2017年, 第46卷, 第8期　
刊出日期：2017-08-20

  

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专题——复合涂层及其制备技术
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  激光熔覆原位合成Mo2NiB2涂层工艺研究

  胡肇炜, 李文戈

  表面技术. 2017, 46(8): 1-6. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.001

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  目的 选择和优化激光熔覆工艺参数，以制备三元硼化物金属基陶瓷Mo2NiB2涂层。方法 通过激光熔覆原位合成法在碳钢表面制备了以Mo2NiB2为增强相的涂层，并采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）对涂层组织进行分析。利用ANSYS计算熔覆过程的温度场，进而计算涂层凝固特征参数，即凝固形状控制因子。结果 微观组织分析表明，在激光功率为2500 W、扫描速度为1.5 mm/s、预置厚度为1 mm时，可获得细密、均匀的组织，涂层中白色部分为生成的Mo2NiB2，灰色部分为Fe、Ni固溶体。涂层与基体结合部位以平面晶形式生长，然后以树枝晶的方式远离界面生长。温度场及凝固特征参数的计算表明，温度梯度达105 ℃/m数量级，形状控制因子达109 (℃?s)/m2数量级。结论 激光功率的增加会使涂层中的枝晶组织趋于细密，形状因子K值大幅增大。凝固形状控制因子K为3×109~5×109 (℃?s)/m2时，凝固组织为平面晶，表现为“白亮带”；K为7×109 (℃?s)/m2以上时，凝固组织为树枝晶；K为13×109 (℃?s)/m2时，树枝晶晶粒出现明显的细化现象。
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  硼酸对镁合金达克罗涂层耐蚀性能的影响

  刘子利, 章守东, 刘希琴, 王越, 李健

  表面技术. 2017, 46(8): 7-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.002

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  目的 提升镁合金的耐腐蚀性能。方法 采用电化学测试、盐雾试验、XRD及SEM等方法，研究了不同硼酸添加量对AZ31镁合金达克罗涂层组织与耐蚀性能的影响，并分析其成膜机理。结果 镁合金达克罗涂层主要由Zn、Mg、MgCrO4、ZnO、MgO、Cr2O3、CrO3组成，添加硼酸后，涂层中出现B2O3。MgCrO4、MgO含量随着硼酸含量的增加而降低，而Cr2O3和CrO3含量增加，并在硼酸加入量（质量分数）为2%的涂层中达到极限值。未添加硼酸的达克罗涂层表面存在微孔及微裂纹，添加2%硼酸的涂层的致密性能得到提高，当进一步增加硼酸含量时，涂层的致密性再次降低。添加2%硼酸涂层的腐蚀电流密度为5.068×10-5 A/cm2，比未添加硼酸涂层时降低了1个数量级。涂层的电化学阻抗谱容抗弧半径和阻抗值，均在2%硼酸添加量时达到最大值，此时涂层耐蚀性能最好。结论 硼酸具有促进成膜的作用，添加2%硼酸能够增加涂层的致密性，提高涂层的耐蚀性能。
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  滚轮表面TiAlSiN涂层制备及失效机理研究

  付泽民, 王佳炜, 张而耕, 张锁怀, 周琼

  表面技术. 2017, 46(8): 15-20. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.003

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  目的 通过对滚轮表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层，提高滚轮的综合工作性能。方法 采用阴极电弧离子镀膜技术在滚轮工作面及高速钢试样表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层厚度，采用扫描电子显微镜（SEM）观察涂层表面特征和形貌，采用能谱仪（EDS）对涂层元素的成分进行分析，通过纳米压痕仪及洛氏硬度计对涂层的硬度及膜基结合力进行测定和分析。结果 滚轮表面1.97 μm厚的TiAlSiN涂层的Si原子数分数为4.21%，其显微硬度为37.69 GPa，涂层与基体的膜基结合力符合VDI-3198工业等级的HF3，呈现出较强的膜基结合力。经生产线上滚压机实际成形加工验证，涂层后滚轮的工作寿命是未涂层滚轮的5倍，滚轮具有强度高、耐磨损、抗氧化、耐腐蚀、粘附性降低等特性，显著改善了磨损、剥落、疲劳裂纹、缠辊、粘滚等现象。结论 在滚轮表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层，能显著提高滚轮的综合工作性能。
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  等离子喷涂-物理气相沉积制备热障涂层对气膜冷却孔的影响

  刘飞, 毛杰, 邓子谦, 邓春明, 张小锋, 邓畅光, 刘敏

  表面技术. 2017, 46(8): 21-26. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.004

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  目的 研究等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）制备热障涂层过程中影响气膜冷却孔堵塞情况的因素。方法 采用等离子喷涂-物理气相沉积技术，以团聚烧结的ZrO2-7%Y2O3（7YSZ）为原料，在预制有气膜冷却孔的高温合金板基体上制备热障涂层，研究了气膜冷却孔的孔角度、孔径大小等参数在热障涂层制备过程中对气膜孔堵塞情况的影响。结果 当气膜冷却孔的孔径控制为0.85 mm时，30°、60°、90°气膜冷却孔的孔径收缩率分别为19.01%、14.50%、14.86%，孔径收缩率随角度的增大而减小，一定程度后保持稳定。孔内部涂层结构与表面涂层结构一致，都为柱状结构涂层。当气膜冷却孔的角度控制为30°时，孔径为1.0、1.3、15 mm的气膜冷却孔的孔径收缩率分别为36.40%、31.70%、24.45%，孔径收缩率随孔径的增大而减小。涂层在孔内的分布深度随孔径大小的增大而增大。结论 气膜冷却孔的角度会影响PS-PVD热障涂层的沉积效率，从而影响孔径收缩率。气膜冷却孔的孔径不影响PS-PVD热障涂层的沉积效率，但会影响孔径收缩率。
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  纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

  唐康康, 丁彰雄, 李超

  表面技术. 2017, 46(8): 27-32. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.005

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  目的 研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法 采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构，并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果 纳米WC粉末的加入，能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外，还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W2C相。磨粒磨损实验结果显示，纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知，纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度，从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论 纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr23C6、Cr7C3、Cr3Ni2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W2C等硬质相，使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高，同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。
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  TiAlSiN纳米复合涂层的改性研究现状及发展

  鲜广, 赵海波, 梁红樱, 但秦, 范洪远, 王均

  表面技术. 2017, 46(8): 33-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.006

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  随着切削技术向高速、高效、高精、绿色、智能方向发展，切削加工对刀具及涂层性能提出了更高的要求，以TiAlSiN涂层为代表的四元硬质涂层发展迅速。综述了单层TiAlSiN纳米复合涂层的制备工艺、结构与性能特点，根据TiAlSiN单层涂层存在低韧性和低结合强度的问题，提出了对TiAlSiN涂层改性研究的必要性。综述了结构改性、成分改性以及二者相结合改性TiAlSiN涂层的制备工艺、结构与性能特点，指出了纳米多层结构的TiAlSiN涂层中存在的横向层间界面对原子的扩散具有良好的阻碍作用，涂层的抗氧化性由此被提高，涂层硬度等力学性能受多层结构的调制层成分、调制周期等因素影响而被提高或降低。介绍了C、Cu、Cr、V等合金化元素在TiAlSiN涂层中的作用效果，C元素在涂层中具有减摩作用，Cu元素的主要作用是增强涂层与基体的结合，Cu、Cr、V元素在涂层中均使涂层硬度不同程度降低，提出了最大限度发挥添加元素与层间界面结构的协同作用来获取最佳性能的纳米多层结构TiAlSiN基多元涂层是今后研究的重要方向之一。此外，还提出了通过基体前处理和涂层后处理增强TiAlSiN涂层韧性和层基结合强度的发展方向。
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  不同Ti基复合电极材料的电化学性能研究

