni-P/Al2O3复合镀层的电化学反应电阻Rct值由1.066×104 Ω?cm2增大至2.864×104 Ω?cm2，双层电容CdI值由43.45 μF/cm2下降到27.36 μF/cm2。与Ni-P镀层相比，Ni-P/Al2O3复合镀层表面结构更致密，缺陷更少，在腐蚀过程中，P和O元素在Ni-P镀层表面富集形成钝化膜，抑制腐蚀的进行。结论 共沉积Al2O3纳米颗粒能有效改善Ni-P镀层的耐蚀性能。
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  热喷涂Cr/Al2O3复合粉末的制备及性能研究

  崔珊, 周亮, 昌花婷, 高希贤, 田小伟

  表面技术. 2017, 46(7): 39-44. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.007

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  目的 获得热喷涂用包覆型Cr/Al2O3复合粉末的制备工艺，探究工艺参数对热喷涂粉末结构及性能的影响规律。方法 将纳米Al2O3水分散液与粘结剂混合润湿形成胶状液体，然后使其在核心粒子Cr表面团聚直接得到陶瓷相包覆金属相的复合颗粒，确定最佳制备工艺参数，并通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和霍尔流速与松装密度计研究工艺参数对复合粉末结构和性能的影响。结果 在核-壳结构复合粉末制备过程中，加入一定量的粘结剂和减少包覆次数可以改善包覆效果，最终制得的包覆型颗粒壳层厚度可以达到25 μm。随着Cr含量的增大，包覆效果有所下降，但粉末流动性变好，松装密度值提高。初始Cr粒度增大，包覆效果增强，颗粒球形度改善，但流动性和松装密度变化不大。结论 机械包覆Cr/Al2O3复合粉末的最佳制备工艺参数为加入质量分数为5%的粘结剂进行一次包覆，该方法制得的复合粉末粒度分布均匀，流动性和松装密度值良好，适合热喷涂。
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  等离子喷涂制备C/C复合材料SiC涂层的驻点烧蚀性能

  孙乐, 王成, 孟广慧, 宗彦旭, 吴坤尧, 丁旭

  表面技术. 2017, 46(7): 45-50. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.008

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  目的 在C/C复合材料表面制备SiC涂层，提高C/C复合材料抗烧蚀性能。方法 采用真空等离子喷涂技术在C/C复合材料表面制备纯Si涂层，在惰性气氛保护下对涂层高温热处理，纯Si涂层与C元素在高温下反应，原位生成SiC涂层。利用电弧加热器在不同烧蚀温度下，分别考核涂层的驻点烧蚀性能，并采用OM、SEM、EDS和XRD等对烧蚀前后的微观形貌和物相成分进行分析。结果 在C/C复合材料表面制备了致密的SiC涂层，涂层中没有明显的裂纹存在，并在涂层下方产生较深的渗透区域，深度超过涂层厚度。制备的SiC涂层在1400 ℃下烧蚀50 s，涂层完整，具有良好的驻点烧蚀性能；在1600 ℃和1650 ℃下烧蚀50 s，涂层部分剥落，C/C复合材料基体产生烧蚀。结论 SiC涂层在高温下氧化成SiO2玻璃态膜，并覆盖在C/C复合材料表面，对基体具有良好的保护作用。随着烧蚀温度的提高，在超音速气流的冲刷下，由于热膨胀系数不匹配和SiC主动氧化的原因，涂层在烧蚀面边缘出现剥落，且剥落现象越来越严重，涂层失去对C/C基体的保护作用，烧蚀性能下降。
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  La掺杂的SnO2-Sb中间层对钛基IrO2+Ta2O5电极性能的影响

  庞海丽, 蒙鹏君, 杨莹, 张红瑛

  表面技术. 2017, 46(7): 51-56. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.009

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  目的 改善Ti/IrO2+Ta2O5涂层电极的析氧电催化性能。方法 用热分解法在钛基材上制备了La掺杂的SnO2-Sb中间层，并以此作为基体涂覆IrO2+Ta2O5活性层，制备了Ti/SnO2-Sb-La/IrO2+Ta2O5涂层电极。采用扫描电子显微镜（SEM）、能量散射能谱（EDS）及X-射线衍射光谱（XRD）技术分别分析了中间层和活性层的表面形貌、元素组成及晶相结构。采用线性扫描伏安曲线（LSV）和强化寿命测试方法在硫酸溶液中分别研究了Ti/SnO2-Sb-La/IrO2+Ta2O5涂层电极的析氧电催化活性和使用稳定性。同时，考察了La的掺杂比例对Ti/SnO2-Sb-La/IrO2+Ta2O5电极强化寿命的影响。结果 相对未掺杂La的中间层，掺杂La后的中间层表面裂纹减少，有更高的析氧过电位和更低的析氧电流密度。La掺杂对活性层的表面形貌和晶相结构基本没有影响，但电极的析氧电流密度有所提高。通过测试不同La掺杂比例涂层电极的强化寿命，发现La最佳掺杂比例为nLa: nSn =0.5:100。和未掺杂La涂层相比，La最佳掺杂比例涂层电极的强化寿命提高了22.8%。结论 相对于未掺杂的Ti/SnO2-Sb/IrO2+Ta2O5电极，La掺杂后的Ti/SnO2-Sb-La/IrO2+Ta2O5涂层电极析氧电催化活性和强化寿命都得到改善。
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  基体预热温度对涂层表面形貌及残余应力影响的数值模拟

  渠志刚, 贺辛亥, 刘江南, 邢圆圆, 钟鹏

  表面技术. 2017, 46(7): 57-64. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.010

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  目的 为了更好地研究分析不同的基体预热温度对所制备涂层质量的影响。方法 采用求解热传导和能量方程，运用有限体积FVM法、流体体积跟踪法VOF追踪熔滴自由表面，建立熔滴撞击基体的三维几何模型，模拟了层片形成过程，分析不同基体预热温度对层片表面形貌的影响以及熔滴内部液滴形态变化的过程，在上述基础上，继续模拟第2个熔滴撞击在已凝固层片，从而形成涂层，进一步分析了不同基体预热温度对涂层表面形貌和残余应力的影响规律。结果 随着基体预热温度的提高，沉积物与基体之间的温度梯度减少，有利于熔滴的铺展，铺展时间变长，气体的排放更顺畅，层片中的孔隙率降低，且层片铺展厚度随温度的提高而逐渐降低，而铺展半径逐渐增大，沉积物形貌更接近圆盘状。随着基体预热温度的提高，最终涂层形貌都是边缘厚、中间薄，但涂层中央的致密程度不断提高，且组织中的孔隙量越来越低。结论 基体预热温度需处在一个范围，涂层的残余应力才会有一个最优值，使得涂层与基体有比较好的结合强度。
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  铝硅聚苯酯封严涂层全尺寸刮磨实验

