2018年, 第47卷, 第5期　
刊出日期：2018-05-20

  

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专题-航天功能薄膜技术
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  铝合金镀银表面粗糙化处理方法及其SEY抑制机理

  贺永宁, 王丹, 叶鸣, 崔万照

  表面技术. 2018, 47(5): 1-8. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.001

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  目的 为了有效降低空间大功率微波器件铝合金镀银表面的电子发射系数，提高空间大功率微波器件的微放电阈值。方法 研究了铝基体上电化学镀银平板试样表面的两种粗糙化处理方法——微图形光刻法和直接湿化学腐蚀法，利用扫描电子显微镜和激光扫描显微镜对两类表面处理得到的多孔平板样品的粗糙形貌进行了表征，利用电流法对其表面二次电子发射（SEY）特性进行了测试分析。结果 所获得的规则阵列圆孔表面和大深宽比及随机分布的粗糙表面均能够显著降低镀银表面SEY，并且工艺重复性好。与平滑银表面相比，抑制效果最好的圆孔阵列样品表面能将SEY的最大值从2.2降到1.3，E1值从50 eV增加到100 eV；随机刻蚀结构能将平滑银表面SEY的最大值从2.2降至1.1，E1提升至300 eV。基于孔隙内二次电子轨迹追踪的蒙特卡洛理论模拟方法，对两种典型样品的表面二次电子陷阱效应进行了理论分析，表面SEY特性模拟规律与测试数据一致。结论 光刻和湿化学刻蚀工艺制备的银表面微形貌均能有效降低镀银表面的SEY，镀银表面粗糙化处理方法能够提高卫星大功率微波部件的微放电可靠性，并不会显著增加其插损。
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  氮化钛薄膜二次电子发射特性研究

  王丹, 贺永宁, 崔万照

  表面技术. 2018, 47(5): 9-14. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.002

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  目的 研究氮化钛薄膜的部分物理特性及真空中的电子发射特性，验证氮化钛薄膜具有相对较好的电导特性及较低的电子发射系数，证明氮化钛薄膜在空间大功率微波器件表面处理中有良好的应用前景。方法 使用射频磁控溅射技术在单晶硅及玻璃片表面制备氮化钛薄膜，实验中通过调节溅射过程中氮气与氩气的气体流量比控制薄膜中的氮钛原子比。使用SEM对氮化钛薄膜的表面形貌及厚度进行表征。使用超高真空二次电子发射特性研究平台对氮化钛薄膜的二次电子发射特性进行表征。结果 通过调节溅射过程中的氮气氩气流量比，能够有效控制薄膜中氮钛两种元素的含量，进而改变氮化钛薄膜的结晶方式和其他物理特性。当氮氩气体流量比约为10:15时，薄膜中氮钛原子比约为1:1。电阻率测试结果表明，薄膜中氮钛原子比越接近1:1，薄膜的电阻率越低。二次电子产额（SEY）测试结果表明，所制备氮化钛薄膜的最小SEY峰值约为1.46，低于平滑金（~1.8）、银（~2.2）表面的SEY。结论 氮化钛薄膜具有较好的电导特性及较低的SEY，且其在真空环境中有良好的稳定性，能在不影响微波器件表面损耗的情况下，有效降低器件表面发生电子倍增的风险。
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  钛表面夹层薄膜对微小碎片撞击防护的影响

  张婷婷, 杨桂民, 魏强, 罗栋元, 白羽

  表面技术. 2018, 47(5): 15-21. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.003

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  目的 提高航天器材料表面空间微小碎片的防护能力。方法 基体采用高纯钛。以氟化铵的乙二醇溶液为电解液，采用阳极氧化法在钛表面制备类蜂窝状TiO2纳米管阵列夹层；用氢氧化钠溶液，通过碱热处理方法，在钛表面制备泡沫状多孔结构夹层。再采用溶胶凝胶方法制备SiO2表板覆层，最终在钛表面形成具有类蜂窝状纳米管阵列夹层和泡沫状多孔结构夹层的两种防护膜层体系。通过扫描电子显微镜、超景深三维体式显微镜分析表面形貌；采用激光驱动飞片模拟碎片撞击试验，评价膜层对微小碎片撞击防护的效果；用纳米压痕仪测定材料表面载荷-深度曲线，评价表面力学性能。结果 钛金属表面具有类蜂窝状纳米管阵列和泡沫状多孔结构夹层时，表面接触刚度可明显降低，提高了外力作用下的接触变形能力。受到高速撞击时，可以较好地吸收高速撞击产生的能量，对高速撞击有一定的防护作用。结论 在钛表面制备了TiO2纳米管阵列/SiO2和多孔结构/SiO2两种复合防护膜系，可以有效提高表面抗冲击能力。开展表面膜层结构化设计，是对空间微小碎片表面防护的有益探索，对于空间微小碎片防护具有重要意义。
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  空间远紫外辐照聚酰亚胺薄膜力学性能演化机理

  沈自才, 马子良, 代巍, 牟永强, 白羽, 丁义刚

  表面技术. 2018, 47(5): 22-26. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.004

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  目的 掌握空间远紫外作用下聚酰亚胺薄膜力学性能的演化机理。方法 用氘灯作为辐照源进行远紫外辐照，用电子拉力试验机进行力学性能拉伸试验，利用热重分析、XPS分析等对远紫外辐照下聚酰亚胺薄膜的成分、价键结构、热重等进行分析测试。结果 在远紫外辐照下，聚酰亚胺薄膜的抗拉强度和断裂伸长率随着曝辐量的增加先减小，而后呈指数增大，最后趋于稳定。由热重分析可知，远紫外辐照导致聚酰亚胺薄膜出现明显质量损失的温度由575 ℃下降为550 ℃。由XPS分析可知，远紫外辐照诱发聚酰亚胺薄膜化学价键的断裂和交联。在辐照初期，以C=O、C—O、C—N和C—C等价键的断裂为主，进而引起力学性能的降低。随着曝辐量的增加，C—O—N价键含量升高、C—N键和C—O—C价健含量减少、游离N生成，是导致薄膜力学性能增加的主要原因，此时以价健交联为主。结论 分子价键的断裂和交联是导致远紫外辐照作用下聚酰亚胺薄膜力学性能发生变化的主要原因，随着远紫外曝辐量的增加，分子价键先是以断裂为主，而后以交联为主。
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  添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面

  张晓宇, 蔺伟康, 许旻, 曹生珠, 冯煜东, 周晖

  表面技术. 2018, 47(5): 27-32. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.005

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  目的 添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面间的缺陷，抑制金刚石与铜之间的弱润湿性，增强复合材料的界面结合。方法 采用放电等离子烧结（SPS）技术制备含有不同质量分数Nd的镀钛金刚石/铜复合材料，采用扫描电子显微镜观察界面处的微观形貌，采用X射线衍射仪和X射线能谱仪分析界面处组织，采用排水法测试复合材料的密度和致密度。结果 添加稀土Nd后，金刚石-铜两相界面间促生了Cu5Nd、NdCu2、Cu3Ti等相。界面间的Cu5Nd、NdCu2、Cu3Ti、TiC填补了镀钛金刚石/铜复合材料界面处原有的空隙、孔洞等缺陷。未添加稀土Nd的镀钛金刚石/铜复合材料的密度为4.589 g/cm3，致密度为81%；添加3wt%的Nd元素后，镀钛金刚石/铜复合材料的密度和致密度分别达到了5.569 g/cm3和98%，密度较未添加Nd的复合材料提升了21%。随着Nd含量的增加，金刚石-铜界面间的缺陷逐渐减少，界面结合效果逐渐转好。 结论 稀土Nd极大地改善了镀钛金刚石/铜复合材料两相界面处的缺陷，很好地修饰了原本润湿性较差的金刚石-铜两相界面。添加Nd元素后，复合材料两相界面结合紧密。
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  电致变色器件中WO3薄膜高温环境性能退化机理