  杨亚楠, 曹梅, 郭忠诚, 王梅梅

  表面技术. 2017, 46(8): 43-48. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.007

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  目的 制备具有良好电催化活性和耐腐蚀性能的Ti/Pb-WC-PANI复合材料，用作锌电积过程中的电极材料，达到降低能耗的目的。方法 在Ti基上采用脉冲电沉积法，以纯铅作为打底层，再沉积Pb-WC-PANI。通过对脉冲Pb-WC-PANI复合镀层、直流Pb-WC-PANI复合镀层、铅银合金以及纯铅的稳态极化曲线、循环伏安曲线和电化学阻抗谱的对比分析，研究其析氧电催化活性，利用塔菲尔曲线研究其腐蚀性能。结果 在电流密度2 A/dm2，正向导通时间0.3 ms，周期1.5 ms，工作时间200 ms，磁力搅拌，25 ℃施镀1.5 h的工艺条件下制备铅底层，再在脉冲平均电流密度2 A/dm2，脉宽0.3～0.5 ms，脉冲周期1.5 ms，25 ℃沉积1 h的工艺条件下镀Pb-WC-PANI，得到Ti/Pb-WC-PANI复合材料。其开始析氧电位最低，在1.7 V左右，伏安电荷q*=0.54 C/cm2，腐蚀电位Ecorr=－0.530 V（vs. SCE），腐蚀电流密度Jcorr=6.90×10－4 A/cm2。结论 脉冲镀Pb-WC-PANI复合材料可以有效地降低析氧电位，其伏安电荷最大，并且反应阻抗较低，表面的电催化活性最好。同时，其腐蚀电位最高，腐蚀电流密度最低，耐腐蚀性能最好，在锌电积模拟溶液中具有良好的综合性能。
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  KH560改性纳米硅溶胶对苯丙涂层性能的影响

  杨光, 邓安仲, 陈静波

  表面技术. 2017, 46(8): 49-54. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.008

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  目的 提高硅溶胶-苯丙复合涂层的综合性能，为有机-无机复合涂层的应用提供一定的参考意义。方法 采用水浴加热机械搅拌/超声分散法，用KH560对硅溶胶进行表面改性，并将改性前后的硅溶胶与苯丙乳液共混，制备了含改性前后硅溶胶15%、30%、45%（质量分数，全文同）的硅溶胶-苯丙复合涂层。用红外光谱仪证实改性成功。用紫外/可见/近红外分光光度计、力学性能测试仪、扫描电子显微镜对改性前后硅溶胶-苯丙复合涂层综合性能及微观结构进行表征。结果 含有改性后硅溶胶的复合涂层综合性能得到明显提高，当改性硅溶胶掺量为30%时，复合涂层综合性能最好，此时复合涂层磨耗值为0.078 g，附着力为1级，抗冲击性为62 mm，拉伸强度为4.74 MPa，断裂伸长率为215.90%，附着力、抗冲击性、拉伸强度和断裂伸长率分别比相同掺量下未改性硅溶胶复合涂层提高1级、6 mm、0.59 MPa和10.34%。结论 KH560可成功地对硅溶胶进行表面改性，将改性后的硅溶胶替代未改性的硅溶胶可提高硅溶胶-苯丙复合涂层的综合性能，实际应用时改性硅溶胶掺量以30%为宜。
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  等离子熔覆多元镍基涂层-基体的力学性能研究

  郝金龙, 张梦月, 李洋, 金国, 吕长生

  表面技术. 2017, 46(8): 55-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.009

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  目的 在FV520B不锈钢基体上，采用等离子熔覆技术制备多元镍基涂层，研究不同成分配比涂层-基体协同作用下的力学性能。方法 通过扫描电子显微镜分析涂层的表面及界面形貌，并对涂层-基体进行了拉伸及高温压缩性能测试，得到各涂层的抗拉强度及高温变形抗力，对比分析组织、相分布特征及涂层成分对涂层-基体系统力学性能的影响。结果 等离子熔覆涂层组织致密，界面处呈现良好的冶金结合，这种结合方式可提高涂层-基体的综合力学性能；涂层-基体协同作用可显著提高材料的抗拉强度及变形抗力，且涂层的成分、组织及相分布特征是影响涂层-基体协同形变行为的关键因素。其中，Ni60+20%Ti涂层材料的抗拉伸性能最好，抗拉强度高达921 MPa，较基体材料提高了19.6%。Ni60+30%Ti+10%WC涂层-基体的高温力学性能最好，高温变形抗力达687.87 MPa。结论 等离子熔覆多元镍基涂层使基体材料的抗拉强度有所提高，且高温变形抗力提高显著。
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  铝合金与复合材料组合构件的涂装工艺

  吴键, 刘秀梅, 陈亮, 周学梅, 李晓龙, 张小华, 李步云

  表面技术. 2017, 46(8): 61-66. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.010

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  目的 解决底/面漆涂层在铝合金与复合材料基材表面经常出现剥离、起泡、开裂等缺陷问题。方法 通过对问题涂层部件的结构设计合理性分析，指出了封闭式蒙皮结构部件出现的设计缺陷。对铝合金与复合材料的加工工艺进行了分析，用对比试验的方法，验证了铝合金阳极氧化处理工艺所生成的保护膜对涂层性能的影响。通过改进表面前处理工艺，验证了复合材料表层残留的脱模剂是影响涂层附着力的主要原因。以改善涂层应力变化适应能力为目的，调整了涂料韧性配方，涂覆不同的基材和相关结构部件，用可模拟产品试验考核状态的“温度冲击＋振动＋湿热”联合加载试验方法，验证了设计与工艺改进后的涂层性能。结果 合理设计通气孔后，消除了封闭式蒙皮结构部件内部气体的膨胀效应，改进铝合金与复合材料表面前处理工艺和涂料韧性后，涂层不再出现起层开裂现象。结论 封闭式蒙皮结构部件应设置内外通气工艺孔，彻底清除复合材料表面脱模剂渗透层和铝合金表面的阳极氧化膜，选用韧性好的涂料体系，能够有效提升铝合金与复合材料组合构件表面涂层的环境适应性能。
膜层材料与技术
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  铝合金双极板磁控溅射Ag掺杂类石墨薄膜表面改性研究

  邢益彬, 蒋百灵, 李洪涛, 邵文婷

  表面技术. 2017, 46(8): 67-71. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.011

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  目的 研究在铝合金样品表面制备Ag掺杂类石墨薄膜对样品导电、耐蚀性能的影响。方法 采用磁控溅射离子镀技术，在6061铝合金表面沉积了Ag掺杂类石墨层，对样品微观形貌、接触电阻和电化学腐蚀性能进行了观察测试。结果 类石墨薄膜厚度随着Ag靶电流的提高而增大。与铝合金基体相比，镀膜样品的接触电阻降低了2个数量级，腐蚀电流密度降低了2~3个数量级。Ag靶材电流为0.04 A时，镀膜样品接触电阻（1.5 MPa压强）为1.93 mΩ?cm2，腐蚀电流密度低至10?5.5 A/cm2数量级。结论 沉积有Ag掺杂类石墨薄膜的样品达到了极低的表面接触电阻与较低的腐蚀电流密度，使镀膜后的铝合金样品具有优异的导电性能与较好的耐腐蚀性能。
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  钢铁表面纯锆盐转化膜技术研究现状与进展

  曹献龙, 孙培入, 刘洋, 徐光旭, 高正源, 邓洪达, 兰伟

  表面技术. 2017, 46(8): 72-78. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.012