  乔家科, 孙波, 丁坤英, 张鹏, 廖智豪, 王继恒

  表面技术. 2017, 46(7): 65-69. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.011

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  目的 研究航空发动机气路密封配副中铝硅聚苯酯封严涂层的摩擦磨损性能。方法 利用等离子喷涂技术制备铝硅聚苯酯封严涂层试样，采用特定台架刮磨实验装置，对低温封严涂层的可磨耗性能的失效机理进行研究，利用3D激光共聚焦显微镜和扫描电镜，分别观察了低硬度、中间硬度、高硬度的封严涂层在低、高刮磨转速条件下的刮痕表面形貌及表面粗糙度。结果 低刮磨速度下，3种硬度涂层的刮痕截面轮廓深度分别为150、350、360 μm，表面粗糙度依次为16.236、22.155、47.300 μm；高速刮磨下，涂层的刮磨深度均明显增加，依次为280、570、570 μm。结论 不同硬度涂层展现出不同的刮磨机理，低硬度涂层（HR15Y 45）的刮磨机理主要是粘着磨损，中间硬度涂层（HR15Y 60）以微观切削为主，高硬度涂层（HR15Y 75）展现出腐蚀磨损和磨粒磨损机理。相较硬度对涂层性能的影响，叶尖线速度对刮痕深度起主导作用，高刮磨速度时，刮痕深度明显增加。刮痕表面粗糙度和轮廓深度是衡量涂层性能好坏的重要指标。
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  热障涂层陶瓷层/TGO界面开裂行为的有限元模拟

  刘洲庠, 于金鑫, 李强

  表面技术. 2017, 46(7): 70-76. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.012

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  目的 更好地理解热障涂层在热循环条件下的失效行为。方法 采用有限元方法引入了内聚力模型，研究热障涂层在多次热循环条件下的界面开裂行为，并且考虑了陶瓷层厚度和粘结层厚度对界面开裂行为的影响。结果 涂层最先在陶瓷层/TGO层界面的波峰与波谷之间开裂，此外在界面波谷处也存在开裂现象。当陶瓷层厚度在300~500 μm范围内，界面裂纹的平均长度随陶瓷层增厚而增长，裂纹密度也随之增加。粘结层厚度为50 μm时，界面裂纹的平均长度为15 μm；当厚度增加到100 μm时，界面裂纹平均长度减少到10 μm；而厚度为150 μm时，界面裂纹平均长度又提高至12 μm。当粘结层与陶瓷层厚度比在0.2~0.4的范围内时，陶瓷层/TGO层界面上的最大拉应力最小。结论 陶瓷层厚度和粘结层厚度对热障涂层界面开裂行为的影响极大，小厚度陶瓷层以及当粘结层与陶瓷层厚度比在0.2~0.4的范围内时，热障涂层具有更好的抗界面开裂能力。粘结层厚度不宜过大，超过一定厚度时反而会降低涂层的抗界面开裂能力。计算结果与文献报道的结果相近，证明了模拟结果的准确性。
膜层材料与技术
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  二相系涂层液溶剂扩散数值模拟进展

  张楠楠, 郑振荣, 韩晨晨, 赵晓明

  表面技术. 2017, 46(7): 77-84. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.013

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  为了预测二相系涂料成膜过程中溶剂浓度的变化以及最终的成膜质量，建立二相系涂层液溶剂扩散系数的模型以及二相系涂层液干燥过程的模型并进行数值模拟，对于指导涂层的制备及优化设备构造具有非常重要的意义。综述了近年来关于计算溶剂-聚合物涂层液二相系统中溶剂扩散系数的数学模型，以及建立溶剂-聚合物涂层液干燥模型进行数值模拟的进展，并分析了目前关于溶剂扩散系数模型与溶剂-聚合物二相系涂层干燥模型及数值模拟研究中存在的问题。提出在创建二相系涂层干燥模型时，要更加全面地考虑基体与涂层液的性质、涂膜收缩率以及涂膜温度变化等因素，进一步完善涂层干燥模型，提高模拟计算的准确度。对溶剂扩散系数模型与溶剂-聚合物二相系涂层干燥模型，分别提出了有效的实验验证方法，为验证模型的准确性提供了可能。预测溶剂-聚合物涂层液二相系在烘干过程中溶剂的扩散行为，可增强对涂层成膜过程的认识，且有益于节能环保地进行涂层产品的设计及涂层工艺的优化。
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  硫酸盐体系电沉积镍钨合金工艺研究

  李林超, 胡会利, 刘爽

  表面技术. 2017, 46(7): 85-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.014

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  目的 探究硫酸盐体系镀液中柠檬酸浓度、钨酸钠浓度及镀层热处理工艺，对镍钨合金镀层中钨含量、镀层硬度、镀层微观形貌和物相组成的影响。方法 采用合金电沉积方法，以低碳钢为基体，在不同成分的镀液中制备了一定厚度的镍钨合金镀层，然后用不同的热处理工艺进行后处理。用扫描电镜（SEM）及其自带的EDS能谱观察镀层的微观形貌，检测镀层的钨含量。使用X射线衍射（XRD）分析镀层的物相组成、晶粒大小和晶格畸变情况。使用显微硬度计对合金镀层的硬度进行了测试。结果 随着镀液中钨酸钠浓度的增大或者柠檬酸浓度的减小，镀层中的钨含量提高，晶粒尺寸减小，维氏硬度增大。热处理氛围对镀层硬度的影响不大，但会改变镀层微观形貌，镀层硬度随热处理温度先增大后减小，也随保温时间先增大后减小。结论 当镀液中含有钨酸钠45 g/L，柠檬酸45 g/L，电镀完成后将镀层在400 ℃氩气保护下热处理1.5 h，得到的镀层是以镍为溶剂、钨为溶质的置换型固溶体Ni17W3，其具有表面平整、无裂纹，硬度达894HV0.1的优良性能。
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  沉积时间对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(7): 91-96. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.015

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  目的 提高镁合金的耐蚀性和耐磨性。方法 以AZ91D镁合金为基体，采用SiC颗粒质量浓度为3 g/L的Ni-P化学镀溶液，在其表面沉积不同时间，制备Ni-P-SiC复合镀层。通过扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度测试、粗糙度仪、电化学腐蚀和磨损等试验来分析和评价Ni-P-SiC复合镀层的厚度、表面粗糙度、显微硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能。结果 Ni-P-SiC复合镀层的厚度和表面粗糙度随沉积时间增加而增加，沉积时间为150 min时，镀层厚度可达53 μm，表面粗糙度为2.5 μm。沉积时间为120 min时，镀层的显微硬度最高，为641HV，此时复合镀层的耐蚀性和耐磨性最好，自腐蚀电位高达?0.73 V，腐蚀电流密度为0.78 μA/cm2，磨损体积最小，为1.04×10?3 mm3。与AZ91D镁合金基体相比，沉积复合镀层后的样品更耐蚀，说明复合镀层有效改善了镁合金基体的耐蚀性。结论 沉积时间对Ni-P-SiC复合镀层的性能有一定影响，在沉积时间为120 min时获得的复合镀层具有较好的耐蚀性和耐磨性。
表面摩擦磨损与润滑
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  几种添加剂在锂基润滑脂中的极压协同性能及表面摩擦行为研究

