2018年, 第47卷, 第1期　
刊出日期：2018-01-20

  

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表面强化及功能化
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  超浸润不锈钢纤维毡制备及其乳化油/水分离性能

  罗文, 朱海燕, 喻世平, 郭鹏业, 尚真真, 蔡名娟, 颜子尧, 仲雯, 余新泉, 张友法

  表面技术. 2018, 47(1): 1-7. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.001

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  目的 在不锈钢纤维毡表面进行超浸润性微纳结构的构建，减小纤维毡孔径并提升其耐污染性，实现乳化油的高效分离。方法 先采用双阳极电化学沉积法，在不锈钢纤维丝表面沉积微米级铜颗粒，再采用双阴极电化学氧化法，将铜颗粒氧化为具有微纳结构的Cu(OH)2纳米针。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测量仪、油水分离测试、紫外可见分光光度计等手段，对样品的微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离性能等进行了表征。结果 经微纳米结构构建后，不锈钢纤维毡表面的浸润性由疏水（135°）变为超亲水（≈0°）/水下超疏油（161°），水包油乳液的分离效率可达99%，循环分离8次后，分离效率依然在99%以上，分离后滤液的透光率在98%以上，水包油中的油滴被有效去除。结论 通过电沉积-电化学氧化法可在不锈钢毡纤维表面构建多孔微纳复合结构，该表面具有优异的超亲水/水下超疏油性能，可对水包油乳化油进行高效分离，且循环分离多次后未见明显衰减，显示出良好的耐污染性。
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  基于CFD-DEM仿真的喷丸工艺参数优选

  刘雪梅, 顾佳巍, 祁国栋, 杨连生, 李爱平

  表面技术. 2018, 47(1): 8-15. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.002

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  目的 综合考虑喷丸过程的能量效率，以最少喷打时间和最小比能为目标进行喷丸工艺参数优选。方法 通过分析弹丸群以单对称单元模型喷打的弹痕排布方式，以及满足一定覆盖率时平均每个弹丸形成的弹坑面积，得到随机喷打时的材料去除体积，进而得到能量利用效率。以喷丸入口压强、弹丸直径和弹丸流量三个工艺参数为变量，以一定覆盖率下的最小喷丸时间和最大能量利用率为目标，建立喷丸工艺参数优化模型。通过建立CFD-DEM气固两相耦合的喷丸仿真模型，进行仿真实验，得到出口弹丸速度与工艺参数的关系，进而得到每组实验的喷丸时间和能量利用率。结果 通过16组仿真实验，得到第4组工艺参数为最优喷丸工艺参数组合，即入口压强为0.5 MPa，弹丸直径为1.0 mm，弹丸流量为0.6 kg/s。结论 CFD-DEM仿真模型能够得到出口弹丸速度与其他工艺参数的关系，喷丸工艺参数优化模型能够兼顾效率和能量利用率，并筛选出最优工艺参数组合，为喷丸工艺参数决策提供指导。
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  喷丸处理的锆合金残余应力场分布规律

  黄小波, 柳鸿飞, 高玉魁, 徐坤濠

  表面技术. 2018, 47(1): 16-20. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.003

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  目的 通过不同的喷丸处理工艺，探索适用于锆合金包壳管的喷丸处理参数。方法 对锆合金包壳管采取9种不同的喷丸处理工艺且编号（1—9号），采用XRD残余应力检测技术，对处理后的包壳管试样分别进行轴向和切向的残余应力场测定。结果 未喷丸处理的试样表面轴向、切向残余应力分别为-277 MPa和-250 MPa，最大应力在最外表层。喷丸处理试样表面轴向残余压应力比未喷丸处理的大，只有9号工艺对应的表面轴向残余应力比未喷丸的小，这很有可能是因为喷丸强度过大，在表面形成了微裂纹，残余应力得以释放，所以锆合金包壳管的喷丸强度不宜超过0.40 mmA。对于强度较高的5—9号喷丸工艺，喷丸强度达到0.15 mmA以上，包壳管压应力影响层的厚度均超过460 μm，几乎达到了喷丸处理后包壳管的整个壁厚。在相同喷丸强度和相同弹丸直径条件下，玻璃丸的表面压应力和最大压应力与不锈钢丸的相近，不锈钢丸处理的压应力影响层比玻璃丸处理的压应力影响层厚约80 μm。结论 在相同喷丸强度和相同弹丸材料下，改变弹丸直径对锆合金两个方向上的表面残余应力和最大残余应力的大小影响不大；直径较小的弹丸对应轴向最大残余应力的位置更深，直径较大的弹丸对应切向最大残余应力的位置更深。随着锆合金喷丸强度的增加（没有出现过喷），表面两个方向上的残余应力都增加，两个方向上的最大残余应力也有所增加。
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  高Cr含量镍基合金涂层的电弧喷涂制备及其抗氧化性能研究

  赵雅萱, 王少刚, 叶庆丰, 陈源, 赵礼

  表面技术. 2018, 47(1): 21-26. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.004

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  目的 提高高温环境下电厂设备及构件的抗高温氧化性能。方法 采用电弧喷涂工艺在Q345钢表面制备高Cr含量镍基合金涂层，对涂层在750 ℃条件下的抗氧化行为与氧化机理进行了研究，并与未喷涂涂层的Q345钢基体的氧化行为进行了对比分析。结果 750 ℃高温循环氧化增重试验表明，涂层试样的氧化动力学曲线呈抛物线型，经过非线性拟合，符合抛物线方程ΔW=2.51t0.22，而无涂层基体试样的氧化动力学曲线趋于直线式增长。对氧化前后的涂层试样进行扫描电镜和X射线衍射分析显示，高温下涂层表面生成了连续的Cr2O3、NiO等氧化物以及具有尖晶石结构的NiCr2O4，这些相均匀致密地分布在涂层中，能够有效地阻碍氧原子侵入基体，抑制氧化过程的持续进行。结论 采用电弧喷涂方法在Q345钢表面制备的高Cr含量镍基合金涂层，在高温下表现出良好的抗氧化性能，可有效提高Q345钢制构件的使用温度和工作寿命。
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  时效温度对化学刻蚀304不锈钢超亲水稳定性的影响

  王岩伟, 朱光明, 赵丕阳, 闵范磊, 曹晓琳, 丁明凯, 殷继丽, 翟晓庆, 郭娜娜

  表面技术. 2018, 47(1): 27-32. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.005

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  目的 利用化学刻蚀、化学氧化方法在304不锈钢表面制备微纳米结构并实现超亲水性质，改变时效处理温度，研究亲水表面润湿性的稳定程度。方法 以2 mol/L的FeCl3溶液、HCl、H2O2按照15:1:1的体积比混合得到刻蚀溶液，氧化液采用CrO3与H2SO4的混合溶液。刻蚀完成后，通过接触角测量仪（OCA15EC）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）及自带的能谱仪（EDS）表征试样表面的接触角、微纳米级表面形貌及试样表面元素，并分析不同处理条件下润湿性的变化规律。结果 在本征润湿角为45°左右的304不锈钢基体上，通过化学刻蚀、化学氧化的复合处理方法可以获得超亲水表面。常温条件下，试样能够维持一定时间的超亲水性质。高温时效处理后，超亲水表面的润湿性发生变化，经400 ℃时效处理后，重新获得超亲水特性。结论 该方法较易在耐腐蚀基体不锈钢表面制备微纳米结构，对基体表面润湿性产生影响。
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  掺杂对铁酸铋薄膜漏电流及铁电性的影响