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  锆盐转化膜技术是一种十分重要的环境友好型钢铁表面处理技术，有望完全取代磷酸盐和铬酸盐转化技术。锆盐转化膜的耐蚀性与磷酸盐和铬酸盐转化膜接近，对有机涂层和钢铁基体有着优异的附着力。从纯锆盐转化基本原理、锆盐体系选择、制备方法、转化工艺参数控制、膜层形貌与结构、膜层耐蚀行为、膜层与后续涂层的附着力等方面，对国内外钢铁表面纯锆盐转化膜技术的研究进展和成果进行了综述。纯锆盐转化技术采用的转化液以氟锆酸及其盐为主，制备方法主要是浸渍法。为了获得质量稳定的纯锆盐转化膜，需要控制工艺参数：Zr4+体积分数3%~5%，pH值3.5~4.5，转化时间90 s左右，温度20~35 ℃。锆盐转化膜一般为100~350 nm厚的双层结构，由纳米颗粒、小结节和聚集体构成，这种结构发挥的锚固作用会显著增加基体与后续涂层的结合强度。但是，锆盐转化成膜机理不够成熟，工艺欠稳定，在实际工业生产应用中仍面临挑战。所以，成膜机制和工艺稳定性的深入探究是未来锆盐转化膜的重点研究方向。
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  TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

  熊中, 王艳, 徐强, 何芹

  表面技术. 2017, 46(8): 79-84. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.013

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  目的 研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法 采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层，借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备，分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果 未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)7C3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成，加入不同含量的TiC后，出现了TiC、TiB2等新物相，但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低，某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加，喷焊层的硬度和耐磨性增加，但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度（wTiC＞3.0%）时反而降低。当TiC添加量为3%时，喷焊层的组织致密，晶粒细化，TiC弥散分布，其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用；显微硬度可达843HV0.5，较未添加TiC喷焊层提高了约300HV0.5，其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍，显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论 添加适量的TiC颗粒，可使金属基体与硬质相达到良好匹配，从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。
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  SPCC钢碱性无氰直接预镀铜工艺研究

  王洋洋, 赵芳霞, 张振忠

  表面技术. 2017, 46(8): 85-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.014

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  目的 提高LED支架的性价比，减少SPCC钢表面镀银预镀铜工艺的镀液污染，简化现有的预镀镍-镀铜施镀工艺，提高预镀层质量。方法 采用HEDP碱性无氰直接预镀铜方法来简化工艺，用单因素实验法，系统研究了电流密度、镀液pH、电镀温度、HEDP/Cu2+摩尔比、电镀时间等参数，对镀层镀速、孔隙率及镀层表面质量的影响，并表征镀层的微观组织及镀层结合力。结果 在阴极电流密度为1.41 A/dm2，pH值为9.5，温度为50 ℃，HEDP/Cu2+摩尔比为3.75:1（Cu2+为10 g/L），时间为11 min的条件下，可获得镀速约为1.7 mg/(cm2?min)的预镀铜层，且镀层与基体的结合力良好，无孔隙，呈良好的光亮/半光亮状的细晶镀层。结论 与钢铁表面氰化镀铜及镀银前预镀铜工艺相比，推荐的HEDP直接预镀铜工艺的镀层质量好，可满足直接镀铜和镀银前预镀铜工艺要求，可有效减少镀液污染和简化施镀工艺，对SPCC钢的镀铜工艺改善具有较好的推广价值。
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  相结构对十八烷基三氯硅烷分子膜纳米机械强度的影响

  李少伟, 郑雁军, 陈长风

  表面技术. 2017, 46(8): 91-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.015

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  目的 研究相结构对十八烷基三氯硅烷（OTS）分子膜纳米机械性能的影响。方法 分别在冰水混合物温度和室温下制备了OTS分子膜的样品，利用原子力显微镜表征表面形貌，通过施加不同的探针作用力观察相对高度差变化。结果 随着针尖作用力的增加，冰水混合物温度下制备的OTS分子膜的相对高度差一直维持在2.02 nm左右；在室温下制备的OTS分子膜，针尖作用力在800 pN以下时，高度值维持在1.73 nm左右；针尖作用力增加到800 pN时，其相对高度差开始下降；当作用力增加到4 nN时，其相对高度差维持在1.44 nm左右。结论 有序致密排列的OTS分子岛具有较强的纳米机械强度，无序疏松的OTS分子岛具有较弱的纳米机械强度，易在较大探针作用力下被压变形。
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  冷喷涂TC4涂层临界沉积速度计算及制备涂层性能研究

  靳磊, 崔向中, 丁元法, 张岚, 苏向东

  表面技术. 2017, 46(8): 96-101. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.016

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  目的 研究冷喷涂TC4涂层的临界沉积速度及粒子温度对临界沉积速度的影响规律，并研究气体压强对沉积涂层性能的影响规律。方法 理论研究上，采用有限元LS-DYNA软件中的Johnson-Cook塑性模型，选取3D164计算单元建立模型，研究粒子在不同温度和不同速度下碰撞基体后的形貌特征，确定粒子沉积临界速度。试验研究上，采用N2作为冷喷涂驱动气体，在TC4合金上制备TC4涂层，然后采用SEM、Image J图像分析软件、硬度计等分析已沉积涂层的孔隙率和硬度等性能。结果 25、400、500、600 ℃温度下，计算表明10 μm的TC4合金粒子在TC4基板上的临界沉积速度分别为730、465、392、361 m/s，即随粒子温度升高，粒子临界沉积速度降低，粒子沉积成涂层更容易。采用冷喷涂工艺在TC4基板上沉积TC4涂层，在N2温度600 ℃、气体压力3 MPa的条件下，制备的TC4涂层厚度约1000 μm，与TC4钛合金基体结合紧密，涂层孔隙率约为6.46%。结论 气体温度升高，粒子临界沉积速度降低；气体压强变大，制备的涂层厚度就大且更加致密。
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  Co-P合金镀层的研究现状

  宋皓, 谭俊, 郑晓辉, 张庆, 王猛, 张啸宇, 阳振宇

  表面技术. 2017, 46(8): 102-108. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.017

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  Cr涂层的性能优异，在工业中应用广泛，但Cr(VI)化合物易致癌，需寻找具有优良摩擦学和耐蚀性能的涂料来替代电镀Cr(VI)。Co-P合金镀层作为Cr(VI)涂层的替代品之一，以其独特的物理、化学性能，成为复合材料发展的新秀，日益受到人们的关注和研究。经热处理后的Co-P合金镀层的硬度可达到1224 HV，可媲美硬Cr镀层。相较于其他镀层（如纯Ni、纯Co、Ni-P、Ni-Fe、Ni-Co等），Co-P合金镀层具有更好的热稳定性。热循环时，随着循环次数的增加，Co-P合金镀层发生塑性变形→产生热裂纹→与基体脱离→基体受到损害等变化。Co-P合金镀层的厚度均匀且致密，不会产生点蚀等局部效应，大大提高了镀层的耐蚀性能，且高P镀层的耐蚀性优于低P镀层，非晶态Co-P合金镀层的耐蚀性也优于晶态Co-P合金镀层。Co-P合金镀层的摩擦磨损性能较纯Co镀层有很大提高，但P质量分数超过2%后，其耐磨性提升不大。Co-P合金镀层中会有片状磁畴存在，自发磁化强度方向和Co晶粒易磁化方向平行，且镀层越厚，自发磁化的趋向性越强。然而，在制备Co-P合金镀层的过程中，镀液配制和保存，以及废液的回收-处理-再利用环节不够完善等问题没有引起足够的重视。综述了Co-P合金镀层的硬度、热稳定性、耐蚀性、高温耐磨性以及磁性能等的研究现状。
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  碳靶电流对掺铬类石墨镀层结构和性能的影响研究

  施文彦, 陆斌斌, 陈妍, 叶平, 蒋百灵

  表面技术. 2017, 46(8): 109-114. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.018