  辛永亮, 胡建强, 杨士钊, 郭力, 张健健

  表面技术. 2017, 46(7): 97-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.016

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  目的 通过优化不同添加剂复配比例以提高润滑脂的极压性能。方法 采用三阶单纯形-重心设计法，将二烷基二硫代氨基甲酸锑（SbDTC）、二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）和硫化异丁烯（SE）3种添加剂按不同比例形成10种配方，利用梯姆肯摩擦试验机评价不同添加剂配方在三种基础润滑脂中的极压性能和适应性，从而筛选具有极压协同效应的配方，并通过X射线光电子能谱仪（XPS）对磨斑表面反应膜的元素化学状态和深度分布进行分析。结果 配方1—7均能不同程度地改进3种基础润滑脂的极压性能，尤其在环烷基基础油的锂基润滑脂（N-Li）中具有较好的适应性。其中，配方5（SbDTC与SE等比例复配）在基础润滑脂的极压性能最好，梯姆肯OK值达到315 N，XPS测得其反应膜厚度为20~30 nm，反应膜中的Sb、S含量较高；配方6（ZDDP与SE等比例复配）在基础润滑脂中的极压性能较差，OK值在135 N以下，表现出对抗作用。配方8—10中改变3组分复配比例后，不同配方的极压性能差异比较大，其中SbDTC浓度比例越高，对改进润滑脂极压性能的效果越明显。结论 3种添加剂的复配比例对其极压性能的影响较大，其中SbDTC与SE和 ZDDP等比例复配后，具有良好的极压协同性能。添加剂的极压性能与摩擦表面形成的润滑膜厚度和活性元素的含量相关，尤其是表面Sb、S元素含量高低对极压性能影响较大。
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  火焰喷涂和等离子喷涂FeCrBSi涂层及其防滑和耐磨性能研究

  吴庆丹, 刘黎明, 徐海峰, 肖金坤, 张超

  表面技术. 2017, 46(7): 104-109. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.017

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  目的 采用大气等离子喷涂（APS）和火焰喷涂（FS）在304不锈钢基体上制备FeCrBSi涂层，并对比研究两种工艺制备涂层的防滑和耐磨性能。方法 通过光学显微镜、场发射扫描电镜和X射线衍射仪对涂层的显微形貌和结构进行分析，通过维氏硬度计测试涂层的显微硬度。采用摩擦磨损试验机和三维光学显微镜，测量涂层在干摩擦条件下的摩擦系数和磨损量。结果 两种喷涂方法制备的涂层多孔，在喷涂过程中极少发生氧化。与火焰喷涂涂层（749HV0.1）相比，大气等离子喷涂涂层（837HV0.1）具有更高的维氏硬度值。在摩擦试验中，火焰喷涂涂层的磨损率为(38.63±2.37)×10?6 m3/(N?m)，而大气等离子喷涂涂层的磨损率为(9.5±0.49)×10?6 m3/(N?m)，但两种涂层的摩擦系数区别较小，在频率2 Hz、载荷10 N的条件下的摩擦系数为0.6～0.7。结论 两种涂层的磨损机制均为疲劳磨损，喷涂态FeCrBSi涂层具有较好的防滑耐磨性能，且大气等离子喷涂涂层性能优于火焰喷涂涂层。
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  热处理对Ni-TiN纳米复合镀层结构和性能的影响

  贾卫平, 姚井龙, 吴蒙华, 王元刚, 李霖泰, 雍帆

  表面技术. 2017, 46(7): 110-116. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.018

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  目的 进一步提高脉冲-超声电沉积Ni-TiN纳米复合镀层的显微硬度，改善镀层的耐磨性。方法 利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损仪器，对经200～600 ℃热处理后Ni-TiN纳米复合镀层的表面形貌、内部组织结构、显微硬度和磨损性能进行检测，研究了热处理方式对复合镀层的表面形貌、晶相组织、显微硬度和耐磨性的影响。结果 经300 ℃保温1.5 h后的镀层表面最为平整和光滑。同时镀层开始实现非晶态向晶态演变，并且镀层硬度最高，其值高达815HV。随热处理温度的升高，镀层晶粒变大，表面平整度降低。经600 ℃热处理，保温1.5 h后，镀层的耐磨性最佳，磨损量仅为13.2 mg。结论 经热处理之后，镀层硬度得到一定程度的提高，主要是TiN纳米粒子起到弥散和细晶强化作用。耐磨性得到有效改善，主要是由于镀层韧性、镀层和基体间的结合力得到提高，镀层形成一层致密的氧化膜的原因。
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  放电等离子烧结铁基非晶涂层的滑动与冲蚀磨损性能

  顾鹏, 纪秀林, 鲍亚运, 郑鼎聪

  表面技术. 2017, 46(7): 117-121. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.019

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  目的 研究放电等离子烧结的Fe48Cr15Mo14Y2C15B6非晶涂层在滑动和冲刷条件下的耐磨性。方法 利用放电等离子烧结（SPS）技术，制备Fe基非晶态合金涂层。通过滑动磨损实验和冲蚀磨损试验，分别评价非晶涂层的滑动磨损性能和冲蚀磨损性能，并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析非晶涂层的组织结构以及磨损形貌。结果 非晶涂层在滑动摩擦条件下，随着载荷由10 N增加至20 N，磨损率由0.089×10-3 mm3/m上升到0.216×10-3 mm3/m，但摩擦系数由0.841减小到0.778。非晶涂层在冲蚀磨损条件下的体积磨损率随着冲蚀角度（30°~90°）的增加，先增大后减小，45°时达到极大值（15.80 mm3/h）。磨损表面形貌表明，铁基非晶的滑动磨损机制主要是疲劳磨损和粘着磨损，冲蚀磨损机制主要表现为构成涂层的粉末颗粒的脆性剥落。结论 与常用AISI 52100轴承钢相比，SPS制备的非晶涂层在滑动摩擦条件下有着显著的低磨损率和低摩擦系数，但在冲蚀磨损条件下的耐磨性能较差。
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  基于有限元仿真的磨削纹理对40Cr材料摩擦学特性影响及润滑油匹配

  杜迎慧, 张凯娟

  表面技术. 2017, 46(7): 122-127. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.020