  谢元涛, 王凤起, 张弋泽, 蔡苇

  表面技术. 2018, 47(1): 33-38. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.006

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  铁酸铋是目前最为重要的室温单相多铁性材料，其禁带宽度较小，具有较大的剩余极化强度与较高的铁电居里温度，在铁电随机存储器、光电器件等领域有着极佳的应用前景。但铁酸铋薄膜因Bi3+挥发和Fe3+的部分还原，易产生较大漏电流而制约了其实际应用。对铁酸铋薄膜进行掺杂，是改善其电性能的一种有效手段。围绕如何通过铁酸铋薄膜A位和B位掺杂来减少Bi3+挥发和抑制Fe3+还原，从引入掺杂离子后发生的缺陷反应和微结构变化等方面，对国内外近年来关于铁酸铋薄膜电性能掺杂改性的系列工作进行综述。阐述了A位镧系和碱土金属离子、B位过渡金属离子、A/B位离子共掺对铁酸铋薄膜微结构、漏电流及铁电性等方面的改性研究进展。对改性效果进行了比较，并从缺陷反应、薄膜晶体结构和表面形貌等方面对改性机理进行了详细介绍。此外，还提出了亟待解决的问题。
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  石墨烯改性聚氨酯/Sm2O3复合涂层的近红外吸收与耐温性能

  张伟钢, 吴佳佳

  表面技术. 2018, 47(1): 39-44. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.007

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  目的 提高聚氨酯（PU）/Sm2O3复合涂层的近红外吸收与耐温性能。方法 以Sm2O3为颜料、PU为黏合剂、石墨烯为改性剂，采用喷涂法制备得到了石墨烯改性PU/Sm2O3复合涂层。从近红外反射率、外观、微结构及力学性能等方面，系统研究了石墨烯改性对涂层近红外吸收及耐温性能的影响规律。结果 石墨烯改性可明显降低PU/Sm2O3复合涂层对1.06 μm近红外光的反射率，当石墨烯添加量为8%（占Sm2O3质量的百分比）时，可使涂层对1.06 μm近红外光的反射率从改性前的60.4%降低为17.3%，大大提升了涂层对1.06 μm激光的隐身效能。石墨烯改性可使涂层的耐温性能有所增强，改性涂层因热处理而颜色加深的现象有所改善。同时改性涂层相比未改性涂层可保持更加稳定和优越的力学性能，改性涂层经不同温度热处理后的硬度、附着力和耐冲击强度可分别保持在3H、1级和50 kg?cm。结论 石墨烯改性可明显提高PU/Sm2O3复合涂层的近红外吸收性能，并可在一定程度上提高涂层的耐温性能，从而使涂层可较好地满足实际工程应用要求。
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  溶胶-硬脂酸封闭法对锌与铝阴极间结合力的影响

  刘建华, 谭敏, 彭瑛, 刘双义, 肖利

  表面技术. 2018, 47(1): 45-50. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.008

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  目的 降低电锌与铝阴极间的结合力，提高剥锌效率，研究锌电积过程中锌成核以及结合力的变化情况。方法 采用溶胶-硬脂酸封闭法对铝阴极表面进行处理，通过电子扫描显微镜观查铝阴极表面形貌及锌电积初期成核情况，采用万能试验机测试锌铝间结合力，同时结合电沉积实验考察封闭铝板对电流效率的影响。结果 封闭铝板表面微孔被封闭，整体光滑平整。与普通铝板相比，其成核率较低，以晶核的长大为主。结合强度呈现出“中心高、四周低”的规律，且结合力随着电积次数的增加而增大。封闭铝板局部结合强度峰值自5.64 kg/cm2增加到6.34 kg/cm2，相较普通板结合强度降低了30%左右，在很大程度上降低了剥锌难度。封闭铝板电流效率的平稳性也优于普通铝板。结论 采用溶胶-硬脂酸封闭法来降低铝阴极与锌间结合力，降低剥锌难度和提高脱锌效率，切实可行。
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  输电线路超疏水防覆冰涂层研究进展

  吴亚平, 李辛庚, 米春旭, 宗立君, 王晓明, 郭凯, 宋福如

  表面技术. 2018, 47(1): 51-59. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.009

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  输电线路覆冰严重威胁着电力系统的安全运行，各种防覆冰技术的研究开发是对输电线路正常运行的有力保障。防覆冰涂层能够主动抑制和缓解输电线路覆冰的形成和增长，尤其超疏水涂层可延迟水滴在涂层表面的冻结，从而实现防覆冰，具有广阔的应用前景。探讨了表面状态与覆冰现象以及覆冰粘结强度之间的关系，指出超疏水涂层的覆冰状态与普通表面具有较大差别，覆冰粘结强度明显低于普通表面。超疏水涂层实现防覆冰功能的影响因素包括表面化学成分、表面结构与环境因素，而通过简单工艺构建有效超疏水表面是超疏水涂层推广应用的关键。基于对超疏水表面防覆冰机理的分析，可知超疏水涂层具有巨大的防覆冰功能潜能，通过控制组织结构使其适应各种温度等环境因素是目前亟需解决的问题。
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  材料表面润湿性的影响因素及预测模型

  蒋华义, 张亦翔, 梁爱国, 齐红媛

  表面技术. 2018, 47(1): 60-65. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.010

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  目的 预测不同材料表面和液体之间的润湿性能。方法 选取9种不同板材以及14种实验液体，采用60—1200目砂纸打磨所有平板，得到具有不同粗糙度和表面能的实验材料。利用控制变量法，分别研究了液体表面张力、固体粗糙度和固体表面能对接触角的影响。然后进行了三因素十水平的均匀设计实验，并应用SPSS软件对实验结果进行了线性分析。结果 在不同液体的作用下，随着表面张力的增加，接触角不断增大，其中蒸馏水的表面张力最大，为70.13 mN/m，其在三种材料中的接触角也最大。在具有相同粗糙度的材料表面，随着表面能的增加，接触角减小，固体表面能最大（67.72 mJ/m2）时，接触角达到最小值，为25.1°。在具有相同表面能的材料表面，随着粗糙度的增加，接触角呈现两种相反的趋势：当θ＞90°时，随着粗糙度的增加，接触角不断增大；θ＜90°时，随着粗糙度的增加，接触角不断减小。通过均匀设计得到了接触角的预测模型，发现液体表面张力对接触角影响的权重最大，固体表面能次之，粗糙度最小。结论 通过SPSS软件拟合得到了真实材料表面接触角与其影响因素的定量关系式，针对现场管材和液体的选型进行了理论指导，从而有效降低了输送过程中的阻力损失。
表面摩擦磨损与润滑
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  硅铝合金柴油机机体紧固面微动疲劳研究