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  目的 采用物理气相沉积磁控溅射方法，通过控制碳靶电流改变掺铬类石墨镀层的碳含量，在高速钢基体上制备不同厚度的掺铬类石墨镀层，以探究碳含量对掺铬类石墨镀层结构和性能的影响。方法 采用压痕法和划痕法对镀层的膜基结合强度进行评价。采用维氏显微硬度计对镀层的硬度进行分析。采用ST-2258A四探针测试仪测量镀层的电导率。使用扫描电子显微镜对镀层的微观结构进行分析。使用摩擦磨损仪对镀层的摩擦学性能进行探究。结果 随着碳靶电流的增加，掺铬类石墨镀层的截面柱状化现象越来越明显，表面团簇颗粒直径越来越大。碳靶电流为1 A时，镀层的截面形貌为细晶团簇结构；碳靶电流为3 A时，镀层截面产生柱状结构。镀层的复合硬度随着镀层碳靶电流的增加逐渐增大，在碳靶电流为3 A时，镀层的维氏硬度最大，为436HV。随着碳靶电流增加，镀层电导率逐渐上升。结论 随着碳靶电流的增大，镀层致密度逐渐下降，镀层的电导率逐渐增加，镀层的摩擦系数逐渐减小，适当的碳靶电流能使类石墨镀层在功能化与力学性能上达到最佳效果。
表面摩擦磨损与润滑
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  超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究

  马超, 张建华, 陶国灿

  表面技术. 2017, 46(8): 115-119. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.019

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  目的 研究超声振动辅助铣削加工钛合金表面形貌及摩擦磨损性能的优势。方法 将0、6、12 μm的超声振动振幅分别施加到铣削加工的进给方向加工TC4钛合金，得到不同加工参数条件下的表面形貌。用多功能扫描电子显微镜观察不同条件下的微观表面形貌，并且对不同表面的摩擦磨损性能进行了测试，分析了超声振动对表面摩擦磨损性能的影响。 结果 施加超声振动后，表面微观形貌与传统铣削加工存在较大区别。表面微观形貌不仅存在因进给速度产生的进给划痕，还存在一定规律的微观织构。摩擦磨损试验分析了干摩擦与润滑脂摩擦两种情况。干摩擦条件下，超声振动对摩擦系数的影响较明显，振幅为6 μm时，摩擦系数有所减小；振幅为12 μm时，摩擦系数有所增大。脂润滑条件下，摩擦系数变化较小。 结论 通过超声振动辅助铣削可以加工出具有一定微观形貌的表面织构，这些微织构的存在影响了加工表面的摩擦磨损性能，对于研究表面抗磨减阻性能有一定的作用。
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  一种船用低温钢板在干态室温下的往复摩擦特性研究

  王东胜, 王士月, 孙士斌, 常雪婷, 尹衍升

  表面技术. 2017, 46(8): 120-127. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.020

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  目的 研究新型船用低温钢板的摩擦磨损性能。方法 采用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机，测试了船用低温钢板在室温干态环境、不同载荷（10、20、30 N）、不同频率（2、5 Hz）下的往复摩擦试验行为。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）分析了船用低温钢板的磨痕表面形貌，用光学轮廓仪分析了磨损表面轮廓，用EDS对试样磨损表面进行了成分分析。结果 随着试验法向载荷从10 N增加到30 N时，船用低温钢板的摩擦系数从0.51逐渐增加到0.63，磨损率先增加后降低，再逐渐增加。在相同载荷下，摩擦系数随着往复频率的提高而降低。载荷为30 N时，往复频率为5 Hz，摩擦2 h后，磨损断面轮廓宽度和深度分别为750 μm和3871 nm。接触面从磨粒磨损转向疲劳磨损，接触面出现氧化层、表面硬化层和转移层。结论 载荷较低时，船用低温钢磨损主要为氧化磨损和疲劳磨损；载荷增大时，接触面磨损出现疲劳磨损。同等载荷下，摩擦系数会随着移动速度的提高有所下降，接触面在摩擦热作用下形成的金属膜有助于降低表面粗糙度，减小摩擦系数。
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  Ti3SiC2在水、乙醇及其混合溶液中的摩擦学行为研究

  王桂贤, 任书芳, 周健松

  表面技术. 2017, 46(8): 128-133. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.021

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  目的 考察新型可加工金属陶瓷材料Ti3SiC2在水基润滑系统（如水液压系统）及乙醇润滑系统（如乙醇燃料系统）中的摩擦学行为。方法 利用中频热压烧结技术制备Ti3SiC2样品，用球盘接触模式SRV-1摩擦磨损试验机考察Ti3SiC2/Si3N4摩擦副的摩擦学行为，利用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱、X-射线衍射谱等分析材料的形貌和成分物相。结果 Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在乙醇中具有较低的摩擦系数（0.14）和磨损率（10?7 mm3/(N?m)），但在纯水中，其摩擦系数（0.54）和磨损率（10?4 mm3/(N?m)）均较高。乙醇中少量的水（5%）即可使Ti3SiC2/Si3N4的摩擦学性能恶化，乙醇中Ti3SiC2磨损表面为轻微犁沟效应，随着乙醇中水含量的增大，Ti3SiC2晶粒拔出和脱落造成的坑洞增加，因此磨损率迅速增大。纯水中呈现大量的坑洞，相应的磨损率也达到最大值。结论 乙醇是Ti3SiC2/Si3N4摩擦副很好的低黏度流体润滑剂，在乙醇中，摩擦表面的高化学活性Si元素与乙醇发生了摩擦化学反应，生成的硅醇聚合物在摩擦接触界面形成了边界润滑，致使Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在乙醇中具有优良的润滑和减磨作用。
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  小半径曲线内轨波磨外轨无波磨原因的研究

  李英

  表面技术. 2017, 46(8): 134-139. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.022

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  目的 研究铁路小半径曲线线路内轨有波磨而外轨无波磨的原因。方法 根据轮轨系统摩擦自激振动导致钢轨波磨的观点，建立了由车轮、钢轨和轨枕组成的轮轨系统摩擦自激振动模型。在模型中，车轮与钢轨接触几何关系使用车辆通过R=350 m曲线时的SIMPACK车辆动力学仿真计算获得的数值，钢轨与轨枕、轨枕与道床之间的连接用弹簧和阻尼单元组来模拟。应用复特征值方法对该模型发生摩擦自激振动的趋势进行了数值分析。结果 小半径曲线内轨和车轮的接触角较小，在饱和蠕滑力（即摩擦力）作用下容易发生摩擦自激振动，因而容易出现波磨；外轨和车轮因为接触角较大，在饱和蠕滑力作用下不容易发生摩擦自激振动，因而极少出现波磨。数值预测结果与波磨发生的实际情况一致。结论 轮轨蠕滑力饱和以及轮轨接触角是引起小半径曲线内外轨波磨差异的两个主要因素，其中轮轨蠕滑力饱和（即轮轨滑动）是决定性因素，如果轮轨蠕滑力不饱和，则轮轨系统就不会发生摩擦自激振动，因而就不会出现波磨。
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  自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

  张艳, 郭芳, 张招柱

  表面技术. 2017, 46(8): 140-144. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.023

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  目的 研究MoS2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法 采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机，研究了石墨和MoS2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能，并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果 在较低载荷下，填充5% MoS2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率；在较高载荷下，填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时，5% MoS2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10-14 m3/(N?m)降低到0.61×10-14 m3/(N?m)，降低了50%；10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10-14 m3/(N?m)降低到0.91×10-14 m3/(N?m)，降低了28%。结论 石墨和MoS2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用，阻碍了复合材料的磨损，提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。
表面强化及功能化
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  电磁场辅助HFCVD制备高场发射性能薄膜