  周超, 周晖, 张凯锋, 左华平, 何延春, 熊玉卿

  表面技术. 2018, 47(5): 33-38. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.006

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  目的 研究ITO/WO3/LiTaO3/NiOx/Al反射式无机全固态薄膜中WO3薄膜在高温环境中的性能退化机理。方法 采用直流反应磁控溅射法制备电致变色器件和WO3单层薄膜，并进行高温加热试验。对电致变色整体器件进行反射率变化量的测试，对WO3薄膜进行微观结构分析和电化学循环特性分析。结果 电致变色器件经不同温度加热后，350 ℃以下，反射率变化量下降不明显，350 ℃以上反射率变化量明显降低，WO3薄膜发生了非晶结构向晶体结构的转变。WO3薄膜的电化学循环特性为：随着加热温度的升高，电致变色响应时间增大，350 ℃以上，响应时间急剧增大，电致变色性能降低明显，但电致变色循环稳定性更好。结论 WO3薄膜疏松多孔的非晶结构能提供更多的离子（电子）注入和传输通道，电致变色性能更好，但疏松多孔结构循环稳定性较差。致密的晶体结构因通道闭合，离子（电子）不易注入和传输，电致变色性能较差，但致密结构循环稳定性较好。
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  利用飞秒激光对钛金属表面黑化处理的研究

  李坤, 曹生珠, 张晓宇, 熊玉卿, 张凯锋, 王虎, 周晖

  表面技术. 2018, 47(5): 39-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.007

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  目的 降低金属钛表面的反射率，探索钛表面黑化处理的新工艺。方法 采用飞秒激光技术对金属钛表面进行了黑化处理，通过研究激光功率、扫描速度、重复频率等工艺参数，研究不同试验状态下样品的表面形貌和反射率，采用扫描电镜表征样品的微观结构，同时利用分光光度计测试样品的反射率曲线。结果 当激光功率为6 W、扫描速度为100 mm/s、重复频率为200 kHz时，样品的反射率最低，在250~800 nm波长范围内的平均反射率为2.66%。结论 调节激光参数可以在金属钛表面获得不同形貌的微结构，不同工艺参数下获得的样品的反射率不同，但是都可以降低钛表面的反射率。
专题-表面防护及润滑涂层技术
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  镁合金表面冷喷涂层防护研究进展

  虞思琦, 杨夏炜, 王非凡, 李文亚, 徐雅欣, 赵耀邦

  表面技术. 2018, 47(5): 43-56. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.008

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  镁合金作为最轻质的金属结构材料，由于其密度低和比强度高等优良的物理和力学性能，在航空、航天、汽车以及电子等领域引起广泛关注。然而，镁合金化学性质活泼、耐腐蚀和耐磨损性差等缺点严重制约其进一步应用。近些年发展起来的冷喷涂技术，在固态下制备涂层，涂层致密且与基体结合良好，因此可为镁合金表面防护提供一种新的有效方法。主要综述了镁合金表面冷喷涂耐腐蚀涂层（纯铝、铝合金和复合材料涂层）和耐磨损涂层（合金和复合材料涂层），论述了影响冷喷涂层耐腐蚀、耐磨损以及其他力学性能（硬度和涂层/基体结合强度）的主要因素，包括杂质元素含量、合金种类以及复合材料涂层中陶瓷颗粒含量、尺寸和形貌等。对比了几种常用表面处理技术制备的纯铝涂层的耐腐蚀性能，并阐述了冷喷涂技术在镁合金表面防护方面的优势。此外，还分析了热处理对冷喷涂纯铝和复合材料涂层耐蚀性的影响。最后提出了目前冷喷涂技术在镁合金防护方面的局限性以及发展难题，对未来研究趋势进行了展望。
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  模拟海洋大气环境下铝合金表面锌黄环氧底漆/丙烯酸聚氨酯面漆涂层体系失效过程研究

  胡明涛, 鞠鹏飞, 左禹, 唐聿明, 赵旭辉, 亓丽丽

  表面技术. 2018, 47(5): 57-62. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.009

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  目的 研究5A06型铝基材所使用的锌黄环氧底漆/丙烯酸聚氨酯面漆涂层体系的失效过程。方法 设计“紫外/冷凝3 d+中性盐雾3 d+低温暴露1 d”为一个周期的实验室循环加速试验，采用交流阻抗谱法，结合光泽度、色差值、红外光谱等数据，研究涂层体系性能。结果 循环加速试验进行到16周，该过程中面漆的失光率、色差值上升，达到轻微失光等级和轻微变色等级。面漆的表面形貌及涂层的低频阻抗发生明显变化，第12周时在光学显微镜下明显可见微小鼓泡，涂层0.1 Hz阻抗保持在109 ??cm2以上，但此后鼓泡数量增加，部分鼓泡破损，颜填料流出；第14周时，0.1 Hz阻抗下降到108 ??cm2，此后鼓泡数量进一步增加，部分鼓泡处面漆脱落；第16周时，0.1 Hz阻抗下降到约为107 ??cm2。结论 丙烯酸聚氨酯面漆树脂基体特征官能团、聚合物链发生断裂，面漆的完整性遭到破坏，这可能与紫外线照射相关。这将加速涂层中腐蚀性介质（如水、氧和侵蚀性氯离子）渗透，促进涂层的失效。
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  修饰不同微结构对疏水性表面浸润性的影响

  翟广坤, 李曙林, 陈素素

  表面技术. 2018, 47(5): 63-68. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.010

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  目的 研究修饰微结构对疏水性材料表面浸润性的影响并指导制备超疏水表面。方法 基于有限元软件建立了水滴在修饰不同微结构的疏水性表面的润湿模型，通过水滴表观接触角衡量分析了疏水材料表面修饰单一粗糙结构和复合粗糙结构对疏水性提升的效果，利用硅树脂掺杂微粒制备了不同粗糙度的疏水性涂层，涂层固化后测试其实际接触角大小，并与仿真结果对比。结果 仿真结果显示，对水滴接触角为100°的表面修饰单一粗糙结构后，由于微结构形成的凹槽滞留空气，阻碍了水滴在表面铺展，使得水滴在表面的接触角增大至133°。在原微结构基础上修饰更小一级的微结构后，水滴在表面的接触角达168°，材料表面达到超疏水效果。实验中，随涂层表面粗糙度的提升，水滴在表面的接触角逐渐增大，掺混两种微粒的疏水涂层固化后，表面形成复合微观结构，水滴接触角达162°，与仿真结果拟合较好。结论 在疏水性表面修饰微结构可显著提升其表面疏水性，修饰复合结构后可达到超疏水效果，此方法可用于实际工程制备超疏水表面。
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  月桂酰两性基二乙酸二钠的缓蚀性能增效研究

  王佳佳, 石国军

  表面技术. 2018, 47(5): 69-76. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.011