  张翼, 李杰, 蔡强, 葛尧

  表面技术. 2018, 47(1): 66-71. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.011

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  目的 针对柴油机机体和主轴承盖紧固面之间发生的微动疲劳失效现象，探讨微动状态下柴油机硅铝合金机体的裂纹萌生特性及寿命评价方法。方法 建立机体紧固面组合结构有限元模型，计算机体紧固面上的应力/应变历史数据，在此基础上分析机体紧固面的接触状态，探讨摩擦系数及摩擦功对微动疲劳特性的影响。采用多轴疲劳参数（CCB、F、SSI、Ruiz参数）预测了机体微动裂纹萌生位置，对所用参数进行修正，建立适用于机体紧固面的微动疲劳寿命预测模型。结果 预测结果与实验值对比可知，F、SSI参数与实验结果差异较大，CCB和Ruiz参数的寿命预测结果与实验值接近，在2.3倍公差带因子范围内。但由于CCB参数预测的裂纹萌生位置和机体实际断裂位置不符，所以不能用于机体微动疲劳寿命预测。结论 在接触状态突变的区域容易萌生微裂纹，适当增大摩擦系数或者降低摩擦功可以抑制机体的微动疲劳损伤。Ruiz参数预测的机体微动疲劳寿命与实验值最为吻合，用Ruiz参数评估柴油机硅铝合金机体的微动疲劳寿命可以将误差控制在2.3倍公差带因子范围内。
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  离子液体添加剂对润滑剂摩擦和润滑性能的影响

  张东, 庞晴晴, 杨淑燕, 郭峰

  表面技术. 2018, 47(1): 72-77. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.012

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  目的 研究离子液体作添加剂时对基础润滑剂成膜能力和摩擦磨损性能的影响。方法 选取聚α烯烃（PAO8）和锂基脂作为基础润滑剂，用季膦盐油酸离子液体作为添加剂，用UMT-3型多功能摩擦磨损试验机（UMT）进行实验，并对试验后的试样表面进行SEM分析。同时用光干涉点接触润滑油膜厚度测量装置测量其膜厚，通过对比基础润滑剂与添加离子液体后的摩擦系数、膜厚和磨斑，评价离子液体添加剂对基础润滑剂摩擦润滑性能的影响。结果 相比于基础油和基础脂，离子液体作添加剂可以有效地降低摩擦磨损。含有离子液体添加剂的润滑剂有更高的油膜厚度，在高载荷工况下更明显。添加离子液体可以有效减轻基础油的乏油程度。结论 离子液体添加剂可以有效减小摩擦磨损，提高润滑性能。
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  往复运动齿轮齿条传动不同换向位置的润滑分析

  徐彩红, 王优强, 张同钢, 王立梅

  表面技术. 2018, 47(1): 78-84. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.013

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  目的 通过求解往复运动齿轮齿条在不同换向位置时一个啮合周期内的压力、膜厚和温度，来获得往复运动齿轮齿条机构换向过程发生在沿啮合线上不同位置时的润滑状况，为往复运动齿轮齿条机构的润滑设计提供理论依据。方法 将齿轮齿条的传动模型简化为圆柱与无限大平面之间的运动，建立往复运动齿轮齿条传动的热弹流润滑模型。压力求解采用多重网格法，弹性变形采用多重网格积分法，计算得到往复运动齿轮齿条过程中在不同换向位置时一个啮合周期内的中心压力、中心膜厚、最小膜厚和最高温度，并与现有的实验结果进行比较验证。结果 无论换向位置处于啮合线上哪个区域，换向点膜厚在整个换向过程中仍然最小，且换向过程一开始的减速并没有导致油膜压力直接降低，而是升高后再降低，产生压力波动。往复运动齿轮齿条换向位置越靠近啮出点，膜厚越厚。结论 往复运动换向过程导致润滑状态变差，换向点仍然是往复运动齿轮齿条润滑过程中的危险点，换向位置越靠近啮出点，膜厚越大，但是整个换向过程必须发生在单齿啮合后的双齿啮合区。
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  Ti2AlNb合金微弧氧化电解液优化及耐磨性研究

  刘欢欢, 王帅星, 刘小辉, 赵晴, 余丽霞, 高傲, 钟宏

  表面技术. 2018, 47(1): 85-91. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.014

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  目的 优化Ti2AlNb合金微弧氧化的电解液配方，提高Ti2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。方法 借助SEM、EDS、XRD研究硅酸盐-磷酸盐电解液体系中Na2MoO4浓度对Ti2AlNb合金微弧氧化膜形貌、成分及相结构的影响。利用CFT-I型磨损试验机测试不同微弧氧化膜的摩擦磨损性能。结果 电解液中添加Na2MoO4后，微弧氧化膜的生长速率增加，膜层中出现了Mo元素且含量也逐渐增加。Na2MoO4的加入降低了Ti2AlNb合金微弧氧化膜的摩擦系数及比磨损率，但微弧氧化膜的耐磨性并非随Na2MoO4含量线性提高。含6 g/L Na2MoO4的体系中，微弧氧化膜摩擦系数低至0.25左右，比磨损率仅为1.20×10?3 mm3/(N?m)，表面呈轻微磨粒磨损特征。结论 电解液中的Na2MoO4参与了成膜过程，对Ti2AlNb合金微弧氧化膜的生长有显著的促进作用，有效地改善了Ti2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。
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  载荷和滑动速度对块体镁基非晶合金干摩擦性能的影响

  吕志甲, 贺志勇, 郑强, 鲍明东, 冯超, 徐雪波

  表面技术. 2018, 47(1): 92-99. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.015

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  目的 以制备的Mg59.5Cu22.9Ag6.6Gd11块体镁基非晶合金为基础，探索法向载荷和滑动速度影响镁基非晶合金干摩擦行为的规律和机制，为进一步研究镁基非晶合金提供实验依据。方法 采用UMT-2多功能摩擦磨损机，改变法向载荷和滑动速度的大小，进行摩擦磨损实验。通过白光干涉轮廓仪测出磨损轨迹的宽度和深度，再根据公式计算出磨损体积和磨损率。利用扫描电镜和EDS能谱分析磨损轨迹，揭示非晶合金的磨损机制。结果 随着载荷的增加，磨损率先减小后稳定，摩擦系数略有减小。随着滑动速度的增加，磨损率先减小后增大，在相对滑动速度为120 mm/s时出现最小值。载荷小于20 N时，磨痕表面布满犁沟和小颗粒状磨屑；载荷大于20 N时，磨痕表面出现层叠状非均匀塑性变形层，对磨球表面转移膜粘连明显。滑动速度低时，磨痕表面布满犁沟，随着速度的增加，先是软化均匀流变，接着出现熔化、剥落。结论 块体非晶镁基合金在低载荷下以磨粒磨损为主，还伴随着氧化、少量的粘着；载荷大于20 N时，变为粘着磨损为主。低滑动速度下以磨粒磨损为主，当滑动速度为180 mm/s时，试样表面熔化失效，磨损方式为剥落和磨粒磨损的综合。
表面失效及防护
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  氮化硅掺杂环氧树脂复合涂层的制备及耐腐蚀性能研究