  李嘉馨, 蒋云露, 胡乃修, 王一佳, 魏秋平, 余志明, 马莉, 周科朝

  表面技术. 2017, 46(8): 145-152. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.024

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  目的 提高碳素薄膜的场发射性能。方法 在热丝化学气相沉积（HFCVD）技术的基础上，针对不同的甲烷浓度（体积分数，全文同）1%和5%，通过施加外场（电场、磁场以及电磁耦合场）分别调控出不同组织结构的薄膜。采用SEM观察薄膜的表面形貌，用Raman检测薄膜的成分，用场发射测试装置来表征薄膜的场发射性能。结果 外场作为革新传统工艺的手段，可以影响HFCVD沉积过程。磁场的主要作用是降低晶粒尺寸，电场能够有效促进sp3相向sp2相转变，电磁耦合场在此基础上，还可以有效调控出高长径比的表面形貌。甲烷浓度为1%时，制备了金刚石薄膜，开启电场为11.2 V/μm，加入电场或电磁耦合场后，薄膜表面被刻蚀，发生金刚石向石墨的转变，开启电场降低到6.75 V/μm，场发射性能提高。甲烷浓度为5%时，加入磁场、电场制备的薄膜，开启电场由12.75 V/μm依次下降为11.5、9 V/μm，电磁耦合场的刻蚀作用可以获得尖锥状的形貌，且石墨相含量高，开启电场最低（5.65 V/μm），场发射性能最好。结论 采用外场（电场、磁场以及电磁耦合场）辅助HFCVD的方式可以制备出多种薄膜，电磁耦合场在较高甲烷浓度时，不但可以提高石墨相含量，还可以获得高长径比的表面形貌，可有效提高薄膜的场发射性能。
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  电子束对稀土铝硅合金表面形貌及硬度的影响

  何吉东, 高波, 胡亮, 朱广林, 邢鹏飞, 徐宁, 刘畅, 周英伟, 涂赣峰

  表面技术. 2017, 46(8): 153-158. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.025

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  目的 利用强流脉冲电子束改性Al-17.5Si-0.3Nd合金表面，提高合金表面的显微硬度。方法 通过场发射扫描电镜（FESEM）、电子探针（EPMA）、X射线衍射仪（XRD）以及维氏显微硬度计等一系列先进的检测手段，对改性后合金表面的微观形貌和性能变化进行研究。结果 SEM以及EPMA分析结果显示强流脉冲电子束处理后，合金表面形成了铝基体以及无微裂纹的晕圈结构，并且改性后合金表面上各种元素分布均匀。XRD结果显示强流脉冲电子束处理后，合金表面无新相形成，所有衍射峰发生了宽化以及偏移现象。随着脉冲次数的增加，衍射峰先向高角度偏移，后向低角度偏移。其中，5次脉冲试样的偏移角度最大。另外，显微硬度测试结果显示，铝基体的硬度随脉冲次数增加而递增，硬度值由原始样品的534.95 MPa增加到25次脉冲的1258.59 MPa；相对地，晕圈组织的硬度随脉冲次数的增加而递减，硬度值由原始样品的10 067.7 MPa下降到25次脉冲的1390.29 MPa。结论 强流脉冲电子束改性后的合金表面晶粒细化显著，表面硬度总体上有所提高。
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  自组装法制备C18固相萃取填料及富集苯并(a)芘性能研究

  于世华, 金丽, 连丽丽, 任红, 程振玉, 刘治刚

  表面技术. 2017, 46(8): 159-164. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.026

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  目的 寻求制备工艺简单、反应条件温和的合成方法制备C18固相萃取材料。方法 通过自组装法成功制备SiO2@Ag复合粒子，采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外吸收光谱仪（FT-IR），对所得的核-壳结构复合粒子进行表征。采用十八硫醇（C18）在SiO2@Ag复合粒子表面进行自组装键合改性，得固相萃取材料SiO2@Ag-C18，以苯并(a)芘为富集对象，对该填料进行了吸附性能研究，考察填料吸附-解吸循环20次的EDS表征及吸附性能稳定性。结果 温度为32 ℃条件下，10 min达吸附平衡，最大吸附量为15.49 mg/g。 结论 采用条件温和、工艺简单的自组装方法成功制备了C18固相萃取材料，该萃取材料对苯系物具有较好的吸附性能，并且该填料组分和性能均非常稳定。
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  喷丸成形及强化对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响

  王旭, 沈培良, 高玉魁, 李强

  表面技术. 2017, 46(8): 165-169. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.027

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  目的 获得喷丸成形及喷丸强化工艺对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响规律。方法 设计了一种不传载的含紧固件单细节结构疲劳品质试验件，各组试验件相同，变化各组的喷丸参数，进行了试验基准组、喷丸强化组和4种不同参数喷丸成形组、4种不同参数喷丸成形后喷丸强化组的疲劳试验。结果 通过疲劳试验和数据处理，获得了各组的疲劳性能、细节疲劳额定值和在相应应力水平下的疲劳寿命。试验结果表明，所有组的细节疲劳额定值均高于试验基准组，其中喷丸强化试验组的疲劳性能提高了24%，喷丸成形试验组的疲劳性能提高了9%~13%，喷丸成形后喷丸强化试验组的疲劳性能提高了9%~24%。结论 给出了2024HDT-T351板材喷丸成形及强化疲劳分析合金和表面处理系数B。2024HDT-T351铝合金板材经喷丸强化后、经大弹丸喷丸成形后和经大弹丸喷丸成形后喷丸强化，疲劳分析时合金和表面处理系数B可保守取1.2、1.05、1.05。
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  蓝光过滤多层功能薄膜的遗传算法设计

  连松友, 姜国利, 余云鹏, 林舜辉, 林钢, 徐从康, 王江涌

  表面技术. 2017, 46(8): 170-175. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.028

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  目的 设计出一种在380～455 nm波段具有高反射率，但在500～760 nm波段具有低反射率的多层薄膜结构。方法 采用遗传算法，采取截断选择策略，并引入小生境技术，选择灵活性较好的容差型评价函数，通过改变目标反射率，使功能薄膜在可见光波段具有增透与增反两种特性。采用八层不同折射率材料交替结构，计算得出满足光谱特性要求的全局膜系结构参数。结果 当材料为硫化锌和氟化镁，厚度为324、142、68、46、51、51、56、145 nm时，380～455 nm波长处的平均反射率高达88.54%，500～760 nm波长处的平均反射率仅为2.00%。由几种常用光学薄膜材料的不同搭配，发现材料的折射率差与两波段的平均反射率差呈现相同趋势。当两种材料的折射率差为0.92时，两波段的平均反射率差为86.54%。结论 采用的遗传算法可以简单有效地对多层薄膜结构进行优化，为获得较为理想的蓝光过滤功能薄膜，应尽可能选择折射率差大的两种材料。
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  由壬盘热处理工艺的模拟及实验研究

  刘洪斌, 王红霞, 胡强

  表面技术. 2017, 46(8): 176-183. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.029

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  目的 获取一种既高效又省时的由壬盘热处理工艺。方法 选择的试件材料为42CrMo，试件模型为由壬盘。首先，用软件DEFORM模拟改进的热处理工艺，并用实验验证模拟结果。通过对比硬度与时间的关系，得到第二次改进的热处理工艺，并再次用DEFORM模拟第二次改进的热处理工艺。结果 仿真所得的试件表面最大硬度值分别为264HB、297HB。实验所得试件的表面最大硬度分别为278HB、291HB。同一方案下，工艺1和工艺2的仿真与实验所得的最大硬度误差分别为5.0%、2.1%，其误差结果在可接受范围内。上述改进工艺所得试件的硬度比传统工艺所得试件的硬度高9.5%~36.9%左右。用软件模拟第二次改进的热处理工艺，所得试件表面的最大硬度分别为260HB、285HB。与传统工艺相比，其硬度要求已完全达到。结论 通过结果分析，第一次改进的热处理工艺完全满足硬度要求，第二次改进的热处理工艺不仅满足了硬度要求，而且大量减少了加工时间，提高了生产效率。
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  碳纤维含量对导电涂层雷达波反射特性的影响研究