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  目的 研究KI和硫脲对月桂酰两性基二乙酸二钠的缓蚀增效作用。方法 首先以静态挂片失重法测定三乙醇胺、乙二胺四甲叉膦酸钠（EDTMPS）、月桂酰两性基二乙酸二钠（M）三种缓蚀剂的缓蚀性能，筛选出缓蚀效果最好的月桂酰两性基二乙酸二钠作为复合缓蚀剂的主要成分，然后对月桂酰两性基二乙酸二钠进行复配增效实验，并采用3D激光共聚焦显微镜对腐蚀过后的挂片表面形貌进行观察，采用EDS及SEM对挂片表面上形成的腐蚀产物膜进行表征。结果 当KI和月桂酰两性基二乙酸二钠的质量比为1:5时（M5K），缓蚀率提高了7%，腐蚀速率降低了0.0105 mm/a，缓蚀效果最佳；当硫脲与月桂酰两性基二乙酸二钠以1:10的比例进行复配时（M10S），缓蚀率提高5.8%，腐蚀速率降低0.0114 mm/a，此时的缓蚀效果略低于M5K。结论 在特定的比例下，KI和硫脲对月桂酰两性基二乙酸二钠的缓蚀性能均有一定的增效作用。KI是增加其吸附性能，而硫脲则是产生鳌合作用，这为两性咪唑啉的缓蚀性能增效研究提供了一定的参考。
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  一种曼尼希碱缓蚀剂的复配研究

  杨秀芳, 唐敏敏, 刘杨杨, 马养民

  表面技术. 2018, 47(5): 77-82. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.012

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  目的 利用常用复配剂对缓蚀剂进行复配，以获得更好的缓蚀效果。方法 利用静态失重法测量缓蚀剂与KI、硫脲、花椒籽油、六次甲基四胺复配前后腐蚀速率的变化，通过电化学方法测量缓蚀剂复配前后交流阻抗谱和极化曲线的变化，借助等温吸附模型对缓蚀剂机理进行探讨。结果 缓蚀剂单独使用且质量浓度为50 mg/L时，腐蚀速率为6.94 g/(m2?h)，随着复配剂KI、硫脲、花椒籽油、六次甲基四胺浓度的升高，金属的腐蚀速率逐渐下降，在复配剂质量浓度为100 mg/L时，腐蚀速率分别下降为4.22、3.69、5.97、3.28 g/(m2?h)。极化曲线表明，缓蚀剂复配前后都为阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。添加复配剂前后缓蚀剂在金属表面的吸附模型均未发生变化，都为Langmuir等温吸附，分别添加复配剂KI、硫脲、花椒籽油、六次甲基四胺后，缓蚀剂在金属表面吸附的ΔGθ分别为–26.1、–25.3、–26.8、–27.4 kJ/mol，说明缓蚀剂在金属表面物理吸附与化学吸附同时存在。结论 KI、硫脲、六次甲基四胺与缓蚀剂的协同作用良好。
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  常温固化耐高温400 ℃的有机硅-聚硅氮烷涂料

  邹铭, 王丹, 赵莉, 孙宁, 徐彩虹, 张宗波

  表面技术. 2018, 47(5): 83-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.013

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  目的 实现有机硅树脂的室温固化并提高其耐热性，从而制备室温固化耐高温涂层。方法 以硅羟基为活性官能团的有机硅树脂作为主体树脂，选择自制的聚硅氮烷作为固化剂，添加碳化硅和玻璃粉等耐热颜填料，制备一种室温固化的有机硅/聚硅氮烷耐高温涂料。采用红外光谱扫描仪和热失重分析仪分别对树脂的固化过程和耐热性能进行表征。加入填料后，对固化后涂层的铅笔硬度、抗冲击性、柔韧性和耐高温性能进行评价。采用金相显微镜对热处理后的涂层形貌进行观察。结果 硅树脂和聚硅氮烷在室温下混合反应72 h后，涂覆层硬化成膜，其红外谱图中N—H的弯曲振动峰消失，归属于Si—N的吸收峰强度呈减弱趋势，证明了二者之间发生了化学反应。随着聚硅氮烷加入量的增加，样品热失重率减小且残重增加，其中加入32.5%聚硅氮烷的固化物样品，400 ℃的失重率仅为0.76%，失重5%时的温度高达500 ℃以上。固化后涂层的附着力为0级，柔韧性为1级。热处理后，涂层表面的平整度变好，附着力明显提高。结论 聚硅氮烷不仅能常温固化硅树脂，改善其附着力，而且明显提高了有机硅树脂的耐热性。基于聚硅氮烷固化有机硅树脂制备的涂层具有良好的柔韧性和耐高温特性，最高耐温达到400 ℃以上。
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  全氢聚硅氮烷用于塑料表面硬化涂层的研究进展

  梁倩影, 赵莉, 孙宁, 王丹, 张宗波, 徐彩虹

  表面技术. 2018, 47(5): 91-97. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.014

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  塑料制品应用面广阔，但高分子聚合物自身结构的特点导致塑料制品表面在外力作用下易产生划痕，这既影响了美观，又降低了材料的性能和使用寿命。目前对其进行硬化处理得到了广泛的开发和使用，其中，表面涂覆硬化涂层是解决这一问题较为方便的方法。主要介绍了基于全氢聚硅氮烷制备塑料表面硬化涂层的国内外研究进展，并对不同的塑料基材已取得的研究结果进行了分类。全氢聚硅氮烷应用于PS表面，通过PHPS改性PS衍生物，在保证两种聚合物相容性良好的前提下，获得了高硬度的有机无机杂化涂层；应用于PC表面，通过控制PHPS/PMMA接枝聚合物结构，获得了透明、附着力优异、硬度高的有机无机杂化涂层，PHPS/有机硅氮烷转化后的涂层也极大地提高了PC表面的硬度；应用于PET和PMMA表面，将PHPS直接涂覆在基材表面即可获得致密、透明、附着力优异的高硬度涂层；应用于其他塑料表面，还可以提高基材的水蒸气阻隔性能、热稳定性等。最后指出随着涂层材料应用领域的不断扩大及对防护性能要求的不断提高，PHPS转化涂层未来在塑料基材表面增硬方面发展潜力巨大，应用前景广阔。
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  激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层高温氧化性研究

  雍兆, 花银群

  表面技术. 2018, 47(5): 98-103. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.015

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  目的 研究铪化物含量对激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层高温抗氧化性能的影响。方法 实验所用激光熔覆粉末为实验室行星式球磨机球磨并真空干燥后所得粉末。采用激光熔覆的方法分别在GH586上制备铪化物含量为x和3x的两种涂层，并在SX2系列高温电阻炉中测试了大气环境下两种涂层的1100 ℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪，对高温氧化过程中的涂层表面形貌、氧化物结构演变进行表征。结果 铪化物含量为3x的涂层，其表面出现了大量的孔隙及显微裂纹等缺陷，而铪化物含量为x的涂层表面光整、均匀，无明显缺陷。同时，铪化物含量为x的涂层在1100 ℃静态高温氧化后，表面形成了一层连续致密的Cr2O3氧化膜；而铪化物含量为3x的涂层在1100 ℃静态高温氧化后，表面氧化物中含有大量的尖晶石氧化物，且氧化膜中存在大量孔隙等缺陷。结论 当激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层中添加3x的铪化物时，其高温抗氧化性能明显低于含x铪化物的CoCrAlYSiHf涂层。
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  激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

  王志文, 庄宿国, 刘海青, 刘和剑, 职山杰, 李东亚, 刘秀波

  表面技术. 2018, 47(5): 104-112. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.016

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  结合激光熔覆自润滑涂层实例，从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点，并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系，以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段，重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响，并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用，以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模，但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。
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  带锈涂料的分类及研究现状

  王智峤, 胡裕龙

  表面技术. 2018, 47(5): 113-121. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.017