  张永兴, 陈守刚, 李航, 张萌, 程玉峰

  表面技术. 2018, 47(1): 100-108. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.016

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  目的 将氮化硅作为填料加入环氧树脂，提高碳钢Q235有机涂层的耐腐蚀性能。方法 利用球磨法将氮化硅填料均匀分散在环氧树脂中，探究了不同氮化硅含量涂层对Q235碳钢基体的保护，利用电化学阻抗谱（EIS）、吸水率实验、附着力实验及盐雾实验表征不同氮化硅含量涂层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果 添加氮化硅后，涂层的低频阻抗模值及干湿态附着力均有不同程度提高。同时，氮化硅的加入降低了涂层的吸水率，增加了涂层的耐盐雾时间。浸泡初期（0.5 h），环氧树脂涂层（不含氮化硅）的低频阻抗模值为7.7×108 Ω?cm2，添加氮化硅的涂层的低频阻抗模值均增加了两个数量级，氮化硅含量为5%涂层的低频阻抗模值最大，为8.6×1010 Ω?cm2。随着浸泡时间的增加，不同氮化硅含量的涂层低频阻抗模值均有不同程度的降低。其中，氮化硅含量（占环氧树脂质量的百分比，后文同）为5%的涂层的低频阻抗模值降低程度最小。浸泡2400 h之后，氮化硅含量为5%的涂层的低频阻抗模值最高，仍然能够达到3.3×108 Ω?cm2。结论 氮化硅填料的加入提高了涂层的耐腐蚀性能，一定程度上可以保护金属基体免受腐蚀破坏。并且，当氮化硅含量为5%时，涂层的耐腐蚀性能最好。
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  铅黄铜合金在不同液体介质中的超声空蚀行为及机理

  张桃, 刘海霞, 康灿, 李秀阁

  表面技术. 2018, 47(1): 109-115. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.017

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  目的 探讨铅黄铜合金在不同液体介质中的超声空蚀行为及机理。方法 利用超声波振动空蚀装置，分别研究铅黄铜材料在去离子水、自来水以及3.5%NaCl溶液中的超声空蚀行为，借助金相显微镜、体视显微镜、扫描电子显微镜以及显微硬度计检测空蚀后的材料表面参数。结果 经过300 min空蚀作用后，铅黄铜试样在自来水中的累计质量损失最大，在3.5%NaCl溶液中的累计质量损失最小，在去离子水中的累计质量损失居中。铅黄铜在去离子水和自来水中空蚀初期主要表现为大量的塑性变形，裂纹在晶界处萌生并沿横向和纵向不断扩展，蚀坑细小且形状不规则。在3.5%NaCl溶液中，铅黄铜空蚀初期的塑性变形和裂纹发展不明显，但有明显的选择性空蚀倾向，蚀坑形状以唇状为主，蚀坑口径更大，深度更深。铅黄铜在3种液体介质中空蚀后都产生了几百微米的加工硬化层，其中，在3.5%NaCl溶液中空蚀后的硬化层最厚，最大硬度值增幅达13.6%。随着空蚀时间的延长，材料近表层逐渐软化。结论 铅黄铜在3种液体介质中的抗空蚀性能高低顺序为3.5%NaCl溶液＞去离子水＞自来水。
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  含腐蚀缺陷油气管道评价技术研究进展

  黄坤, 吴佳丽, 全恺, 孔令圳

  表面技术. 2018, 47(1): 116-122. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.018

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  由于外部环境及输送介质的影响，油气管道在运行过程中不可避免地会出现腐蚀缺陷，腐蚀处会产生应力集中的现象，从而削弱管道的承压能力。因此，必须对含腐蚀缺陷的管道进行剩余强度及剩余寿命评价，评价结果可以为缺陷管线的维修计划提供重要依据。综述了国内外主要的腐蚀缺陷管道评价规范，分析了不同规范的适用范围。从单个腐蚀和群腐蚀两个方面展开论述，归纳了含腐蚀缺陷管道评价技术的最新研究进展，并介绍了目前的研究热点——群腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法以及腐蚀缺陷间相互影响准则（interaction rule）。另外，论述了目前腐蚀管道剩余寿命预测的常用方法，包括灰色预测法以及可靠度函数分析法。最后，总结了腐蚀缺陷管道评价技术研究进展，并对未来的研究工作提出了展望。
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  环境因素对聚酰亚胺薄膜及涂层侵蚀效应分析

  王丹, 高志敏, 李中华, 满彦汝, 高原

  表面技术. 2018, 47(1): 123-128. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.019

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  目的 采用不同表面改性方法处理聚酰亚胺，研究温度、湿度、紫外辐照和原子氧等环境因素对聚酰亚胺基体及涂层的侵蚀效应。方法 用碱性溶液（NaOH）、硅烷偶联剂（KH-550）分别在水热及溶剂热条件下处理聚酰亚胺薄膜。用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶，并在改性后的聚酰亚胺薄膜表面制备二氧化硅涂层。处理后样品的亲水性变化由接触角测量仪测定，透光率用紫外可见分光光度计表征，表面形貌用扫描电镜观察，表面结构变化由傅里叶变换红外光谱仪测定。环境效应试验用紫外老化箱和原子氧模拟试验装置进行评价，并用扫描电镜和材料显微镜表征环境因素对涂层产生的影响和破坏作用。结果 实验得出的最佳表面处理条件为：（1）NaOH浓度0.1 mol/L，水热温度120 ℃，时间60 min；（2）20vol% KH-550+80vol% EtOH，溶剂热温度180 ℃，时间60 min。在此条件下处理后的聚酰亚胺基体与二氧化硅涂层界面结合较牢固。结论 使用碱液水热处理与硅烷偶联剂溶剂热相结合的处理方法，可有效改善SiO2涂层与聚酰亚胺基体的界面粘附性。所制备的涂层均匀致密，具有很好的抗原子氧侵蚀能力，但在储运过程中必须注意环境湿度对涂层产生的破坏作用。
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  镀膜玻璃海运发霉成因分析

  王琦, 赵会峰, 张振华, 周莉, 姜宏

  表面技术. 2018, 47(1): 129-134. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.020

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  目的 通过分析采用磁控溅射工艺在玻璃表面制备膜层的镀膜玻璃表面成分，探究其发霉原因。方法 利用扫描电镜-能谱仪以及X射线光电子能谱，对镀膜玻璃表面发霉和未发霉区进行元素分析，并与陆运样品进行对比，分析讨论了镀膜玻璃发霉的主要原因。对海洋运输的镀膜玻璃进行深度剖析，检测其随着深度元素分布的变化。结果 镀膜玻璃表面出现星罗式白斑，通过XPS测试得到镀膜玻璃表面存在氟元素，氟质量分数为0.12%，扩散深度约为11 nm。白斑内氟含量更高，为1.07%，扩散深度约为65 nm，且Na元素已微量扩散至样品表面。结论 海洋运输过程中镀膜玻璃与来自海洋中的含氟物质长时间接触，膜层顶层起保护作用的SiO2被侵蚀，SiO2膜层脱落造成了大量水汽与镀膜玻璃接触，表面层中的可溶性硅酸盐被水解和破坏，形成了苛性钠，从而导致玻璃大面积发霉。
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  粉末渗锌工艺中锌扩散的数值模拟