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  目的 由于磨削粗糙度较小，磨削纹理对材料摩擦学特性的影响常被忽略，故研究磨削表面纹理方向与润滑油的匹配性问题。方法 利用有限元仿真研究，分析了工件运动方向与表面纹理方向呈不同夹角（θ=0°、30°、45°、90°）时，对固体间接触面积A和摩擦因数μ的影响，并选择了3种黏度差距较大的润滑油进行了单因素匹配性研究。结果 利用有限元仿真模型，获得了不同黏度润滑油润滑时的最佳纹理安装角度。使用32号润滑油润滑，θ=0°（运动方向与纹理方向垂直）时的摩擦因数和接触面积均最小；使用68号润滑油，θ=0°时的摩擦因数最小，而且此时的接触面积也最小；使用150号润滑油时，θ=30°时的摩擦因数最小，此时的接触面积较小。结论 表面纹理方向对固体间接触面积的影响主要由润滑油膜连续程度决定，表面纹理方向对摩擦因数的影响由油膜连续程度和固体间接触的阻碍作用双重决定。随着润滑油黏度的增大，表面纹理方向对固体间接触面积和摩擦因数的影响逐渐减小。实际生产中的零件安装，必须关注纹理方向对润滑效果的影响，并注重与润滑油的匹配问题。
表面强化及功能化
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  硼掺杂金刚石电极降解活性橙X-GN偶氮染料废水的研究

  张明全, 王一佳, 曾思超, 李伟, 童臻, 魏秋平, 余志明, 马莉

  表面技术. 2017, 46(7): 128-133. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.021

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  目的 研究硼掺杂金刚石（BDD）电极电化学氧化降解活性橙X-GN偶氮染料废水。方法 采用热丝气相沉积法（HFCVD）制备铌基BDD电极，采用SEM观察BDD薄膜的表面形貌，用Raman检测BDD薄膜的成分，用电化学工作站测试BDD电极的电化学性能。选择活性橙X-GN染料废水作为降解对象，分别研究电流密度（20、50、100、150 mA/cm2）、电解质浓度（0.025、0.05、0.1 mol/L）和溶液初始pH（3.78、6.74、10.92）等不同工艺参数对降解效率的影响，并采用紫外可见光分光光度计进行测试表征，使用能耗和总有机碳量表征降解效果。结果 BDD电极具有很好的电催化性能，其电势窗口为3.33 V，析氧电位达到2.45 V，远高于大多数有机物的氧化电位，电极表面反应受扩散步骤控制。结合活性橙X-GN染料溶液降解效果，得出100 mg/L活性橙X-GN溶液的最佳降解工艺参数为：电流密度100 mA/cm2、电解质浓度0.05 mol/L、溶液初始pH值3.78。采用最佳工艺参数处理5 h后，色度移除率达到99%，能耗为65.4 kW?h/m3，TOC去除率达到56.95%。结论 BDD电极可以有效地降解活性橙X-GN染料废水。
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  表面处理活性炭及其对二氧化碳吸附性能研究

  李水娥, 周绪忠, 崔同明, 李慧赢

  表面技术. 2017, 46(7): 134-138. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.022

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  目的 提高活性炭对二氧化碳的吸附性能。方法 用二乙烯三胺浸渍方法对活性炭进行表面处理，利用X射线衍射仪对活性炭表面处理前后进行物相分析，利用全自动比表面及空隙度分析仪，对活性炭表面处理前后进行比表面积和孔结构分析。最后对活性炭表面处理前后进行吸附实验，并对其进行理论分析。结果 表面处理后，活性炭中的碳由三方晶系变为六方晶系，并且活性炭表面增加了氨基。活性炭的比表面积增加了2.13倍；微孔容增加了1.80倍，由0.056 cm3/g增加至0.157 cm3/g；总孔容增加了3.24倍，由0.078 cm3/g增加至0.331 cm3/g；中孔容增加量为0.152 cm3/g；平均孔径减小了0.27 nm，由7.14 nm减少至6.87 nm。活性炭的吸附量由0.92 mmol/g增加至3.55 mmol/g，是表面处理前的3.86倍，其饱和吸附时间从10 min增加至40 min。结论 此方法可以有效提高活性炭的吸附性能。
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  Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术应用于失效凸轮轴再制造的实验研究

  王红云, 陈森昌, 李全德, 吴劲, 陈华竣

  表面技术. 2017, 46(7): 139-143. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.023

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  目的 将Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术应用到失效凸轮轴修复，使失效凸轮轴得以再制造利用。方法 在快速镍镀液中加入Al2O3纳米颗粒和分散剂柠檬酸三铵、十六烷基三甲基溴化铵形成复合镀液，将复合镀液放在恒温磁力搅拌器上加热并搅拌，使复合镀液温度达到50 ℃且纳米Al2O3悬浮稳定。利用电刷镀技术将复合镀液镀于与凸轮轴材质相同的45#钢板表面，通过硬度测试，分别评价纳米Al2O3质量浓度、刷镀电压对复合镀层硬度的影响。结果 复合镀层的硬度大于45#钢，且硬度随刷镀电压、纳米Al2O3质量浓度的增加而增加。当刷镀电压大于10 V后，硬度随纳米Al2O3质量浓度的增加而减小。复合镀层表面裂纹随纳米Al2O3质量浓度、刷镀电压的增加而增多，纳米Al2O3的质量浓度越低，电压变化对复合镀层表面硬度的影响越大。相对纳米Al2O3质量浓度，电压对复合镀层表面硬度的影响更大。结论 用Al2O3/Ni纳米复合电刷镀技术修复失效凸轮轴可提高凸轮轴表面硬度，使其得以再制造利用。为提高凸轮轴表面质量，避免出现表面疏松、焦糊等缺陷影响表面硬度，应开发自动化纳米复合电刷镀设备及采用不同镀层交替叠加方式刷镀。
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  建筑节能涂层光学性能影响因素研究

  杨光, 邓安仲

  表面技术. 2017, 46(7): 144-149. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.024

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  目的 通过研究建筑节能涂层光学性能的影响因素，从而提高建筑节能涂层的光学性能。方法 改变涂层的固化温度和涂层的厚度，改变增稠剂用量来调节涂料体系的黏度，采用刷涂、刮涂和喷涂来改变涂层的表面光泽度，采用差示扫描量热仪、紫外/可见光/近红外分光光度计、红外发射率测量仪、涂层光泽度测量仪和涂层测厚仪，来研究涂料体系的固化温度、黏度、涂层表面光泽度和涂层厚度对建筑节能涂层光学性能的影响。结果 固化温度、黏度、表面粗糙度和厚度对涂层8~14 μm波段的红外发射率的影响均较小，但对涂层的全波段和近红外波段的反射率有一定影响。实际应用时，固化温度、增稠剂用量、制备方式和涂层厚度分别以65 ℃、1%、喷涂和200 μm为宜。结论 通过改变几种影响因素可较明显地影响建筑节能涂层的反射性能，但对建筑节能涂层的红外发射率影响不大，实际应用时应综合考虑几种影响因素来获得较满意的涂层光学性能。
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  核壳乳液聚合制备阳离子型含氟苯丙乳液的研究