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  带锈涂料可以在有一定锈蚀的钢铁表面进行涂装，适合于表面处理质量不易达到要求的钢铁表面的防腐，尤其适合于船舶、桥梁、海港码头、海洋工程等大型钢结构维修时的涂装。较系统地介绍了当前使用的转化型、稳定型、渗透型和功能型带锈涂料的原理、性能、应用及存在的问题，综述了带锈涂料的基料、颜料、转化剂、渗透剂的使用和研究现状，综述了带锈涂料的测试方法。对于船用带锈涂料，应着重考察漆膜的附着力、抗起泡性能和耐浸泡性等指标，研究锈在涂层中的转化行为，对船体用带锈底漆还应着重考察漆膜的耐阴极剥离性能。深入进行带锈涂料的机理研究，开发高性能树脂、颜料、锈转化剂和渗透剂，研发经济、环保、高性能的带锈涂料，尤其是研发高防腐蚀性能的带锈涂料，是我国涂料行业亟待研究和发展的重要方向。
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  MPS和氯离子在电镀铜盲孔填充工艺中的作用机理

  李立清, 安文娟, 王义

  表面技术. 2018, 47(5): 122-129. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.018

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  目的 揭示MPS（3-巯基-1-丙烷磺酸钠）和氯离子在电镀铜盲孔填充中的作用，并获得相应的机理模型。方法 在既定的电镀铜基础液中添加MPS和氯离子，研究其对TP值（盲孔率）的影响，并用金相显微镜观察。通过测定阴极极化曲线和计时电流曲线，分析其对反应过程中氧化还原性质的影响。结果 在MPS单一体系中，MPS会与Cu+形成-S?-Cu+络合物和-SO? 3-Cu+络合物，且MPS质量浓度在6 mg/L时抑制作用达到最好，MPS加入到基础液后会使阴极电流密度正移、平衡电位负移，表明MPS此时起到了抑制铜离子沉积的作用。在MPS-氯离子复合体系中，MPS能够形成MPS-Cu+-Cl?络合物，当MPS质量浓度为6 mg/L、氯离子质量浓度为60 mg/L时，加速作用达到最大，由于氯离子的存在，MPS加入到基础液后会使阴极电流密度负移、平衡电位正移，表明MPS此时起到了加速铜离子沉积的作用。结论 MPS在没有氯离子时会形成-S?-Cu+和-SO? 3-Cu+络合物而起到抑制作用，在有氯离子时会形成MPS-Cu+-Cl-络合物而起到加速作用。同时提出了这些络合物都会以“单分子层”形式吸附于盲孔底部的理论模型，这能很好地解释实验过程。
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  Zr-Mo-Si-C四元复合涂层抗氧化烧蚀性能研究

  曲栋, 倪立勇, 卢鹉, 杨杰, 杨玉茹

  表面技术. 2018, 47(5): 130-136. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.019

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  目的 提高C/C复合材料高温抗烧蚀性能。方法 通过低压等离子喷涂技术，在石墨基体表面制备出Zr-Mo-Si-C四元复合涂层，采用氧-乙炔火焰烧蚀试验对涂层的抗烧蚀性能进行测试，并通过SEM、EDS、XRD分析了烧蚀前后涂层的物相组成和微观形貌，分析了涂层的抗烧蚀机理。结果 涂层在1800 ℃烧蚀60、180、300 s后均保持良好的涂层状态，线烧蚀率分别为1.2×10?3、0.4×10?3、0.3×10?3 mm/s。烧蚀300 s后，涂层截面呈现三个区域，分别为表面烧蚀区、阻挡层和未烧蚀区。结论 通过添加MoSi2作为第二相可显著提高ZrC涂层的抗烧蚀性能，涂层在烧蚀过程中形成三个区域，其中表面烧蚀区和阻挡层能够有效地阻隔烧蚀的进行，未烧蚀区发生的烧结致密化进一步提高了涂层的抗氧化烧蚀性能。
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  水性隔热涂料体系制备及应用研究

  孙理理, 曾一兵, 卢鹉, 雷辉, 罗正平, 李俊峰, 赵立波, 金珂, 王奥

  表面技术. 2018, 47(5): 137-141. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.020

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  目的 研制一种柔韧性良好的SiO2气凝胶涂层。方法 以SiO2气凝胶为主要隔热填料，以水性树脂为基料，在多种功能助剂的配合下，制备轻质高效的隔热涂料，作为中间层漆与水性防腐底漆、水性耐候性面漆配套使用。结果 以水性聚氨酯树脂作为基料，当气凝胶添加量为13%~16%时，涂层的导热系数能够达到0.05 W/(m?K)以下，涂层表面不开裂，综合性能较好。气凝胶隔热涂料与水性环氧防腐底漆、水性聚氨酯面漆配套相容性良好。结论 将SiO2气凝胶添加到有机树脂中，制备成具有有机成膜物柔性的水性隔热涂层，在力学性能优异的树脂包裹下，可避免其在形变时发生脆性断裂。涂料简单易行的施工方式，使其不再受被保护部件复杂形状的限制，从而极大地拓展涂层的应用范围。同时，涂层体系集防腐、隔热与装饰一体化，为高效防腐隔热提供了全新的解决方案。
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  低密度抗压防热涂层制备与性能

  范海波, 左瑞霖, 李晨光, 高本征, 卢鹉, 刘洪源

  表面技术. 2018, 47(5): 142-147. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.021

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  目的 以硅橡胶为树脂基体，通过添加补强填料、空心微球、助剂、分散溶剂等，制备低密度抗压防热涂层。方法 首先从低密度抗压涂层的特点分析了低密度抗压涂层的设计思路，然后从补强硅橡胶、填料及涂料的储存稳定性三方面对涂层配方进行了分析，最后对涂层物理、粘接、固化、抗压性能进行了分析。结果 低密度抗压放热涂层需具备韧性好、强度高、孔隙率低等特点。通过补强填料比例优化和空心微球复配，兼顾了涂层低密度和高抗压的特点。通过防沉助剂的添加，大幅改善了低密度涂料的分层和结块现象。所制备低密度抗压防热涂层室温放置6 d后固化完全，涂层密度为0.457 g/cm3，拉伸强度为1.51 MPa，涂层与基材具有良好的粘接性，在2 MPa的压力下放置20 d，厚度减少12%~13%。结论 制备得到的低密度抗压涂层密度低于0.5 g/cm3，且具有优良的抗压性能，未来可用于气动热防护。
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  硅溶胶改性及其对水性硅橡胶涂料的补强作用

  高超, 曾一兵, 吴晓峰, 范海波, 赵璐露

  表面技术. 2018, 47(5): 148-153. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.022

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  目的 改善硅溶胶的储存稳定性，提高水性硅橡胶涂料的强度。方法 将硅烷偶联剂KH-560缓慢加入硅溶胶中，60 ℃下缓慢搅拌，使其建立化学键。通过体系pH值及宏观形态变化对其改性机理进行分析，并对改性前后的形貌、尺寸、热稳定性、Zeta电位和冻融稳定性等进行表征。将改性硅溶胶和耐热纤维加入自制的硅橡胶乳液中，制备水性硅橡胶涂料，对固化后涂层的拉伸强度、断裂伸长率、拉剪强度及拉开强度进行测试，考察改性硅溶胶的补强作用。结果 KH-560的甲氧基与硅溶胶粒子表面的silica-O?或silica-OH反应，建立新的Si—O—Si键，增大了硅溶胶粒子的空间排斥力，双电层效应减弱。改性硅溶胶经历5次冻结—融化循环仍能很快恢复胶体状态，且粒子形貌、尺寸及分布没有明显差异。以改性硅溶胶为补强填料，水性硅橡胶涂层的力学强度随硅溶胶添加量的增大而逐渐增强。添加30%硅溶胶时，涂层的拉伸强度为3.03 MPa，断裂伸长率为37.1%，拉剪强度为1.68 MPa，拉开强度为1.85 MPa。结论 硅烷偶联剂KH-560可以有效改善硅溶胶的储存稳定性，改性硅溶胶对水性硅橡胶涂料有很好的补强作用。
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  Tb4O7掺杂Cr2O3-TiO2基高发射率涂层结构及辐射性能研究