  高海云, 李小波, 冯文营, 彭淀

  表面技术. 2018, 47(1): 135-141. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.021

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  目的 采用数值模拟法预测粉末渗锌的扩散过程。方法 通过分析粉末渗锌的机理及渗锌层的形成过程，基于Fick第二定律，采用有限差分法建立了以锌为主扩散元素的渗锌模型。采用该模型模拟计算一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度和Zn含量随时间和温度的变化，并与相同条件下的实验测量值进行对比，验证模型的可靠性。实验制备了在360、375、390 ℃下分别保温4、6、8 h的渗锌样品，通过扫描电镜-能谱仪以及Smile View软件测定了样品中合金层的各相厚度和Zn含量，并与数值模拟计算结果进行对照。结果 实验测定的各相含量变化与计算结果吻合较好，合金层各相厚度及总厚度与计算结果接近。该模型能很好地反映渗锌层Zn含量及厚度随时间和温度的变化规律，可以计算模拟一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度及Zn含量变化。结论 该模型能有效预测粉末渗锌的扩散过程，可以用来指导渗锌工艺。
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  TiB2-ZrB2/Ni涂层电极点焊镀锌钢板失效过程分析

  肖瑶, 李智, 覃富城, 王冲, 董仕节, 罗平

  表面技术. 2018, 47(1): 142-148. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.022

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  目的 了解TiB2-ZrB2/Ni涂层电极点焊镀锌钢板时的失效机理。方法 通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度测试等表征方法，研究TiB2-ZrB2/Ni涂层点焊电极点焊镀锌钢板时表面结构、物相及性能的变化。结果 TiB2-ZrB2/Ni涂层电极对提高点焊电极寿命有很大帮助，点焊电极寿命可提高5倍左右。涂层使点焊电极表面的硬度得以明显提高，减缓了点焊电极端部塑性变形的进程。ZrB2-TiB2/Ni涂层在一定程度上减缓了钢板镀层与点焊电极产生合金化反应的进程。结论 ZrB2-TiB2/Ni涂层电极由于具有一定的塑性，点焊过程中涂层不会出现完全脱落现象。涂层作用一直持续至电极失效，电极失效的形式主要表现为塑性变形。
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  一种HAP型高效缓蚀阻垢剂的研制及应用

  高庆华

  表面技术. 2018, 47(1): 149-153. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.023

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  目的 通过对延长油田JX区块腐蚀结垢情况分析，针对性地研制并筛选缓蚀阻垢剂配方，获得阻垢、缓蚀效果最佳的HAP缓蚀阻垢剂。方法 采用EDTA滴定法、称重法和腐蚀挂片分析技术，在温度为90 ℃时，对缓蚀阻垢剂的缓蚀效果和阻垢性能进行评价，通过反复对比分析，筛选配方，并进行了现场试验。结果 与未添加缓蚀阻垢剂时相比，油井产出液分离水的腐蚀速率由0.125~0.161 mm/a下降到0.023~0.034 mm/a，缓蚀率达到了80%以上；混合结垢量由130~290 mg/L下降到7~15 mg/L，阻垢率达到了91%以上。结论 应用EDTA滴定法、称重法和腐蚀挂片分析技术优选了缓蚀阻垢剂配方，在高温环境下，缓蚀阻垢剂综合性能优良，现场试验中的缓蚀阻垢效果显著。
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  陕北某天然气处理厂回注水处理系统腐蚀影响因素研究

  马云, 张清波, 樊仰杰, 卢雅婷

  表面技术. 2018, 47(1): 154-159. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.024

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  目的 考察陕北某天然气处理厂回注系统的腐蚀情况，保证系统安全生产。方法 在水质分析的基础上，用现场材质20#钢和计划替换钢材L316研究回注水处理系统的腐蚀现状，随后选择腐蚀最严重环节的水样为介质，采用静态失重法考察温度、pH值、溶解氧、细菌对20#钢材腐蚀速率的影响。结果 陕北某气田气井产出水的总矿化度较高（30 000 mg/L左右），其中Ca2+、Mg2+等金属阳离子的含量较高，腐蚀速率随水介质中溶解氧含量的增加均呈上升趋势，在80 ℃、溶解氧为5.07 mg/L时，腐蚀速率最大，达到0.4001 mm/a。随着细菌含量的增大，腐蚀速率上升，腐蚀速率由0.1065 mm/a（TGB 60个/mL，SRB 6个/mL）增加到0.2155 mm/a（TGB 6×104个/mL，SRB 6×103个/mL）。pH值为5.9时，腐蚀速率为0.3039 mm/a；当pH值为8.5时，腐蚀速率降至0.0710 mm/a。结论 通过做好回注水处理系统pH调节、杀菌和隔氧等工作，可以减轻系统的腐蚀。
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  6xxx系铝合金表面腐蚀及其防腐的研究现状

  王慧婷, 史娜, 刘章, 邢亚龙, 赵耀, 邵闯江, 邢亚哲

  表面技术. 2018, 47(1): 160-167. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.025

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  6xxx系（Al-Mg-Si）铝合金作为综合性能良好的中强铝合金，因其较小的密度、良好的耐蚀性和成形性等优点，被广泛应用在航空航天、交通运输和建筑机械等领域。然而，该类铝合金在工业应用中依然存在腐蚀问题，造成巨大的经济损失，带来严重的安全隐患。针对这一问题，首先介绍了6xxx系铝合金的腐蚀类型，总结了影响其耐蚀性的影响因素，重点介绍了合金元素对其耐蚀性的影响。已有的研究结果表明：铝合金中的Mg、Si、Cu、Zn等元素显著影响合金的耐蚀性能，过量Si和Cu元素的添加增加了铝合金的晶间腐蚀敏感性；适当地添加过渡族金属元素及稀土元素，可有效改善铝合金的耐蚀性。随后，分析了提高铝合金耐蚀性能的途径，包括改善热处理工艺、优化合金成分及添加复合物等方法，并介绍了几种典型的表面防腐处理工艺，如阳极氧化技术、微弧氧化技术、化学转化膜技术、电镀及化学镀技术。最后总结了以上防护途径存在的一些问题，并指出了耐蚀铝合金的主要发展方向。
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  复配BTA与TTA钝化纯铜工艺研究

  宋久龙, 陈文革, 郑艳

  表面技术. 2018, 47(1): 168-175. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.026