  牛飞龙, 王琪, 李惠子, 张天才, 王永凤

  表面技术. 2017, 46(8): 184-187. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.030

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  目的 获得不同碳纤维含量导电涂层对雷达波反射特性的影响规律，实现假目标雷达波反射特性控制。方法 选择碳纤维粉为导电功能填料，丙烯酸聚氨酯树脂为粘结剂，制得碳纤维质量分数为0%~20%的导电涂料。研究碳纤维含量对涂层试板雷达波反射特性、涂层表面电阻率的影响，并在聚氨酯泡沫圆锥体构件模型上进行了试验验证。结果 碳纤维质量分数从0%增加4%时，涂层表面电阻率从2.40×1011 Ω迅速降低至1.80×103 Ω，雷达散射截面积（RCS）从-3.07 dBsm急剧增大至10.54 dBsm；增大到10%时，涂层表面电阻率呈波动缓慢下降的趋势，RCS缓慢增大至11.05 dBsm；继续增至20%时，涂层表面电阻率和RCS均变化很小。构件模型雷达波反射特性测试表明，碳纤维质量分数达10%时，聚氨酯泡沫圆锥体模型的表面电阻率为6.29×102 Ω，0°~360° RCS达-7.12 dBsm，与贴铝膜诱饵的RCS（-6.48 dBsm）接近。结论 碳纤维含量对涂层表面电阻率和雷达波反射特性的影响显著，在4%~10%为宜，在此范围内，涂层表面电阻率明显降低，呈现明显的金属化特征，雷达波反射特性与金属材料接近。
表面失效及防护
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  激光表面强化对镁合金在模拟体液中腐蚀行为的影响

  郭长刚, 许益蒙, 王凌倩, 曹宝成

  表面技术. 2017, 46(8): 188-194. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.031

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  目的 通过对镁合金表面进行激光强化处理，改善医用AZ91D镁合金在模拟体液中的耐腐蚀性能。方法 采用不同脉宽的Nd:YAG脉冲激光对医用AZ91D镁合金表面进行处理，激光能量密度分别为28、23、18 J/mm2，对激光处理后镁合金强化层的组成、显微结构、厚度、元素分布以及耐腐蚀性能等进行测试和分析。结果 AZ91D经过激光强化处理后形成致密的强化层，强化层中相的组成与基材相的组成相同，均由α-Mg和β-Mg17Al12组成，强化层的厚度达到300 ?m。Mg和Mg17Al12的X射线衍射峰均向低角度偏移（约0.2°），且镁合金表面晶粒均得到细化，β相的大小从平均55.705 μm减小到平均6.447 μm。EDS分析表明，经过激光处理后，Mg的质量分数由82.88%减少为70.13%，Al的质量分数由16.28%增加为28.08%，且Al的分布更均匀。激光处理后，镁合金在模拟体液中的电化学测试结果表明，镁合金的腐蚀电位从原来的?1274 mV增加到?1215 mV，腐蚀电流密度从8.920×10?5 A/cm2减小为8.826×10?6 A/cm2，同时，阻抗也从原来的1000 Ω增加到60 000 Ω，可知激光强化镁合金的耐腐蚀性能较原始镁合金的耐腐蚀性能均有一定程度的改善。结论 医用AZ91D镁合金在不同脉宽的Nd:YAG脉冲激光处理后，表面晶粒得到了细化，强化层中富集Al，在模拟体液中的耐腐蚀性能得到改善。
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  纳观单晶铜表面粘着接触失效的分子动力学模拟

  陈晶晶, 胡洪钧, 李保震

  表面技术. 2017, 46(8): 195-200. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.032

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  目的 为提高微纳米器件的接触性能。方法 在考虑粘附力﹑单晶铜基体弹塑性形变，及忽略各向异性影响的条件下，基于分子动力学法，采用混合势函数（EAM和Morse）和Verlet算法，动态模拟了探针与单晶铜基体的粘着接触与分离过程，对接触与分离过程的接触力进行了分析。通过计算原子中心对称参数，描述了接触区域的原子破坏和迁移轨迹的变化情况。结果 在下压接触中，因接触力不断增加，接触区域两侧相继出现滑移带，并向两侧方向逐渐扩张，且滑移带与探针下压方向成45?，分离后，受基体弹塑性恢复和能量耗散的影响，接触区域两侧的滑移带由开始扩张逐渐缩小。完全分离后，因粘附力的存在，基体部分原子粘附于探针底表面，探针与基体间形成明显的“缩颈”现象，且发生明显的粘着滞后现象，是接触表面发生粘着失效形式的主要原因。在整个接触与分离过程中，接触区域点阵原子断裂堆积呈“V”字形状。结论 粘着影响使基体部分原子易粘附于探针底表面上，形成粘着滞后现象，这是导致微纳米机械易发生粘着接触失效的主要原因。
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  活性元素改性高温防护涂层的研究现状

  宋涛, 谭晓晓, 谭志俊, 韩正强

  表面技术. 2017, 46(8): 201-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.033

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  活性元素（RE）可以显著降低合金的氧化速率和提高氧化膜的抗剥落性能，在高温合金及高温防护涂层上已经得到了大量商业应用，但至今对其微观作用机制尚无统一认识，相关理论体系也不完整。从RE改性高温防护涂层的制备、RE效应及作用模型、过掺杂和共掺杂效应等方面，概述了活性元素在高温防护涂层领域应用的最新进展。重点分析了RE添加对高温过程中氧化膜生长机制、微观结构和氧化膜粘附性能的影响，过量掺杂对抗氧化性能的危害以及多种RE掺杂对合金基体的改善作用。RE改性要在高温防护涂层上体现最佳效果，除需关注RE掺杂对氧化膜生长和氧化膜/涂层基体界面结合状态的影响外，还必须考虑涂层和合金基体的互扩散、涂层中的氧含量、涂层厚度等因素对RE添加种类和添加量的影响。针对目前的研究结果，提出RE改性高温防护涂层在应用上最亟待解决的问题，是确定不同合金体系中RE掺杂的最佳种类和含量。最后，对未来的研究方向进行了展望。
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  席夫碱基季铵盐型双子表面活性剂对碱性锌电极电化学性能的影响

  李海莹, 刘峥, 王浩, 谢思维, 张淑芬

  表面技术. 2017, 46(8): 208-215. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.034

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  目的 选择席夫碱基季铵盐型双子表面活性剂作为电解液添加剂，改善碱性锌电极的电化学性能，提高其耐蚀性能。方法 通过电化学分析法，如失重法、塔菲尔极化曲线法、交流阻抗法等分析研究三种席夫碱基季铵盐型双子表面活性剂（D1、D2、D3）对锌电极电化学性能的影响，利用X射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）研究在6 mol/L KOH电解液（饱和ZnO）浸泡48 h后，锌片表面的成分和形貌。结果 室温下，缓蚀率随席夫碱基季铵盐型表面活性剂浓度升高而增加，当浓度进一步增大，缓蚀率变化不大。三种席夫碱基表面活性剂中，D3缓蚀能力最强，缓蚀率最高达95.67%，抑制腐蚀的效果顺序为：D3>D2>D1，属于抑制阳极型缓蚀剂。结论 D1、D2、D3作为碱性锌电极的电解液添加剂，可以有效减缓锌电极的腐蚀、变形、钝化及枝晶形成的能力，改善了碱性锌电极的电化学性能，D1、D2、D3适合作为碱性锌电池的缓蚀添加剂。
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  42CrMo钢在氯离子溶液中的腐蚀行为研究