  杨震晓, 倪立勇, 杨杰, 马康智, 文波, 曲栋

  表面技术. 2018, 47(5): 154-158. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.023

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  目的 提高Cr2O3-TiO2基陶瓷涂层的辐射性能。方法 以Cr2O3、TiO2、NiO、Tb4O7为原料，经喷雾干燥及高温烧结致密化处理，制备成具有尖晶石和钙钛矿混合结构的Cr2O3-TiO2基复合团聚型粉体，利用大气等离子喷涂法在TC4钛合金表面制备Tb4O7掺杂型Cr2O3-TiO2基陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、IRE-2红外辐射测试仪，分别对样品的显微组织结构、物相组成及辐射性能进行了表征。结果 团聚造粒后，复合粉体的球形度和流动性较好，可满足等离子喷涂连续使用。所制备的Cr2O3-TiO2基陶瓷涂层的熔化状态较好，扁平化程度较高，涂层中掺杂的Tb元素分布均匀。Tb4+、Tb3+等稀土元素离子，取代NiCr2O4尖晶石结构中半径相近的Ni2+、Cr3+，导致单一晶体结构的整齐度被破坏，晶胞体积的变化引起晶体结构产生畸变，辐射条带显著加强和宽化。随着Tb4O7掺杂量的增多，涂层发射率逐渐上升，当掺杂量达到7.5%时，涂层在600 ℃的法向全发射率达到0.91。结论 Tb4O7稀土氧化物的加入可以有效提高Cr2O3- TiO2基陶瓷涂层的发射率，稀土掺杂诱发尖晶石晶体结构畸变，从而改善涂层的辐射性能。
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  耐环境涂层厚度对复合材料性能的影响

  樊星, 李学宽, 李阳, 肇研, 熊瑜

  表面技术. 2018, 47(5): 159-166. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.024

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  目的 选用复合材料用耐环境涂层体系的最优厚度使用比例，提高复合材料的综合力学性能和耐湿热性。方法 针对复合材料用底漆/面漆涂层体系，通过控制喷涂工艺将涂层的厚度控制转化为层数控制，设计4组不同层数的底漆/面漆涂层，对单层和多层复合材料用抗腐蚀涂层体系的柔韧性、附着力、冲击性能以及耐湿热性能进行了系统表征。结果 随着涂层厚度的增加，涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能均有所降低。涂层通过隔绝水环境与复合材料的直接接触，有效降低了吸湿速率，具有较好的湿热防护性能，随着涂层厚度的增加，耐湿热性提高。涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能以及耐环境性能与厚度之间并非简单的线性关系。结论 通过控制涂层单层厚度将厚度优化转变为层数优化，提出了一种有机涂层厚度优化的试验方案，并确定(1×2)厚度设计下涂层兼具较优的力学性能和耐湿热性能。
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  环氧有机硅韧性烧蚀防热涂层制备

  贺晨, 苏峘, 卢鹉, 李博乾, 曾一兵

  表面技术. 2018, 47(5): 167-171. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.025

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  目的 提高环氧树脂基烧蚀防热涂层的耐烧蚀性能和韧性。方法 通过新的合成方法，采用一步法合成了一种环氧有机硅树脂基体。通过红外光谱对合成后树脂的化学结构进行表征，并研究了新型树脂基体的力学性能和热裂解温域。在此基础上，以环氧有机硅树脂为新型树脂基体制备烧蚀防热涂层，并对涂层的力学性能、耐烧蚀性能及热防护性能进行评价与考核。结果 韧性方面，新型环氧有机硅烧蚀防热涂层相比于传统环氧基烧蚀防热涂层，断裂伸长率可由原来的1%提高至8%；耐烧蚀性能方面，在最高热流为200 kW/m2、时长为320 s的环境下，1 mm厚新型烧蚀防热涂层应用在304钢上，烧蚀表面平整，其背温仅为160 ℃，而传统的环氧涂层的背温为220 ℃。结论 环氧有机硅树脂可提升传统环氧基烧蚀防热涂层的耐烧蚀性能和韧性。
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  耐高温冲击无机-有机杂化纳米防腐涂层制备及性能研究

  关振威, 张玉忠, 周锴, 李静

  表面技术. 2018, 47(5): 172-176. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.026

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  目的 制备一种兼具腐蚀防护与耐高温冲击的涂层材料。方法 以无机硅酸盐和有机硅乳液为成膜物，纳米氧化锆分散液和水性铝粉浆为耐热填料，配合防腐颜料和助剂，制备出了耐高温冲击防腐涂料。通过扫描电子显微镜、中性盐雾测试、耐温性测试和耐电子束焊接测试，分别评价耐高温冲击防腐涂料涂覆后的微观形貌、对高强度合金钢的腐蚀防护能力、长期耐高温性能和耐瞬时高温冲击性。调整无机/有机树脂比例，对比腐蚀防护性与耐温性的相关关系。结果 以纯无机树脂为成膜物，涂层的耐温性可达700 ℃，但防腐性能较差，耐中性盐雾时间低于24 h。以纯有机树脂为成膜物，涂层的耐温性为400 ℃，耐中性盐雾时间大于336 h。以无机/有机质量比为2:1制备的杂化纳米涂层的耐温性为700 ℃，耐中性盐雾时间为168 h。纳米填料以分散液为载体进行添加后，可以在涂料中形成较好的分散，成膜后陶瓷填料依旧保持纳米尺度，涂层的耐温度冲击性得到了较大提升，在电子束焊接热冲击后，涂层形貌完整。结论 无机/有机树脂的合适质量比可以在有效提高涂层防腐性能的同时保持涂层的耐温性，纳米氧化锆以分散液的形式加入，可以提高涂层的耐高温冲击性，该涂层可以用于高强度钢的焊接防护。
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  树脂基复合材料表面修整工艺材料性能研究

  艾秋实, 王唯, 朱丽

  表面技术. 2018, 47(5): 177-181. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.027

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  目的 为提高复合材料涂装前的喷漆表面平整度，保证漆膜表面状态。方法 分别采用表面修整剂、针孔填充剂和封孔剂等三种工艺材料，对玻璃纤维增强树脂基复合材料表面进行喷漆前的表面修整，并涂装配套的防护底漆。通过对修整材料的固化性能、与基材及漆层的表面结合力以及涂层系统相容性等性能进行测试，并与未使用工艺材料进行表面修整处理的复合材料喷漆后的表面状态进行对比，评价三种工艺材料的工艺性能、附着力及与涂层的相容性等。结果 在树脂基复合材料表面，涂装前配套使用针孔填充剂和封孔剂或针孔填充剂和表面修整剂进行表面修整，可有效降低复合材料表面针孔、凹坑等缺陷对涂装外观的影响，且漆层与基底的结合力大于15 MPa，与未使用工艺材料的涂层系统比较，性能未下降。结论 三种工艺材料与底面漆的相容性良好，对涂层力学性能及耐介质性能无不良影响，可配套用于复合材料涂装前的表面修整，提升涂装表面状态。
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  聚醋酸乙烯酯乳液的制备及表面性能研究

  刘天琪, 王博

  表面技术. 2018, 47(5): 182-187. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.028