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  目的 为了提高纯铜表面的耐腐蚀性。方法 通过苯并三氮唑（BTA）与甲基苯并三氮唑（TTA）复配，对纯铜进行钝化，并分析钝化温度、时间及pH值对纯铜钝化效果的影响。分别运用电化学法、硝酸点滴实验、中性盐雾实验、SEM等手段对不同钝化液钝化膜的微观结构与耐蚀性能进行研究，并与铬酸盐钝化结果进行对比。结果 将4 g/L BTA、4 g/L TTA复配，辅以氧化剂20 mL/L H2O2，对纯铜以pH值为4、钝化时间3 min、钝化温度40 ℃、自然风干老化1 d的钝化工艺处理后，可以生成明显的钝化膜。其表面致密，耐蚀性较好，在盐雾试验中腐蚀缓慢，其平均腐蚀速率为0.76 mg/d，自腐蚀电流密度仅为1.5660 μA/cm2，缓蚀率达到81.9%，接近铬酸盐钝化的抗腐蚀效果。结论 在适宜的钝化工艺下，经过BTA与TTA复配钝化后，可以在基体表面生成Cu/Cu2O/Cu(I)BTA聚合物保护膜，同时TTA的非极性甲基形成的单分子层膜的疏水性更好，两者共同作用，形成较为致密的钝化膜覆盖在铜基体表面，明显提高纯铜表面耐蚀性。
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  AZ91D镁合金表面激光熔覆Al/Zr+B4C/Y2O3复合涂层组织与性能研究

  郭昱, 张英乔, 张涛, 刘盛耀

  表面技术. 2018, 47(1): 176-180. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.027

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  目的 提高AZ91D镁合金表面硬度，改善其耐腐蚀性。方法 在AZ91D镁合金上涂覆Zr/B4C/Y2O3混合粉末，之后使用Nd: YAG固体激光器进行激光熔覆。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对涂层的形貌和物相组成进行分析。利用显微硬度计以及电化学工作站对涂层的硬度和耐腐蚀性进行测定。结果 涂层主要包含ZrC、Al3Zr和Al12Mg17等金属间化合物以及Al3Y等稀土化合物。添加0.8%Y2O3的涂层中有部分微小气孔，而添加1.6%Y2O3的涂层中气孔消失。析出相主要以颗粒状和棒状的形式存在，并且为了减小表面积，使得表面能降低，部分析出相聚集在一起长大。涂层硬度整体呈梯度分布，涂层外层的硬度最高（添加0.8%Y2O3的涂层为306.10HV，添加1.6%Y2O3的涂层为310.15HV）。添加0.8%Y2O3和1.6%Y2O3的涂层的平均硬度分别为291.613HV和294.495HV，相较于基体提高了4倍。添加0.8%Y2O3和1.6%Y2O3的涂层的自腐蚀电位分别为?1.269 V和?1.215 V，自腐蚀电流密度分别为7.655×10?5 A/cm2和 2.048×10?6 A/cm2，相对于基体耐腐蚀性有了显著的提高。结论 涂层中各种陶瓷相、金属间化合物和稀土化合物的存在使复合涂层的硬度、耐腐蚀性能均有了明显的提高。
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  海洋环境中铝合金表面改性涂层的电化学性能

  李晓娟, 刘栋, 刘哲, 李秉忠

  表面技术. 2018, 47(1): 181-185. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.028

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  目的 对换热管用6061铝合金表面进行改性防护，研究一种在其表面具有牺牲性阳极保护效果且腐蚀速率小的涂层材料。方法 采用线材火焰喷涂工艺在6061铝合金表面制备不同成分的锌铝涂层，分别为纯Zn、Zn50、Al95、Al、Al-RE共5种涂层，使用SEM、EDS、XRD分析测试方法对涂层形貌及成分进行分析，并测定涂层在3.5％NaCl溶液中的Tafel曲线。结果 相同参数下在铝合金表面制备的涂层表观质量良好，无明显缺陷，符合热喷涂对于涂层质量的要求。常温环境下，Zn、Zn50、Al95、Al、Al-RE涂层的电位比6061铝合金的电位更负，5种涂层对6061铝合金都具有阳极性保护层的作用。结论 从腐蚀电流和腐蚀电位考虑，Al95、Al-RE作为牺牲性阳极保护涂层的作用会更好。
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  35CrMo钢热浸镀铝工艺研究

  郭丽娟, 张潇华, 徐继昌, 谭哲, 王维

  表面技术. 2018, 47(1): 186-191. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.029

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  目的 通过研究热浸镀铝温度和时间对35CrMo钢镀层的影响，从而优化工艺，获得优良的铝合金镀层。方法 设置5组温度梯度（700~780 ℃）和5个时间节点（90~450 s），对35CrMo钢进行热浸镀铝工艺研究，制备35CrMo钢热浸镀铝镀层。利用SEM观察镀层的组织形貌及其合金元素组成等，并通过显微硬度计测定镀层的厚度。结果 热浸镀铝时，钢基体和铝液发生一系列冶金反应，钢镀层明显分为合金层和纯铝层。在720~760 ℃条件下，浸镀180~360 s时，镀层质量良好，分布均匀，厚度适宜，且没有孔洞、裂纹和漏镀现象。SEM线扫数据表明，铝层和合金层的元素构成和相对比值并不会随工艺参数的变化而改变。在180~450 s之间浸镀时，合金层的显微硬度值均能达到750 HV以上。结论 在热浸镀过程中，温度和时间对镀层的厚度、组织和力学性能的影响显著，通过优化热浸镀铝工艺参数，可以改善镀层的质量。
膜层材料与技术
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  钛双极板表面原位生成TiN涂层的性能研究

  陶韬, 陈刚, 高平平, 谢志勇, 刘春轩

  表面技术. 2018, 47(1): 192-197. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.030

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  目的 降低钛合金表面的接触电阻，提高其抗腐蚀性能。方法 TA2纯钛表面进行活化后，原位反应生成TiN涂层。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析表面形貌和成分，使用直流表面电阻和界面接触电阻（ICR）来评价涂层的导电性，在模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境中测试其抗腐蚀性能。结果 经过TiN处理后的TA2纯钛双极板表面致密，其生长方式为沿（111）晶面择优生长。在750 ℃反应2 h获得的试样的直流表面电阻和ICR电阻最低，抗腐蚀性能最佳。压力为120 N/cm2时，电阻率稳定在6.7 mΩ/cm2。在模拟PEMFC环境中的表面腐蚀电流为0.816 μA/cm2，经过恒电位扫描后的SEM显示，其表面完整，H2气氛中涂层界面完整，空气气氛中出现较多点蚀。结论 在TA2纯钛表面原位反应生成TiN涂层有助于提高基体表面的抗腐蚀性和导电性。
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  2024铝合金混合酸阳极氧化

  戴一帆, 沈士泰, 卢洁琴, 卫国英

  表面技术. 2018, 47(1): 198-202. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.031