  罗源军, 罗源兵, 刘波, 吕太勇, 陈立义

  表面技术. 2017, 46(7): 150-155. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.025

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  目的 合成出一种用于棉织物整理的阳离子型含氟苯丙乳液。方法 选用全氟烷基乙基丙烯酸酯（PFEA）、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)及N-羟甲基丙烯酰胺（N-MA）等5种单体为原料，以2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐为引发剂，采用半连续种子乳液聚合法合成了一种阳离子型含氟苯丙乳液。通过FT-IR、GPC、DSC及激光粒度仪对共聚乳液进行了表征。结果 由于有机氟链段的自趋表能力，导致乳胶膜的疏水性随核壳比例的变化很小，但玻璃化温度Tg会因硬单体含量的增加而略有上升。同时，引发剂用量的增加会提高单体转化率，降低凝胶率，增大其质均分子量。FT-IR测试表明，聚合物中成功地引入了氟碳基团及其他官能团，激光粒度仪测得乳液的平均粒径为0.196 ?m，分布较窄。SEM显示经过整理后的棉织物表面较光滑平整，通过测定评级，防水达到95分，拒油达到6级，效果良好。结论 核壳乳液聚合制备阳离子型含氟苯丙乳液反应过程平稳，将其用于纯棉织物的整理可使织物表面获得优异的防水拒油性能。
表面失效及防护
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  强流脉冲电子束作用下纯钛的微观组织结构变化及其性能研究

  高波, 高超, 何吉东, 朱广林, 董立洋, 徐宁

  表面技术. 2017, 46(7): 156-160. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.026

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  目的 提高纯钛表面的耐腐蚀性能。方法 本实验主要分两步进行，首先进行金相样品的制备，然后利用强流脉冲电子束对材料表面进行改性处理，最后利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、硬度检测，电化学检测等检测手段进行探讨研究。结果 扫描电镜分析结果表明，强流脉冲电子束处理后，样品表面出现了熔坑，并且随着脉冲次数的增加，熔坑数量逐渐减少，这主要归因于强流脉冲电子束的净化除杂作用。X射线衍射分析发现，强流脉冲电子束处理后，衍射峰出现了宽化和向高角度偏移现象，主要归因于脉冲处理后合金表面的晶粒细化和表面应力、晶格常数的降低。另外，电化学测试表明，强流脉冲电子束处理后金属表面的耐腐蚀性明显增加，自腐蚀电流密度从强流脉冲电子束处理前的27.3 μA/cm2变化到25次脉冲处理后的6.3 μA/cm2，主要归因于强流脉冲电子束的净化除杂作用以及熔坑等结构缺陷的消失。显微硬度分析发现，经过强流脉冲电子束处理后由于样品表面的残余应力和孪晶等结构缺陷的存在，样品表面硬度明显降低。结论 强流脉冲电子束处理后，纯钛的耐腐蚀性能增加，晶粒细化，硬度有所降低。
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  UPDHES电泳涂层材料的制备及其防腐性能

  李杨, 孟龙, 朱叶, 魏玮, 罗静, 刘晓亚

  表面技术. 2017, 46(7): 161-167. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.027

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  目的 研究电泳沉积条件及光交联对沉积胶束制备涂层形貌、性能的影响。方法 首先通过自由基聚合制备可光交联双亲性丙烯酸酯共聚物（UPDHES），通过全反射红外、氢核磁共振（1H-NMR）对共聚物进行结构表征。然后，将可光交联双亲性丙烯酸酯共聚物在选择性溶剂中自组装形成胶束纳米粒子溶液，利用纳米粒度分析仪、透射电子显微镜（TEM）对胶束粒子的粒径和形貌进行表征。最后，以上述胶束溶液为沉积液，控制不同沉积条件，通过电泳沉积在316L不锈钢表面制备光交联涂层，利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）研究了电泳沉积条件及光交联对涂层形貌及性能的影响。同时，通过电化学工作站研究不同条件制备的涂层在1 mol/L HCl中的耐腐蚀性能。结果 当沉积电压为5 V、沉积时间为3 min时，电泳沉积制备的涂层表面光滑，具有较好的致密性和均一性，此时涂层的自腐蚀电位为?0.36 V，远高于不锈钢（?0.43 V），耐腐蚀性能最优。光交联后，涂层的附着力由2级增加至1级，自腐蚀电位增加至?0.34 V，耐腐蚀性进一步提高。结论 电泳沉积胶束制备光交联涂层过程中，沉积时间、沉积电压均存在一最优值，此时制备的涂层结构完整，耐腐蚀性能最好。光交联可进一步提高涂层的耐腐蚀性能。
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  渤海油田典型井套管损坏原因分析

  徐刚, 刘鹏, 张启龙, 陈毅, 陈彬

  表面技术. 2017, 46(7): 168-172. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.028

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  目的 查明渤海油气田油井套损原因，为后期预防与治理套损井奠定基础。方法 对渤海油田32口套损井的套损情况进行检查和收集，从区块分布、套损纵向分布、生产年限、套损类型等方面进行统计。根据统计结果寻找相应规律，在套损点附近地层情况、冲蚀情况、空化腐蚀情况等方面，探究套损事故发生的原因和机理，并提出相应的预防措施，以提高井的使用年限。结果 渤海油田套损井主要发生在一些老油田，套损点多集中在2000 m以内井段，位置主要分布在明化镇组底部水层及环空注入井的吸入口附近。腐蚀是渤海油田套管损坏的主要原因，注入流体、管外地层水是腐蚀的主要介质。长期高速流体冲刷、套管内流速突然变化、套管外无水泥环都会加剧套损的程度。结论 为预防新井套损，建议固井时应彻底封固明化镇组底部存在水层的井段，避免套管与地层水直接接触，以减弱腐蚀作用。对于新的注入井，建议提高注入水水质标准，降低注入量，增大注入口过流面积，避免环空注入等方式，尽量减少注入流体与套管长期接触。
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  三乙醇胺及三乙醇胺/尿素复配物对氧化锆转化膜性能的影响

  周祉存, 王婷婷, 吴方, 张培强, 张静, 于锦

  表面技术. 2017, 46(7): 173-177. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.029