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  目的 制备性能优良的聚醋酸乙烯酯乳液。方法 采用醋酸乙烯单体（VAc），通过乳液聚合的方法制备了聚醋酸乙烯酯乳液。对制备的乳液进行了固含量、黏度、吸水率等性能检测，考察了分散剂聚乙烯醇（PVA）的用量、引发剂过硫酸铵的用量、乳化剂OP-10的用量、反应初始温度对乳液性能的影响。结果 聚乙烯醇（PVA）、过硫酸铵、OP-10乳化剂用量以及反应初始温度的不同对乳液的制备和性能都有不同的影响。反应初始温度70 ℃，聚乙烯醇用量为单体的8.8%、OP-10用量为单体质量的1.7%和过硫酸铵用量为单体质量的0.2%时，所制备的聚醋酸乙烯酯乳液的性能最好。结论 在聚醋酸乙烯酯乳液聚合过程中，需要控制聚乙烯醇、OP-10和过硫酸铵的用量。
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  磷酸酯基咪唑啉化合物的合成及其在HCl水溶液中的腐蚀抑制机理

  郭文姝, 程丽华, 丛玉凤, 党迎喜, 张梓铭, 陈威华

  表面技术. 2018, 47(5): 188-194. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.029

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  目的 通过三乙烯四胺和苯甲酸合成IMBT，再利用IMBT、 H3PO3和甲醛经过曼尼希反应制得IMBTM，并探究其对碳钢在HCl水溶液中的缓蚀作用。方法 采用动态失重法、电化学技术以及热力学等方法研究缓蚀剂IMBT和IMBTM在60 ℃、1 mol/L的盐酸溶液中对10#碳钢的缓蚀性能和吸附规律。结果 利用IR对产物进行表征，均得到了产物特征峰。在动态失重试验中，IMBT和IMBTM两种缓蚀剂的质量浓度为3 g/L时，碳钢的腐蚀速率分别为3.92、2.94 g/(m2?h)，缓蚀剂的缓蚀率分别为79.65 %和84.75 %。极化曲线试验表明随着两种缓蚀剂浓度增加，腐蚀电位正移，阳极电流密度下降明显。交流阻抗的测试显示随着两种缓蚀剂浓度增大，容抗弧半径逐渐增大，且在相同浓度下，添加IMBTM时的容抗弧半径更大。另外，随着缓蚀剂浓度的增加，拟合参数Rct增大、Cdl减小，证明缓蚀剂在金属表面取代了水，并吸附成膜。研究等温吸附模型，发现数据带入Langmuir等温吸附方程后，表现出了很好的线性关系。结论 在1 mol/L HCl溶液中，IMBT和IMBTM对10#碳钢均有缓蚀作用，且IMBTM的缓蚀作用较高。两种缓蚀剂均属于阳极型缓蚀剂，对阳极的缓蚀作用较高。且两种化合物在10#碳钢表面上的吸附过程为自发放热过程, 其吸附规律遵循Langmuir等温吸附式，属于单分子层吸附。
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  快干型高固体分环氧防腐底漆的研究

  魏莉, 熊瑜, 梁璐, 刘雪佳, 张玉忠, 万耀明

  表面技术. 2018, 47(5): 195-201. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.030

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  目的 研制高性能快干型高固体分环氧防腐底漆。方法 将低黏度高活性环氧树脂和普通环氧树脂进行复配，得到可用于高固含涂料的树脂基料；通过分子结构优化设计，合成制备了以酚醛胺改性聚酰胺树脂为主体并结合柔性长链改性胺树脂复配的固化剂体系；利用复配的环氧树脂基料、自制的固化剂体系和无铬防锈颜料等组分研制了快干型高固体分环氧底漆。根据国家标准，进行了力学性能（包括柔韧性、耐冲击性和附着力）、耐环境性能（包括耐湿热、耐盐雾性能）和耐液体介质等涂层性能测试；通过考核涂层耐丁酮擦拭100次是否露底，来表征涂层的固化，采用FTIR手段，动态跟踪环氧固化过程。结果 新研制的环氧涂料具有优良的力学性能和防腐性能，涂料的固含量73%，表干时间40 min，适用期8 h，耐盐雾和湿热均能达到5000 h，全面性能已达到国外现役先进材料水平，且工艺性能良好。结论 以低黏度高活性环氧树脂为基体，采用酚醛与柔性长链二聚酸改性的聚酰胺固化剂，可制备高性能快干高固体分环氧防腐底漆，在飞机的防护底漆领域具有良好的应用前景。
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  新型防雨蚀抗静电涂层系统的制备

  万耀明, 余明明, 熊瑜, 张玉忠, 梁璐

  表面技术. 2018, 47(5): 202-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.031

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  目的 针对高盐高湿热海洋环境下对涂层长期耐盐雾和耐湿热性能提出的更高要求，设计研制了一种新型防雨蚀抗静电涂层系统，以提高涂层系统的防雨蚀抗静电功能。方法 采用新型饱和聚烯烃改性的弹性聚氨酯为基体树脂，通过研究饱和聚烯烃、导电填料的用量对涂层系统性能的影响，确定最优的配方设计。结果 采用饱和聚烯烃型聚氨酯制备得到的防雨蚀抗静电涂层体系，在聚烯烃质量分数为40%时，其力学强度为21.3 MPa，断裂伸长率为385%，80 ℃热水浸泡19 d后，力学强度为15.8 MPa，断裂伸长率为280%，显示出优异的耐水性能。导电粉体质量分数为16%时，抗静电涂层表面电阻为4 MΩ/m2。在75 d盐雾实验之后，涂层电性能依然稳定，显示良好的稳定性。并且涂层的工艺性能良好，可室温固化。结论 饱和聚烯烃的引入提高了涂层的力学强度及弹性，增强了其防雨蚀冲刷性能，导电填料用量的优化提升了涂层系统的抗静电性能。此外，涂层系统的工艺性能良好，应用前景广阔。
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  冷轧钢板表面锆化膜的制备及电化学性能分析

  郝玉林, 生海, 黎敏

  表面技术. 2018, 47(5): 208-214. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.032

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  目的 研究冷轧钢板表面状态对在其表面制备锆化膜性能的影响。方法 以A、B、C三种不同品种的冷轧钢板为基材，在其表面制备锆化转化膜。使用扫描电子显微镜及电化学分析方法研究基材的表面状态。使用X射线荧光光谱测厚仪、辉光放电光谱仪及扫描电子显微电镜分析锆化转化膜的膜重、Zr元素随深度的分布状态及表面形貌，并分析锆化膜的电化学性能，结果 A、B、C三种基材的开路电位依次是?0.66、?0.61、?0.55 V，电荷传输电阻依次是647.9、798.8、1161 Ω?cm2，说明3种基材的表面活性依次减弱，表面导电能力减弱。A、B、C三种钢材表面制备的锆化膜膜重依次是87.28、65.39、31.48 mg/m2，电荷传输电阻依次是863.7、920.8、2724 Ω?cm2。结论 钢板表面活性会显著影响表面锆化膜的性能。钢板表面活性越大，其在锆化液中的活性也越大，锆化反应越剧烈，其表面沉积的锆化膜膜重越大，耐蚀性越弱。钢板表面沉积锆化膜后，耐蚀性增强。
表面强化及功能化
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  Si掺杂对溶液等离子喷涂TiO2涂层结构及光催化性能的影响

  李大玉, 张徐, 李嘉伟, 张燕军, 张娅, 张超

  表面技术. 2018, 47(5): 220-226. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.034

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  目的 采用溶液前驱体等离子喷涂制备TiO2以及Si掺杂TiO2涂层，并分别研究H2流量和Si掺杂对TiO2涂层光催化性能的影响。方法 通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和傅里叶变换近红外光谱表征样品的晶相、表面形貌以及化学结构，然后以甲基橙为目标物，借此模拟有机污染物，利用光化学反应仪测试TiO2以及Si掺杂TiO2涂层的光催化性能。结果 适量Si掺杂可以细化晶粒，提升TiO2涂层中锐钛相含量（从7.4%提高到49%），同时形成Ti—O—Si键，Si掺TiO2涂层甲基橙的降解率达到95%左右，高于纯TiO2涂层80%的降解率。随着H2流量增加，TiO2涂层中的晶粒明显粗化，主要以金红石相的形式存在，H2流量为8 L/min的TiO2涂层甲基橙降解率达到82%，要远高于H2流量为4、10 L/min的52%和33%。结论 Si掺杂TiO2涂层比纯TiO2涂层的光催化性能更优，当H2流量为8 L/min时，光催化性能最好。
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  基于正态分布的喷丸表面覆盖均匀程度与强化效率研究