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  目的 在混合酸溶液中，对2024铝合金进行不同条件下的阳极氧化，并制备氧化膜，研究比较氧化膜厚度、表面形貌和耐腐蚀性等的不同。方法 2024铝合金在硫酸-磺基水杨酸-乳酸体系中进行阳极氧化，改变氧化时间（20~60 min）与氧化电流密度（2.5~4.5 A/dm2），观察氧化膜的表面形貌、显微硬度、厚度、晶体结构以及耐蚀性的变化。结果 每次实验的氧化时间为40 min不变，改变电流密度得到一系列阳极氧化膜，当电流密度为3.0 A/dm2，自腐蚀电位最正，接近0.0 V时膜层的耐蚀性最好。若继续增加电流密度，则自腐蚀电位会负向移动。当电流密度为4.5 A/dm2时，自腐蚀电位最负，为-1.1 V。保持电流密度为2.5 A/cm2不变，改变氧化时间，得到一系列阳极氧化膜，当氧化时间达到50 min时，氧化膜的耐腐蚀性最好，自腐蚀电位为-0.6 V。XRD分析表明，氧化膜由γ-Al2O3和α-Al2O3组成。氧化膜的显微硬度和厚度会随着电流密度及时间的增加而增大，氧化膜硬度、厚度最大分别为372.3HV、6.8 μm。结论 当阳极氧化电流密度为3.0 A/dm2、氧化时间为50 min时，膜层的耐蚀性最好。
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  预处理对金刚石薄膜质量及结合力的影响

  熊超, 李烈军, 苏东艺, 彭继华

  表面技术. 2018, 47(1): 203-210. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.032

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  目的 改善硬质合金表面金刚石薄膜的结合力。方法 采用热丝CVD法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜，研究对比喷砂+一步法、喷砂+两步法、AlCrN过渡层和传统两步法这四种预处理对金刚石薄膜质量及其结合性能的影响。对预处理后硬质合金基体表面的形貌和粗糙度进行分析，并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱及洛氏硬度计表征金刚石薄膜的形貌、结构及性能。结果 喷砂有利于在基体表面获得均匀分布的凹坑，提高金刚石的形核密度及均匀性，尤其改善了金刚石颗粒的团聚现象。AlCrN过渡层虽然表面粗糙度不高，但有大量的凸起颗粒，提供了极佳的形核点，也在一定程度上优于传统两步法的表面金刚石形核密度。在金刚石薄膜沉积参数不变的前提下，传统两步法预处理获得的涂层结合力为HF4级，喷砂结合一步法和两步法获得的结合力分别达到了HF3级和HF1级，但AlCrN过渡层的结合力表现较差。结论 AlCrN过渡层能阻挡Co的扩散，提高了金刚石的纯度，但金刚石膜的内应力较大，结合力差。喷砂和刻蚀复合预处理不仅能提高金刚石的结晶质量和纯度，金刚石薄膜的结合力也得到改善。
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  CO2-CH4沉积气氛中金刚石膜晶粒尺寸的控制研究

  翁俊, 刘繁, 孙祁, 汪建华

  表面技术. 2018, 47(1): 211-217. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.033

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  目的 在无氢气沉积环境中研究CO2与CH4的流量比对金刚石膜生长及晶粒尺寸的影响规律。方法 采用MPCVD技术，通过调控CO2与CH4的流量比，可控性地制备得到不同结构特征的金刚石膜，通过SEM、XRD以及Raman光谱对金刚石膜进行表征分析，获得CO2与CH4的流量比对金刚石膜晶粒尺寸的影响规律。结果 在微波功率、沉积气压、基片温度和CH4流量分别为1.2 kW、7.0 kPa、850 ℃和50 mL/min的沉积环境下，当CO2流量为20和25 mL/min时，可制备得到纳米金刚石膜；当CO2流量为30和35 mL/min时，可制备得到微米金刚石膜；当CO2流量为67 mL/min时，可获得金刚石颗粒。在保持其他工艺条件不变时，通过调控微波功率分别为0.9、1.4和1.8 kW，金刚石膜的晶粒尺寸随CO2/CH4的变化可分为：纳米金刚石膜区（CO2/CH4<50%）、微米金刚石膜区（CO2/CH4>60%）及纳米-微米过渡区（50%
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  脉冲电刷镀Ni-Co镀层及其硬度的研究

  刘霁云, 赵阳, 董世运, 徐滨士

  表面技术. 2018, 47(1): 218-223. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.034

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  目的 优选脉冲参数，获得具有较高显微硬度的电刷镀Ni-Co合金镀层。方法 采用脉冲电源制备电刷镀Ni-Co合金镀层，以显微硬度为性能指标，对比考察CoSO4浓度、电压、频率和占空比对Ni-Co合金镀层的影响，并研究了最优工艺参数下Ni-Co-MoS2复合镀层硬度随MoS2浓度的变化情况。结果 电刷镀Ni-Co合金镀层的显微硬度随镀液中CoSO4浓度的升高先增大后减小，当CoSO4质量浓度为40 g/L时，镀层硬度达到最大值597.4HV。在4~12 V范围内，电压的增大以及占空比的减小，会使镀层硬度增大。随着频率的增大，镀层硬度呈增大趋势；频率达到1200 Hz后，镀层硬度轻微下降。加入一定量MoS2，复合镀层硬度先增后减。结论 在CoSO4质量浓度为40 g/L、电压12 V、频率1000 Hz、占空比0.5的条件下，制备出的镀层硬度最大。与未加MoS2的电刷镀Ni-Co镀层相比，Ni-Co-MoS2复合镀层硬度有所下降；随着MoS2浓度增加，复合镀层硬度先增大后减小，当MoS2质量浓度为20 g/L时，复合镀层硬度达到最大值547HV。
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  纳米Fe-Al/Cr3C2复合涂层的制备及性能研究

  刘晓明, 董俊慧, 韩吉伟

  表面技术. 2018, 47(1): 224-229. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.035

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  目的 制备纳米Fe-Al/Cr3C2复合涂层并对比分析结合强度、显微硬度、孔隙率，为利用热喷涂技术治理易损部件提供有效手段。方法 运用自主研发的造粒系统，成功对高活性的纳米Fe-Al/Cr3C2复合喷涂粉体实施团聚造粒。使用高速火焰喷涂方法，在结构材料表面制备出了纳米Fe-Al/Cr3C2复合涂层。测试了纳米Fe-Al/Cr3C2复合涂层的基本性能，包括结合强度、显微硬度、孔隙率。结果 纳米Fe-Al/Cr3C2复合喷涂材料的粒径由原始的50 nm团聚到最终的114~178 μm，团聚后的纳米颗粒呈圆形或椭圆形，各成分比例保持原始比例，团聚颗粒内部仍然保持纳米粉体状态。纳米Fe-Al/Cr3C2表面及截面元素分布均匀、致密，纳米涂层的孔隙率、硬度和结合强度分别是微米涂层的0.25倍、1.39倍和2.43倍。结论 团聚后的纳米Fe-Al/Cr3C2颗粒满足热喷涂材料的相关要求，纳米Fe-Al/Cr3C2比微米涂层具有更精细的涂层结构和更优异的基本性能。
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  海因环氧树脂的合成及其与六氢苯酐的固化行为

  李玲, 信雅全, 秦旭锋, 田晋丽, 陈剑楠

  表面技术. 2018, 47(1): 230-235. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.036