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  目的 为了提高钢铁表面氧化锆转化膜的耐蚀性。方法 以Q235钢片为研究对象，在基础成膜液中分别添加不同质量浓度的三乙醇胺及三乙醇胺与尿素复配物，制备氧化锆转化膜。通过Tafel极化曲线和交流阻抗探讨氧化锆转化膜在5%NaCl腐蚀液中的电化学行为，利用扫描电镜观察氧化锆转化膜的表面形貌，在氧化锆转化膜上涂不同底漆，采用划圈法测试漆膜的附着力。结果 在氧化锆基础成膜液中添加100 mg/L三乙醇胺所制得的氧化锆转化膜在5%NaCl腐蚀液中的自腐蚀电流密度为1.66×10?5 A/dm2，钝化区域最宽，阻抗最大，耐蚀性最好。用尿素代替50%三乙醇胺，其所制得的氧化锆转化膜在5%NaCl腐蚀液中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度变化不大，钝化区域略有加宽，但阻抗弧明显加大。在氧化锆基础成膜液中添加三乙醇胺及三乙醇胺与尿素复配物制得的氧化锆转化膜，分别经过2%硅醇封闭液和5%硅烷封闭液封闭处理后，与低表面处理环氧底漆和改性环氧底漆漆膜附着力为1级。结论 在基础成膜液中添加三乙醇胺和三乙醇胺与尿素复配物后可提高Q235钢耐蚀性，氧化锆转化膜分别经过2%硅醇封闭液和5%硅烷封闭液封闭处理后，均与低表面处理环氧底漆和改性环氧底漆保持良好的附着力。
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  复合缓蚀剂在油田采出水中的缓蚀性能研究

  闫旭涛

  表面技术. 2017, 46(7): 178-182. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.030

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  目的 为了解决油田采出水的腐蚀问题，制备一种复合缓蚀剂，并研究环境因素对缓蚀性能的影响规律，为油田采出水的科学防腐提供理论上的依据。方法 采用含磷咪唑啉季铵盐和钨酸钠复配了一种绿色的油田采出水处理复合缓蚀剂，用动态失重法对复合缓蚀剂的缓蚀性能进行了评价，并系统地研究了介质的温度、pH值、矿化度及流速对缓蚀性能的影响。结果 油田采出水的温度为55 ℃、pH值=7.0、流速为2.5 m/s和矿化度为36 g/L时，复合缓蚀剂的最佳投加质量浓度为60 mg/L。该条件下Q235钢的腐蚀速率为0.0269 mm/a，能够满足油田采出水回注的标准要求。腐蚀速率随着缓蚀剂质量浓度的增加而减小，随着采出水温度的升高而增大。采出水的矿化度为32 g/L时，对腐蚀速率的影响最大。采出水的流速为1.2~3.0 m/s和采出水的pH值接近于中性时，其对腐蚀速率的影响较小。结论 复合缓蚀剂是一种环境友好型油田采出水处理缓蚀剂，缓蚀性能优良。
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  DNV相互影响腐蚀管道评价方法适应性分析

  商同林

  表面技术. 2017, 46(7): 183-190. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.031

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  目的 分析DNV-RP-F101方法评价相邻腐蚀管道失效压力的应用条件和计算方法的适应性。方法 采用实验数据分析了DNV-RP-F101方法预测不同组合相互影响腐蚀管道失效数据的适应程度，应用已被实验数据验证可靠的非线性有限元数值，仿真研究了DNV-RP-F101标准的适应性。结果 DNV-RP-F101方法评价单腐蚀管道剩余强度的误差小，适应性强，作为相邻腐蚀管道失效压力评价基础合理。DNV-RP-F101方法评价相邻腐蚀管道失效压力的轴向间距限制条件设置合理，但环向角度限制应用条件远远偏离实际作用角度。DNV-RP-F101方法评价同尺寸相邻腐蚀管道失效压力整体误差在10%范围内；评价相邻腐蚀单独腐蚀长度系数之和超过某临界值后，预测值有大于真实值的趋势，评价结果存在预测风险；评价不同深度相邻腐蚀管道失效压力预测值明显高于真实值，评价结果存在预测风险，且误差范围跨度大，预测稳定性差。结论 DNV-RP-F101方法评价相互影响腐蚀管道剩余强度存在超过真实值的风险。
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  高边缘防腐蚀电泳漆的应用

  白云, 宋勇, 陶正, 李际良, 张庆, 昝鹏

  表面技术. 2017, 46(7): 191-194. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.032

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  目的 提高零部件的边缘腐蚀。方法 选择具有高边缘防腐电泳漆，该电泳漆具有良好的疏水性，添加微凝胶助剂可以控制涂膜流动，抑制电泳涂漆在烘干固化时的缩边现象，增加工件边缘尤其锐边和焊接部位的漆膜厚度和涂膜覆盖率，耐盐雾腐蚀性能得到显著提升。同时选择合理的涂装工艺，重点考察刀片腐蚀、铸造件、热板、酸洗板和冷板等不同材质工件边缘、棱角和焊接部位的耐腐蚀性能。结果 通过对添加微凝胶高边缘防腐蚀电泳漆的应用，电泳漆阳离子树脂疏水性体系的设计和特殊微凝胶技术改进提升，刀片腐蚀达到240 h，铸造件达到480 h，工件可以达到1000 h盐雾试验单边腐蚀≤2 mm，完全满足汽车零部件防腐蚀性能的要求。结论 选择合理的电泳涂装工艺和加强生产现场涂装过程管理控制，在热板、酸洗板及冷板等不同材质的材料上，高边缘防腐蚀电泳漆耐盐雾腐蚀性能可达1000 h以上，完全可以满足各种工件防腐蚀性能的要求。
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  FeCrBSiWNb喷涂层的钨极氩弧摆动重熔处理

  蹤雪梅, 李稳, 王井, 员霄, 朱青海

  表面技术. 2017, 46(7): 195-200. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.033

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  目的 设计一种新型的FeCrBSiWNb高速电弧喷涂涂层的钨极氩弧摆动重熔工艺，解决传统钨极氩弧无摆动重熔层单道宽度窄且不均匀、多道搭接处易出现气孔及裂纹等问题。方法 通过几何分析和计算设计摆动重熔工艺，并制备FeCrBSiWNb重熔层，利用XRD衍射仪、光学显微镜、扫描电镜对摆动重熔层的相结构、显微组织进行表征，用显微硬度仪对其纵截面的显微硬度进行测量。结果 设计的钨极氩弧摆动重熔工艺参数：电流53～55 A，钨极移动在X方向移动速度65～68 mm/min，Y方向移动速度485～500 mm/min。摆动重熔层内部无裂纹且单道宽度增大，FeCrBSiWNb重熔层的基体组织由马氏体、残余奥氏体、Fe-Cr固溶体组成，硬质相由硼化物及拉弗斯相组成，重熔层存在固溶强化、析出强化等多种强化方式。重熔层、热影响区、母材的显微硬度分别是820HV0.3、563HV0.3、242HV0.3。结论 所设计的新型摆动重熔工艺增大了单道重熔层宽度，进而有效解决了重熔层内部残余应力大易导致裂纹产生的问题。
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  一种新型纳米纸质文物、档案保护技术的应用研究