  盛湘飞, 李智, 周楠楠, 程秀全

  表面技术. 2018, 47(5): 227-232. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.035

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  目的 提高喷丸表面覆盖率分布的均匀程度和强化效率。方法 采用图像处理技术分析了单道次喷丸表面覆盖率在喷丸宽度方向上的分布特征，采用正态分布函数对多道次喷丸表面覆盖率分布的均匀程度以及喷丸强化效率进行了研究。结果 单道次喷丸中，表面覆盖率在喷丸宽度方向上的分布近似呈正态分布。多道次喷丸中，相邻喷丸道次间距对表面覆盖率影响较大，道次间距越小，表面覆盖率越均匀，两者近似呈线性变化关系。当表面覆盖率均匀程度变化范围在0.91～0.99时，道次间距越小，喷丸强化效率越高。而且，喷丸强化效率受构件长度方向尺寸的影响，尺寸越小，不同喷丸道次间距对应的喷丸强化效率越接近。结论 合理选择相邻喷丸道次间距，可在保证喷丸强化效率的基础上有效地提高表面覆盖均匀程度。
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  共溅射法制备AZO薄膜及其光电性能的研究

  何双赐, 钟志成, 魏彦锋, 汪竞阳

  表面技术. 2018, 47(5): 233-238. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.036

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  目的 研究Al靶直流溅射功率对Al掺杂ZnO（AZO）薄膜光电性能的影响。方法 以金属Al和ZnO陶瓷作为靶材，采用直流与射频双靶磁控共溅射的方法，在玻璃基片上制备AZO薄膜。通过改变Al靶直流溅射功率，获得不同的薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）、光电子能谱仪（XPS）、原子力显微镜（AFM）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、四探针测试仪，对薄膜的微观形貌结构及光电性能进行表征和分析。结果 所制备的AZO薄膜均具有C轴取向生长的六角纤锌矿结构，在可见光区域平均透过率超过90％，AZO薄膜的吸收边相比于ZnO薄膜出现了蓝移。当Al靶溅射功率为18 W时，AZO薄膜的最低电阻率为2.49×10?3 Ω?cm，品质因子为370.2 S/cm。结论 Al直流溅射功率对AZO薄膜光电性能的影响较大，溅射功率为18 W时，制备的AZO薄膜性能最优。
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  W、P含量对Ni-W-P化学镀层硬度和耐磨性的影响

  刘畅, 刘贯军, 李勇峰, 马利杰

  表面技术. 2018, 47(5): 239-244. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.037

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  目的 使Ni-W-P合金镀层具有最大的硬度和耐磨性，通过试验寻找镀层中的最优W、P含量。方法 通过改变化学镀液中钨酸钠的加入量（0~75 g/L）制备出不同W、P含量的Ni-W-P镀层。用扫描电镜和能谱仪分析镀层中W、P的含量，用显微硬度计测试镀层的硬度，用球盘式摩擦磨损试验机测试镀层的摩擦系数和磨损率。对比分析镀层的硬度与镀层中的W、P含量，研究它们之间的内在关系。通过X射线衍射仪对镀层进行物相分析，探索W、P含量与镀层中典型物相之间的关系，进而分析其与镀层硬度和耐磨性的关系。并用同样的方法研究了时效处理条件下镀层化学成分与镀层硬度、耐磨性之间的关系。结果 试验条件下，当P的质量分数低至6%左右时，镀态镀层硬度最大，耐磨性最好。镀层经过400 ℃×1 h时效处理后，当P的质量分数为8.5%左右、W的质量分数为7.5%左右时，镀层有最大的硬度和耐磨性。结论 镀态下，镀层的硬度主要随P含量的增大而减小，W含量对其影响不大。时效态下，镀层的硬度主要随W含量的增大而增大，P含量对其影响不大。
膜层材料与技术
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  高功率脉冲磁控溅射技术的离子（粒子）特性及其对薄膜组织结构的影响

  吴保华, 冷永祥, 黄楠, 杨文茂, 李雪源

  表面技术. 2018, 47(5): 245-255. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.038

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  作为电离物理气相沉积法（I-PVD）家族的新成员，高功率脉冲磁控溅射技术（HPPMS/HiPIMS）由于其较高的电子密度及金属离化率，自发现以来即受到了国内外专家的广泛关注。从高功率脉冲磁控溅射过程中金属离化率的角度出发，对高功率脉冲磁控溅射技术的离化机制、离化率定义进行了概述。在此基础上，重点综述了近些年来常用的离化率测量方法，包括等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、质谱仪法、多栅式石英微天平法、正电压沉积法等，并比较了各方法之间的优劣。进一步归纳了影响离化率的关键因素，如靶材功率、脉宽、频率、占空比、峰值电流等电学参数以及靶材种类、气体压力、磁场等非电参数。最后，针对离化率对薄膜性能的影响等方面的研究进展进行了综述，分别讨论了离化率对薄膜组织结构、斜入射沉积及均一性的影响，并概述了离化率对薄膜性能的不利影响。该文旨在为更好地调控并优化溅射过程中的离子特性提供借鉴，为制备性能优异的薄膜提供理论基础。
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  5182铝合金表面硅烷涂层的制备与性能研究

  王正曦, 麻彦龙, 吴海鹏, 廖益, 林子皓, 张洪雨, 张毅, 杜棋忠（日本）

  表面技术. 2018, 47(5): 256-264. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.039

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  目的 提高5182铝合金表面耐蚀性能及其与漆膜的结合力。方法 采用KH550硅烷试剂在5182铝合金表面制备硅烷涂层，同时探究不同浸泡时间、溶液pH值和固化温度对硅烷涂层结构和性能的影响，并优化硅烷涂层的制备工艺。采用扫描电子显微技术（SEM）、接触角试验仪和拉曼光谱研究硅烷涂层的结构和成分。采用电化学阻抗谱（EIS）技术评价涂层的耐蚀性能。采用涂层附着力自动划痕仪评价硅烷涂层对有机漆膜结合力的影响。结果 浸泡时间180 s、溶液pH值11、固化温度90 ℃为5182铝合金表面硅烷涂层的最佳制备工艺，该工艺条件下制备的硅烷涂层均匀、致密地覆盖于铝合金基体表面，厚度约为100 nm。在Na2B4O7×10H2O和NaOH水溶液中，硅烷处理试样的低频阻抗值比未硅烷处理试样高约2个数量级，硅烷处理样品与漆膜的结合力明显优于未经过硅烷处理的试样。结论 采用优化工艺制备的硅烷涂层能改善5182铝合金的耐蚀性能。当硅烷涂层作为中间层存在时，显著提高了有机涂层与合金基体的结合强度。
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  防腐阻燃水性聚氨酯涂层剂的研究

  顾丽敏, 于倩, 薛伟

  表面技术. 2018, 47(5): 265-271. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.040