  周文, 兰伟, 赵帅, 曹献龙, 邓洪达

  表面技术. 2017, 46(8): 216-220. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.035

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  目的 通过研究42CrMo钻具用钢在常温下不同Cl?浓度溶液中的腐蚀行为，为其腐蚀速率的预测奠定一定基础。方法 采用浸泡实验、电化学测试技术研究42CrMo在不同浓度NaCl溶液中的平均腐蚀速率和电化学特性，并结合SEM扫描电镜对浸泡58 h后的挂片试样进行分析。结果 浸泡实验分析表明，当Cl?达到60 g/L时，42CrMo钢的腐蚀速率达到最大值，为0.124 g/(m2?h)；当Cl?浓度继续增大时，腐蚀速率随Cl?浓度的增加而逐渐减小。开路电位Eocp分析表明，随着Cl?浓度的增加，Eocp总体呈现下降趋势，显示出较大的腐蚀倾向性。极化曲线分析表明，阴极极化曲线的斜率明显比阳极大，并且自腐蚀电流密度在60 g/L Cl?溶液中达到最大值，为5.952 35 μA/cm2。腐蚀形貌研究表明，42CrMo浸泡58 h后，表面的腐蚀产物分布并不均匀，均发生了局部点蚀现象。结论 随着Cl?浓度的不断增大，42CrMo钢的平均腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势，且在Cl?为60 g/L时，平均腐蚀速率最大。42CrMo钢在静态常温下高Cl?浓度溶液中以局部点蚀为主，其电化学腐蚀过程主要受阴极去氧极化的控制。
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  工艺参数对38MnVS钢锰系磷化膜表面形貌和耐蚀性的影响

  马冬威, 史秋月, 袁国民, 罗成, 王敏, 胡志华

  表面技术. 2017, 46(8): 221-225. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.036

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  目的 研究磷化温度和时间对38MnVS钢磷化膜表面形貌、膜厚和耐蚀性的影响，获得38MnVS钢锰系磷化的最佳工艺参数。方法 通过控制单因素变量，在不同磷化温度和时间下在38MnVS表面制备锰系磷化膜。通过扫描电镜（SEM）、测厚仪和硫酸铜点蚀测试等方法，对38MnVS钢表面磷化膜形貌、膜厚及耐蚀性能进行了分析。结果 38MnVS钢表面磷化膜为非均匀形核，磷化膜晶粒首先形成于划痕和晶界处。随磷化时间延长，磷化膜晶粒迅速覆盖基体表面，磷化膜厚度和耐蚀性不断增加。当磷化时间大于15 min时，磷化膜性能变化不大。当磷化温度小于75 ℃时，不利于磷化膜的生长，磷化膜不能完全覆盖基体，磷化膜的厚度和耐蚀性较低。随磷化温度的升高，磷化膜晶粒不断长大，磷化膜厚度和耐蚀性迅速增加。当磷化温度超过95 ℃时，磷化膜性能增速下降。结论 38MnVS钢的最佳磷化工艺为：85 ℃，15 min。?
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  山西博物院馆藏青铜器的锈蚀产物分析

  钟博超, 龚德才

  表面技术. 2017, 46(8): 226-233. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.037

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  目的 对山西博物院馆藏大量珍贵青铜器的锈蚀情况进行分析，为后续的保护修复提供科学依据和数据支持。方法 选用21件山西省出土的馆藏青铜器，通过超景深显微镜、偏光显微镜、拉曼光谱分析等手段，对青铜器物表面锈蚀物进行综合分析，确定有害锈蚀物。结果 这批青铜器表面锈层结构有5类，绿色锈蚀物主要为孔雀石、氯铜矿，其中氯铜矿为青铜器有害锈蚀的主要成分，少量绿色锈蚀物为斜氯铜矿、水胆矾，红色锈蚀物为赤铜矿，蓝色锈蚀物为蓝铜矿。结论 青铜器表面的孔雀石锈蚀物大多结构致密，对青铜器本体无害，还可阻隔铜与空气、水分等物质的直接接触，对器物具有一定的保护作用，可以保留。氯铜矿对青铜器的保存具有隐患，在修复中应对其彻底清除。
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  耐候钢新型表面锈层稳定剂处理及其耐3.5%NaCl溶液周浸腐蚀性能

  高立军, 杨建炜, 于东云, 曹建平, 刘立伟, 张旭

  表面技术. 2017, 46(8): 234-239. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.038

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  目的 解决耐候钢裸露使用初期锈液流挂与飞散的问题。方法 制备了新型耐候钢表面锈层稳定剂，通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法研究了在模拟海洋大气环境下，锈层稳定剂对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果 表面锈层稳定化处理后，耐候钢表面生成的锈层区分为致密且连续的内锈层和外锈层。室内加速腐蚀168 h后，耐候钢的失重腐蚀速率由未处理的5.71 g/(m2?h)降低到表面处理后的3.31 g/(m2?h)，失重腐蚀速率降低了约42%。耐候钢的锈层电阻由未处理的96 Ω?cm2提高到表面处理后的167.7 Ω?cm2，锈层电阻提高了约75%。表面处理后的耐候钢锈层中，Cr元素以α-(Fe1?xCrx)OOH的形式存在于基体与锈层的界面处，Cr元素在内锈层与基体结合处发生聚集。结论 新型锈层稳定剂可以明显改善耐候钢锈层结构，细化锈层晶粒，阻碍Cl??的渗透，有助于耐候钢表面快速生成致密、连续且稳定的保护性锈层。
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  不同湿度的酸性红壤中Q235钢-紫铜电偶腐蚀行为研究

  裴锋, 刘光明, 刘欣, 张诗雨, 田旭, 刘志雷, 李多生

  表面技术. 2017, 46(8): 240-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.039

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  目的 研究典型江西酸性红壤环境中，不同土壤含水量对Q235钢-紫铜电偶腐蚀行为的影响。方法 将Q235钢-紫铜偶接后置于不同湿度的红壤中，采用ZRA-2型电偶腐蚀计测量电偶电流和电偶电位。每间隔一定时间取出样品称重，获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS分析腐蚀产物形貌、成分和物相组成。结果 腐蚀产物主要为Fe3O4、Fe2O3和FeOOH。随着土壤含水量增加，腐蚀产物剥落越严重，样品腐蚀失重越明显。Q235钢与紫铜偶接后，电偶腐蚀效应导致碳钢腐蚀加速。土壤含水量（质量分数）分别为10%、20%和30%时，电偶腐蚀效应分别为5.70、4.30和4.08。腐蚀初期，由于表面生成腐蚀产物，电偶电流出现急剧降低。结论 随着土壤含水量增加，电偶电流增加，腐蚀越严重。
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  镀锌板在不同加速腐蚀环境下的腐蚀行为研究

  冯利军, 董鹏飞, 程正冲, 刘琳, 董超芳, 李晓刚, 肖葵

  表面技术. 2017, 46(8): 246-253. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.040