  郑亮, 孙建明, 靳军

  表面技术. 2017, 46(7): 201-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.034

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  目的 提高纸质文物、档案的防水、防酸、抗老化等性能。方法 把样品放入JRP镀膜设备中，控制真空、温度、电场、磁场等条件对化学原料进行真空聚合，在样品表面形成纳米级保护膜。通过老化前后色度值、水接触角、耐折度、拉伸强度和海水浸泡等测试，来分别评价样品的防水、防酸、抗老化、抗撕裂等性能，并通过扫描电镜对制备的纳米级厚度的聚合物保护膜进行了检测和分析。结果 镀膜纸在湿热老化前后、紫外和酸雨老化前后的色差均较小。JRP镀膜后的宣纸样品正反面接触角平均值均大于90°，而未镀膜的宣纸的接触角为0°，是处于完全润湿状态。SEM照片显示镀膜后纸张纤维宏观尺寸没有变化，纤维之间的孔洞也未见堵塞。耐折度测试结果表明，镀膜处理后可略微提高纸张的纵向耐折度。纸张拉伸强度测试表明，镀膜纸张的横向拉伸强度明显高于原纸张。酸蚀实验和海水浸泡实验表明，镀膜后的纸张样品抗酸和海水腐蚀性能优于未镀膜纸张。结论 镀膜对纸张的颜色没有影响，保持了其原貌，同时能一定程度地减小湿热老化和紫外老化对纸张颜色的影响。镀膜使纸张具有良好的疏水防水功能，耐折度和拉伸强度有一定的提高，具有防酸蚀和海水腐蚀的膜层保护了基材。
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  超声冲击处理工艺对Q345焊接热影响区残余应力的影响

  马国, 张立平, 刘夕, 孟庆禹, 吴斌, 王勇, 张升霞, 杨超

  表面技术. 2017, 46(7): 208-212. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.035

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  目的 降低Q345焊接热影响区的残余应力。方法 假设Q345对接焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力一致，并采用盲孔法测量进行验证。采用超声冲击设备对焊缝一侧热影响区进行不同工艺参数的冲击处理，并测量焊缝两侧的残余应力值。对比焊缝两侧残余应力大小，并以消减率评价残余应力的消除效果。结果 焊缝两侧热影响区对称位置的表面残余应力差值不超过最大主应力值的7.5%。超声冲击处理使热影响区的表面拉应力转变为压应力，消减率达到88%~130%。冲击时间一定，冲击电流的增大使残余应力消减率增大，但消减率增加的趋势变小。冲击电流一定，冲击时间增大时，残余应力的消减率变化不明显。结论 可以认为焊缝两侧热影响区对称位置的应力值相等。提高冲击电流能够提高冲击力，使热影响区发生更大的塑性变形及位错结构变化，进而提高残余应力的消减率。但由于加工硬化的影响，消减率增加的趋势减小。超声冲击电流一定时，冲击力是一定的，提高冲击时间对消除率并没有明显的影响。
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  木质音箱用喷涂聚脲弹性体的制备及其应用

  杨春嘉, 吴文文, 崔洪犁, 刁振峰

  表面技术. 2017, 46(7): 213-218. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.036

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  目的 研制适合木质音箱表面使用的喷涂聚脲弹性体，拓展喷涂聚脲的应用领域，解决当前木质音箱表面防护与美观的涂装需求。方法 以异氰酸酯预聚物为A组分，聚醚多元醇及胺基扩链剂为B组分，采用高压无气喷涂方法制备喷涂聚脲弹性体。通过研究异氰酸酯含量、扩链剂种类与用量、聚醚多元醇等因素，对聚脲凝胶速度、硬度、伸长率、外观等性能的影响，研制出适合音箱表面喷涂使用的聚脲产品，并对聚脲产品进行了物理性能及耐介质性能测试。结果 对音箱用喷涂聚脲弹性体的异氰酸酯含量进行筛选，确定在18%~24%之间较为合适，最终采用21%。通过对扩链剂的筛选，确定扩链剂1和扩链剂2质量比为2:1时，可以满足施工和表观的要求。为实现涂层既刚又韧的特性，确定聚醚多元醇mPPG2000:mTMN3050=1.6:1最合适。另外，喷涂聚脲样片的物理性能以及耐介质性能良好。结论 成功研制出适合木质音箱表面使用的喷涂聚脲材料，此音箱用聚脲具有良好的力学强度及表观效果。同时，介绍了音箱聚脲的实际喷涂使用及喷涂技巧，结果表明在音箱表面可以起到良好的装饰和防护效果。
表面质量控制及检测
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  微细切削加工表面质量的研究综述

  张浩, 刘玉德, 石文天, 韩冬

  表面技术. 2017, 46(7): 219-232. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.037

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  随着微小型零件的广泛使用，对精度和表面质量的要求越来越高，必须进一步解决微细加工中表面粗糙度差、微细毛刺等加工缺陷，提高表面的加工质量。因此，微细切削加工的表面质量受到国内外越来越多学者的关注，并成为研究的重点和热点。综述了微细切削加工中表面质量的研究成果以及研究现状，并进行了分类和总结。首先介绍了微细切削加工的背景和意义，综述了微细切削加工的特点，对微细切削加工表面质量按照表面粗糙度、表面残余应力、表面加工硬化、微细毛刺进行了分类讨论。然后，将微细切削加工工艺分为微细车削、微细铣削、微细车铣、微磨削工艺四个方面展开论述，综述了微细切削加工工艺中对表面质量的试验方法和科研成果，归纳了影响表面质量的相关因素，包括切削要素、刀具要素以及其他的辅助因素等，并总结出影响表面质量的加工规律。最后，对微细切削加工表面质量进行总结，提出一些改善加工表面质量的方式方法以及相关建议。
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  温度对铌酸锂晶片磨削减薄的影响

  贡燕, 胡天明, 张丽慧, 王扬渝, 陈珍珍, 孔凡志

  表面技术. 2017, 46(7): 233-239. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.038