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  目的 研究海因环氧树脂的固化行为，为绿色环保水性涂层和表面粘接剂的开发与研制提供一定的基础数据和理论指导。方法 合成了一种新型海因环氧树脂，以六氢苯酐（HHPA）为固化剂，制备了海因环氧/HHPA树脂体系。采用差示扫描量热法研究其在不同升温速率下的固化行为，通过Melak等效转换公式及双参数（m,n）自催化模型，分别确定海因环氧/HHPA树脂体系的固化反应机理函数和相关动力学参数，得到固化反应动力学方程。结果 所制备的新型海因环氧值为0.65当量，无机氯含量为0.000 673当量，有机氯含量为0.0274当量。通过Ozawa-Flynn-Wall法和Friedman-Reich-Levi法确定了海因环氧树脂/HHPA体系的表观活化能分别为82.2、83.7 kJ/mol，通过malek方程计算得到树脂体系的反应级数n=1.531，m=0.68，指前因子A=1.75×1010。所建立的固化动力学方程为。结论 海因环氧树脂/HHPA固化反应按照自催化反应机理进行，并建立了海因环氧树脂的固化反应动力学模型。所确立的固化反应动力学模型计算得到的曲线与实验得到的DSC 曲线吻合较好，在该研究范围内能较好地描述海因环氧树脂/HHPA 体系的固化反应过程。
表面质量控制及检测
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  直流电位法对Q235钢材表面裂纹的检测仿真

  代占鑫, 胡博, 余业山, 刘怡

  表面技术. 2018, 47(1): 236-241. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.037

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  目的 针对Q235钢材的表面裂纹，在电位法检测原理的基础上，进行有限元仿真模拟。方法 首先，设计不同宽度、不同深度及不同的裂纹与激励夹角等多组方案仿真计算。其次，基于直流电位法原理的解析解与有限元模拟对比验证，证明其有限元模拟的准确性。结果 不同宽度的表面裂纹，两侧的电位值不同，有明显的极值拐点，且随着裂纹宽度的增加，两侧的电压降趋势逐渐平缓。不同深度的表面裂纹，两侧的电位幅值随着裂纹深度增加而增大，最小可检测0.02 mm的裂纹深度。不同方向的裂纹，其周围的电场线疏密程度及走向趋势不一样，当夹角30o≤α≤90o时，直流电位法可以较好地检测表面裂纹。通过解析解验证有限元仿真结果，在裂纹处的电位信号趋势一致，幅值略有不同，表明结果可靠。结论 直流电位法对Q235钢材表面不同宽度、不同深度及不同夹角的裂纹检测分辨率较好。该研究为电位法检测Q235钢材表面裂纹提供了一定的可行性依据，证明此检测方法具有重要的工程实用价值。
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  安全阀关闭件研磨修复粗糙度预测与实验研究

  华鹏, 朱海清, 张茂力, 施晓敏, 邓俊秀

  表面技术. 2018, 47(1): 242-248. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.038

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  目的 优化安全阀关闭件研磨工艺参数，提高安全阀密封面研磨质量。方法 采用Al2O3砂纸为磨具，通过正交试验研究了磨粒细度、研磨时间、研磨转速、研磨压力对阀座和阀瓣表面粗糙度的影响规律。采用粗糙度测量仪对阀座和阀瓣的表面粗糙度进行检测，初步获得了较好的研磨工艺参数。采用MATLAB中BP神经网络解决非线性映射逼近问题，建立表面粗糙度预测模型，分析安全阀研磨工艺实验得来的16组真实样本数据，并对不同工艺参数下的粗糙度进行预测。结果 通过正交试验可以初步获得较好的研磨工艺参数，分别是：磨粒细度1500目、研磨压力100 N、研磨转速100 r/min、研磨时间10 min。进一步设计更全面的正交试验，验证粗糙度模型的预测结果，得到最好的研磨方案是：砂纸细度1500目、研磨压力120 N、研磨转速80 r/min、研磨时间12 min。结论 粗糙度预测模型能够很好地预测表面粗糙度，并得到最佳工艺参数，表面粗糙度可以降低到0.074 μm，有效地提高了研磨质量。
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  汽车板180BH三维表面轮廓测试

  郭晶, 吴长江, 李志伟

  表面技术. 2018, 47(1): 249-253. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.039

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  目的 测试汽车板的三维表面轮廓及表面结构参数波纹度和粗糙度，判定汽车板表面是否符合汽车厂标准的要求。方法 利用白光干涉的三维光学轮廓仪，在15~30 ℃、湿度小于80%、无凝结的条件下，依照相关国际标准，测量汽车板表面三维轮廓及波纹度和粗糙度。通过分析汽车板表面结构的形成过程及其分类，介绍了基于白光相移干涉法测量的原理及方法。结果 以180BH汽车板为例，厚度为0.8 mm，测试得到其表面最大高度可达到20 μm，中间的高度较低，最低高度为-13 μm。取样长度50 mm，水平方向经过一次多项式处理，然后经过5次多项式拟合，去除取样长度内的形状误差，最后利用高斯滤波器去除λc=0.8 mm短波部分，得到取样长度内的波纹度Wa为0.404 μm，表面粗糙度Ra为1.089 μm。结论 测试结果显示汽车板180BH的波纹度小于0.5 μm，表面粗糙度小于1.2 μm，均符合汽车厂产品的要求。白光相移干涉三维光学轮廓仪能够清晰地测量汽车板的表面轮廓，得到表面结构参数，为汽车板表面质量的评价提供了一个重要的手段。
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  原子力显微镜和白光干涉仪在表面材料测试中的应用研究

  郭志峰, 郭昭华, 王永旺, 陈东, 张云峰

  表面技术. 2018, 47(1): 254-260. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.01.040

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  目的 验证原子力显微镜和白光干涉仪分别在表面材料测试中的分辨率及其在不同类型表面材料测试中的适用性。方法 分别采用原子力显微镜和白光干涉仪，对不同厚度级别的ZnO薄膜、石墨烯、磨斑等几种不同类型的表面材料进行了具体的测试研究。结果 白光干涉仪10×镜头和50×镜头及原子力显微镜皆可以准确地测试百纳米级别的ZnO薄膜厚度，测得的膜厚分别为148.668、123.354、111.648 nm。原子力显微镜也可以准确地测出十纳米级别的ZnO薄膜厚度，测得的膜厚仅为6.152 nm，而白光干涉仪则不能测试出十纳米级别的ZnO薄膜厚度。原子力显微镜可以准确地测试出石墨烯片的大小、厚度和层数等三维数据，测得的厚度为0.665 nm左右，层数为单层或双层，而白光干涉仪则没有如此高的分辨率。白光干涉仪可以准确地测试出磨斑的宽度、深度等三维数据，测得的磨斑深度为4.245 μm，而原子力显微镜则不适合测试表面如此粗糙的样品。结论 原子力显微镜适合于测试相对光滑的表面材料的三维形貌和数据，如测试十纳米级别以上的薄膜厚度、超薄石墨烯片厚度和层数。白光干涉仪则适合于测试相对粗糙的表面材料的三维形貌和数据，如测试百纳米级别以上的薄膜厚度、微米级别磨痕深度等。