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  目的 研究中性盐雾环境、中性盐雾加周浸环境和中性盐雾加湿热环境下镀锌板的腐蚀行为，明确不同加速腐蚀试验环境对镀锌板腐蚀行为的影响。方法 对镀锌板进行中性盐雾、中性盐雾加周浸、中性盐雾加湿热等不同类型的加速腐蚀试验，通过失重法、SEM、XRD以及极化曲线等方法，对比不同加速腐蚀试验类型对镀锌板腐蚀行为的影响。结果 在三种加速腐蚀试验环境下，镀锌板的腐蚀过程基本相同：镀锌层及白色锌锈腐蚀、锌层破裂、锌层完全脱落、基体碳钢腐蚀。腐蚀产物都以Zn(OH)2、γ-FeOOH、ZnO、Fe2O3等为主。三种环境下镀锌板的腐蚀都不均匀，不同位置的腐蚀情况存在一定差异。其中，中性盐雾环境下材料腐蚀情况最为严重，中性盐雾加周浸环境次之，中性盐雾加湿热环境下最轻。结论 三种加速环境都是主要通过Cl?在锌表面的沉降和溶解作用增强介质的导电性能，加剧锌层的腐蚀。在中性盐雾环境中，Cl?浓度最高，试样腐蚀最严重。在中性盐雾加周浸环境中，SO42?与Cl?协同作用，腐蚀也较严重。而中性盐雾加湿热环境中，Cl?被稀释，腐蚀情况最轻微。
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  氯离子和直流电流密度对X65钢的腐蚀研究

  李兆玲, 杨任继, 陈浩

  表面技术. 2017, 46(8): 254-258. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.041

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  目的 通过浸泡实验和腐蚀图像表征方法研究氯离子和直流杂散电流共同作用下X65钢的腐蚀特征。方法 通过浸泡实验，在不同氯离子浓度和直流电流密度的共同作用下，通过失重法计算X65钢的均匀腐蚀速率。通过三维显微镜对浸泡后的腐蚀形貌进行观察，确定其主要腐蚀形态和发展规律。结果 在不同的氯离子浓度下，X65钢的均匀腐蚀速率基本不变，误差主要来自于腐蚀产物清洗不彻底和环氧树脂吸水的差异性。而腐蚀速率与直流电流密度成正比，氯离子主要作用是使试片形成不同的局部腐蚀特征，破坏了试片表面的均匀腐蚀，而加剧了局部腐蚀，但对整体的腐蚀速率基本没有影响。结论 引起管道腐蚀失重的主要因素为流出管道的直流电流密度，而与所处环境无关。低氯离子浓度是导致局部腐蚀的主要原因，随着氯离子浓度的增大，腐蚀逐渐向均匀腐蚀转变。直流电流密度造成的腐蚀以均匀腐蚀为主。
表面质量控制及检测
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  钴掺杂硅溶胶的制备及其在A向蓝宝石抛光中的应用

  王丹, 汪为磊, 秦飞, 刘卫丽, 施利毅, 宋志棠

  表面技术. 2017, 46(8): 259-267. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.042

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  目的 提高A向蓝宝石抛光速率。方法 分别采用诱导法和种子法制备了非球形和球形钴掺杂硅溶胶，并应用于A向蓝宝石的化学机械抛光。采用扫描电子显微镜（SEM）、电感偶合等离子体发射光谱仪（ICP）和X射线光电子能谱（XPS）检测产物颗粒的粒径及其分布、形貌、元素组成及存在状态等，采用CP-4抛光机对抛光速率进行验证，并用原子力显微镜测试抛光后的材料表面粗糙度，根据抛光后产物的XPS测试结果对抛光过程中的化学反应进行分析。结果 与纯硅溶胶相比，非球形钴掺杂硅溶胶抛光速率提高了37%，且表面粗糙度相近，而球形钴掺杂硅溶胶抛光速率却无明显优势。XPS结果显示，目前没有证据表明Co元素参与了化学反应。结论 非球形钴掺杂硅溶胶在A向蓝宝石抛光中起到了积极作用，归因于其形状优势而非Al2O3与Co之间的化学反应。
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  微细铣削铝合金6061表面毛刺研究

  袁美霞, 刘少楠, 唐伯雁, 高振莉, 窦蕴平

  表面技术. 2017, 46(8): 268-273. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.043

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  目的 揭示微细铣削铝合金6061过程中，铣削工艺参数（切削深度ap、每齿进给量fz、切削速度v）、顺逆铣方式、刀具磨损对毛刺大小及形态的影响规律，为控制铝合金6061毛刺，提高表面质量，优化切削工艺提供参考。方法 基于单因素试验方法，采用涂层硬质合金微直径铣刀，对铝合金6061进行了铣削加工试验，分别对切削参数单因素试验的逆铣、顺铣顶端毛刺大小数据以及刀具磨损、毛刺形态信息进行采集和分析。结果 直观绘制了ap、v、fz对逆顺铣两侧顶端毛刺大小的影响规律图。单因素切削速度试验中，顺铣侧毛刺最大为323 μm，逆铣侧最大为268 μm；单因素每齿进给量试验中，顺铣侧毛刺最大为332 μm，逆铣侧最大为331 μm；单因素切深试验中顺铣侧毛刺最大为314 μm，逆铣侧最大为264 μm。结论 逆铣比顺铣的顶端毛刺小，随切削深度增加，毛刺依次呈现长条须状、撕裂状、波浪形锯齿状。刀具磨损是造成切削过程不稳定的重要因素，同时也会造成毛刺形态和大小不稳定。为尽量减少毛刺，应采用锋利刀具和逆铣方式，控制切削深度，选择合适的切削速度和进给量。
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  基于神经网络的铣削大理石表面粗糙度预测模型

  苏晓云, 汪建新, 辛李霞

  表面技术. 2017, 46(8): 274-279. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.044

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  目的 利用粒子群优化BP神经网络建立大理石加工表面粗糙度精确预测模型。方法 首先采用不同切削参数进行铣削大理石试验，测量加工表面粗糙度值，同时对粒子群算法进行改进，使惯性权重按指数形式递减，并增加速度扰动系数，利用改进粒子群算法优化BP神经网络，建立铣削大理石表面粗糙度神经网络预测模型。其次使用部分试验数据来训练预测模型，使得到的网络参数让网络可以精确预测表面粗糙度。最后利用其余试验数据验证神经网络预测模型的准确性与可靠性。结果 经过计算得到粒子群优化BP网络算法的预测模型归一化均方差为0.0501，最大相对误差为10.78%，且误差变化较为均匀。经验公式模型归一化均方差为0.1069，最大相对误差为39.64%，误差变化幅度较大。结论 将神经网络模型与经验公式相比较，结果表明，所建网络模型具有较高的预测精度与较强的鲁棒性，对合理选择切削用量以得到理想表面粗糙度有一定参考价值。
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  安全阀阀座与阀瓣研磨修复工艺实验研究

  华鹏, 朱海清, 施晓敏, 张茂力, 邓俊秀

  表面技术. 2017, 46(8): 280-285. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.08.045

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  目的 为满足安全阀阀座与阀瓣配合面密封要求，提高安全阀密封面磨削修复质量和效率，阀座和阀瓣表面粗糙度Ra≤0.1 μm。方法 在正交实验的基础上，采用Al2O3砂纸、白刚玉研磨膏为磨削介质，研究了磨粒细度、磨削时间、磨削转速、磨削压力对密封表面粗糙度和磨削量的影响，使用粗糙度测量仪、千分尺、电子显微镜对阀座和阀瓣的表面粗糙度、磨削量、表面形貌进行测量分析。以磨削量和表面粗糙度为评价指标，得到最佳工艺参数，并通过多组重复性实验验证实验结果的可靠性。结果 在最佳磨削工艺参数下，砂纸研磨阀座和阀瓣的磨削量为0.023 mm，表面粗糙度为0.135 μm，研磨膏抛光阀座和阀瓣的表面粗糙度为0.073 μm。结论 砂纸研磨最佳工艺参数：研磨压力80 N，研磨转速80 r/min，研磨时间10 min，砂纸细度1000目。研磨膏抛光最佳工艺参数：抛光压力30 N，抛光转速100 r/min，抛光时间10 min。采用砂纸、研磨膏磨削修复工艺，可以提高磨削量，降低表面粗糙度，提高了安全阀磨削后的密封性能。