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  目的 研究温度对铌酸锂晶片的磨削减薄影响。方法 利用恒温水浴装置对磨削减薄过程中的铌酸锂晶片进行温度控制，将铌酸锂晶片减薄至80 μm，并将温度分别控制在室温25、45、60、75 ℃，所用设备为卧式减薄机，杯形砂轮的转速为200 r/min，工件进给量为0.002 mm/min。结果 SEM结果显示，铌酸锂晶片磨削后会有不同程度的断裂。利用TEM测试发现，温度为25 ℃时，铌酸锂晶片是单晶结构。温度为45 ℃时，内部既有单晶结构，也有多晶结构。随着温度的上升，铌酸锂晶片多晶结构的比重逐渐增大，单晶结构越来越少。因此，温度对改变铌酸锂晶体的内部结构有着十分重大的意义。利用仿真软件COMSOL Multiphysics中特有的压电模块及多场耦合功能对本实验研究对象进行模拟仿真，结果表明，随着温度的变化，铌酸锂晶片的变形位移逐渐增大，铌酸锂晶片所受到的应力也逐渐增大，且边缘部分应力最大。结论 温度会直接影响铌酸锂晶片的内部结构，甚至会导致断裂破损量的增大，所以在加工过程中，需要控制温度的变化，以避免温度的不良影响。
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  微细铣削不锈钢310S表面完整性试验研究

  袁美霞, 刘少楠, 高振莉, 窦蕴平, 唐伯雁

  表面技术. 2017, 46(7): 240-244. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.039

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  目的 揭示微细铣削下的切削深度ap、进给量f、切削速度v对不锈钢310S表面完整性的影响规律，为优化不锈钢310S的切削工艺提供参考。方法 基于响应曲面方法，采用涂层硬质合金微直径铣刀，对不锈钢310S进行了铣削加工试验，对表面粗糙度、表面形貌和显微硬度的数据和信息进行采集并分析，进行多元非线性回归，建立了表面粗糙度Ra与切削参数之间的映射关系，对多元回归方程进行了显著性检验。结果 得到切削参数ap、v、f显著度分别为 0.099、0.620、0.011。基于曲面响应法的试验数据及数学模型，直观地绘制了ap、v、f对表面粗糙度Ra、表面形貌和显微硬度的影响规律图。结论 在一定的切削加工参数范围内，进给量f对微细铣削不锈钢310S表面粗糙度Ra的影响最显著，其次是切削深度ap，切削速度v的影响最小。表面留有摆线状加工痕迹，顺铣侧的残留物分布多于逆铣侧。切削深度ap对310S试件表层显微硬度的影响最显著，其次是切削速度v。减小进给量f是降低不锈钢310S表面粗糙度的有效加工方法。
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  铣削大理石切削参数对PCD刀具磨损的影响

  闫海鹏, 吴玉厚

  表面技术. 2017, 46(7): 245-249. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.040

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  目的 探索PCD刀具磨损机理，以延长刀具使用寿命。方法 设计正交试验，研究不同加工参数切削大理石对刀具磨损的影响情况。分析主轴转速、进给速度与切削深度对PCD刀具磨损量的影响规律，以优化切削参数来减小刀具磨损量。根据经验公式，建立单位时间刀具磨损量和固定行程磨损量模型。通过对试验过程刀具振动情况记录，结合刀具实际磨损情况，给出了刀具磨损等级。结果 主轴转速的提高可以减少刀具磨损量，进给速度的增大会加剧刀具磨损，而切削深度小于1 mm时，其对刀具磨损量的影响很小，但切削深度大于1 mm时，继续增大切削深度会使刀具快速磨损。利用预测模型能够很好地对刀具磨损情况进行预判，根据磨损等级，得出刀具与机床发生共振时磨损最为严重，在刀具表面产生了明显的犁沟、磨损以及金刚石颗粒脱落。结论 在实际加工中，通过提高主轴转速、降低进给速度以及减小切削深度有助于增强刀具的耐用度，避开共振切削参数可以有效降低刀具磨损，主轴转速、进给速度、切削深度分别为12000 r/min、500 mm/min、0.5 mm时的切削效果较佳，有最小的刀具磨损量。
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  刀具走刀方式对TC11薄壁件铣削表面质量影响规律研究

  李锋, 李涌泉, 李文科, 张威, 陈冲

  表面技术. 2017, 46(7): 250-254. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.041

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  目的 研究TC11薄壁件铣削加工过程中刀具走刀方式对加工表面质量的影响规律。方法 采用单因素试验法，进行了钛合金薄壁件的铣削试验，得到了TC11薄壁件铣削刀具走刀方式对表面粗糙度、表面残余应力和表面显微硬度的影响规律。结果 对于TC11薄壁件铣削，HU（水平向上）走刀方式获得的表面粗糙度为0.46 μm，VU（垂直向上）走刀方式获得的表面粗糙度为0.74 μm。两种走刀方式获得的表面残余应力均为压应力，VU走刀方式下的残余应力比HU走刀方式下的残余应力大。另外，随着加工深度的增加，两种走刀方式获得的残余应力值都减小，HU走刀方式下试件的残余应力影响层深度为65 μm，VU走刀方式下的残余应力影响层深度为43 μm。两种走刀方式下的显微硬度均呈现先软化再硬化，最后趋近于基体硬度的趋势，VU走刀方式下工件的硬化程度比HU走刀方式下稍严重。结论 刀具的走刀方式对TC11薄壁件铣削加工表面各特征量的影响规律不相同。对于加工表面粗糙度，HU走刀方式能够获得更好的加工表面粗糙度。对于加工表面残余应力，两种走刀方式获得的残余应力属性相同，但数值不同。随着加工深度的增加，两种走刀方式获得的残余应力变化规律相同，但最大影响深度有所区别。对于加工表面显微硬度，两种走刀方式的影响规律一致，但工件的硬化程度有所区别。
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  响应面法优化2A97铝锂合金化铣工艺的研究

  孟莉莉, 朱彦海, 曾元松

  表面技术. 2017, 46(7): 255-261. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.07.042

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  目的 研究响应面法在优化2A97铝锂合金最佳化铣液配方中的可行性。方法 在传统铝合金化铣氢氧化钠、硫化钠、三乙醇胺及溶解铝溶液体系，探索2A97铝锂合金化学铣切工艺，研究化铣液配方对2A97铝锂合金表面质量的影响，从而优化工艺参数并获得最佳化铣工艺。在单因素试验的基础上，以表面粗糙度为响应值，应用响应面法中的Box-Behnken设计四因素（氢氧化钠、硫化钠、三乙醇胺及溶解铝浓度）三水平试验，通过回归分析，得到了化铣液各组分参数对响应值的影响规律，并且通过优化分析得到了最佳2A97铝锂合金化铣液配方。结果 通过响应面设计试验分析可得，当2A97铝锂合金化铣液配方为氢氧化钠130 g/L、硫化钠15 g/L、三乙醇胺50 g/L、溶解铝70 g/L时，采用该化铣液对2A97铝锂合金试样进行化铣，得到的试样表面平整一致，腐蚀速度为0.031 mm/min，粗糙度Ra=1.36 μm，无晶间腐蚀及点蚀等缺陷。结论 拟合模型决定系数R2=0.967 927，说明模型的拟合性良好，可以采用响应面法对2A97铝锂合金化铣工艺进行分析，具有一定的参考价值。