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  目的 通过对水性聚氨酯进行硬段改性和后扩链改性，得到兼具防腐和阻燃功能的水性聚氨酯涂层材料。方法 以二异氰酸酯、聚丙二醇、二羟甲基丙酸为基本单体，磷氮协效阻燃剂（FRC-6）作为硬段扩链剂，制备合成阻燃水性聚氨酯（FPU）预聚体。采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO），以其作为后扩链剂在水性聚氨酯水乳化阶段加入，利用GO结构中的—OH等含氧官能团与FPU中的NCO—反应，制备出高接枝率氧化石墨烯化学改性的阻燃水性聚氨酯材料（GOFPU），并对GOFPU的结构与性能进行表征。结果 GO改性后，聚氨酯乳液粒度分布向粒径增大的方向变化，平均粒径在90 μm左右，且乳液黏度降低，最低至9 mPa?s，GO对聚氨酯预聚体的接枝率最高可达89.2%。GO的含量为0.4%时，材料的耐腐蚀电位增大到76 mV，耐腐蚀性最强；GO的含量为1%时，材料的极限氧指数LOI值为30.5%，达到难燃级别。结论 对比相同阻燃剂含量的聚氨酯材料，GOFPU乳液的平均粒径增大，黏度降低，阻燃性大幅提高，防腐性能显著，且无毒无害、绿色环保。
表面质量控制及检测
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  非磁性外圆表面磁性磨粒光整加工实验研究

  赵文渊, 李文辉, 白小云, 李秀红, 杨胜强

  表面技术. 2018, 47(5): 272-277. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.041

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  目的 对比不同类型磁性磨粒的光整加工效果，找出加工效果较优的磁性磨粒以提高非磁性外圆表面的光整加工质量。方法 以6061铝合金管为研究对象，在相同条件下采用不同类型的磁性磨粒进行光整加工实验。采用粗糙度测量仪测试试件加工前后粗糙度值的变化。使用电子天平测试试件加工前后的质量变化，得出不同类型磁性磨粒加工的材料去除率（MRR）。运用超景深显微镜观测试件加工前后的形貌变化，进一步对比不同类型磁性磨粒光整加工的效果。结果 采用粘结法磁性磨粒光整加工时，Ra值从初始的0.326 μm减小到0.286 μm，Rz值从初始的2.34 μm减小到1.95 μm，MRR为0.26 μm/min。采用简单混合磁性磨粒光整加工时，Ra值从初始的0.346 μm减小到0.303 μm，Rz值从初始的2.42 μm减小到2.09 μm，MRR为0.195 μm/min。采用粘弹性磁性磨粒光整加工时，6 min后达到加工极限，Ra值从初始的0.332 μm减小到0.146 μm，Rz值从初始的2.25 μm减小到1.05 μm，MRR为0.651 μm/min。结论 与其他类型的磁性磨粒相比，采用粘弹性磁性磨粒光整加工非磁性外圆表面时，加工效果最优，试件表面质量得到大幅度提高。
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  钛合金深孔钻削刀具磨损试验分析

  许宁, 武鹏, 张柱银, 李亮, 薛虎, 王鹏, 王静文

  表面技术. 2018, 47(5): 278-283. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.042

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  目的 探索枪钻钻削Ti6Al4V钛合金刀具的磨损特性，探讨刀具磨损对钻削轴向力的影响。方法 设计深孔钻削试验，每孔钻深575 mm，每钻削一个孔，使用共聚焦显微镜对刀具磨损特性及磨损值进行分析，并使用测力仪对轴向力信号进行提取。通过显微镜观测，对刀具的磨损形式进行分析，结合刀具实际磨损情况，给出刀具的磨损等级。通过对轴向力的分析，研究刀具磨损量对于钻削轴向力的影响。结果 由刀具磨损曲线可知，在整个钻削试验过程中，磨损过程可分为三个阶段：初期磨损、正常磨损、剧烈磨损。外刃第一后刀面的平均磨损量及最大磨损量在磨损的三个阶段中始终大于前刀面。当钻削深度达到11 m以后，刀具整体磨损速率上升，进入剧烈磨损阶段；当钻削深度达到14 m以后，外刃第一后刀面最大磨损量急剧增加。轴向力变化曲线呈现初期磨损阶段基本保持不变，正常磨损阶段平稳增加，剧烈磨损阶段趋于稳定的变化趋势。结论 刀具的主要磨损形式为前刀面和外刃第一后刀面的表面烧灼及粘结磨损，外刃和侧刃的破损及崩刃，导向面的大面积剥落继而形成凹坑，三种情况共同导致刀具失效。刀具剧烈磨损阶段，刀具磨损速率迅速增加，切削力较大，因此实际加工过程中应在剧烈磨损阶段之前对刀具进行重磨。
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  基于旋转进给电磁场的不规则弯管内表面磁研磨研究

  李龙邦, 陈燕, 陈松, 严正伟

  表面技术. 2018, 47(5): 284-289. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.043

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  目的 将磁力研磨与单片机控制电磁场结合，提高不规则弯管内表面的质量与使用性能。方法 根据静态磁场工艺理论及磁粒运动轨迹模型，通过电流控制电磁场，设计最佳磁路轨迹，进而形成旋转进给磁场，以提高电磁研磨效率。螺旋式分布电磁铁形成磁粒的螺旋加工轨迹，避免磁轭支撑旋转进给加工空间弯管的干涉问题，并且可多段同时加工以提高加工效率。通过静态磁场理论对磁路轨迹分析，研究弯管磨削径向辅助磁极的螺旋磨削进给轨迹。结果 针对SUS304水龙头内腔表面抛光实验，当磨粒的平均粒径为250 μm时，研磨液的用量为8 mL，转速在800 r/min内，经过50 min的研磨，工件内表面的粗糙度值由Ra 1.1 μm降至Ra 0.38 μm。结论 基于旋转进给电磁场下辅助磁极的磁力研磨，对改善弯管内表面质量，提高使用寿命有明显作用。
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  基于6σ的手机外壳阳极氧化中异色发白不良因子改善方案

  王秀红, 许博蕴, 葛庆洋

  表面技术. 2018, 47(5): 290-301. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.044

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  目的 降低铝合金手机外壳阳极异色发白不良品率。方法 基于6σ管理中的DMAIC体系，结合某款手机外壳加工工艺，根据返工流程图和关键因子的因果关系图，制作出因子CE矩阵并进行PFMEA分析，确定R400酸洗槽中的药剂浓度、超声波频率、槽液温度、浸泡时间、烘干槽中热风洁净度5个关键质量影响因子。采用五五研究法，针对烘干槽空气滤芯不定期更换或是长期一个月以上不更换、吹出的热风洁净度低，导致产品异色等问题，制定空气滤芯更换时间标准。采用两水平四因子试验设计，得出异色发白的不良率随药剂浓度的增大而增大，随槽液温度、浸泡时间、超声波频率的增大而减小，槽液温度和药剂浓度有交互作用。并设计了R400酸洗槽中的药剂浓度、超声波频率、槽液温度、浸泡时间四个因素的控制策略。结果 酸洗槽各参数的取值范围为：药剂质量浓度35~40 g/L，超声波频率3.5 A，槽液温度25~27 ℃，浸泡时间3.5~4 min。烘干槽更换时间规则：每15 d更换一次，每5 d检查空气滤芯的洁净度。结论 异色发白不良率由改善前的平均6.63%降低至1.14%，达到了2%的目标要求，4周成本降低90多万元。
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  螺旋锥齿轮圆角表面加工研究

  吴志清

  表面技术. 2018, 47(5): 302-307. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.045

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  目的 提高和保证螺旋锥齿轮圆角表面质量，提高加工效率。方法 改变以往依靠人工打磨的方式对螺旋锥齿轮圆角表面进行加工，提出应用数控五轴加工中心的方法，借助UG软件的CAM功能对螺旋锥齿轮表面进行数控加工自动编程处理，模拟加工功能来检测走刀路径是否正确，并进行表面精度检测及仿真加工无干涉、无碰撞检验，生成的CLS刀位文件经过专用后置处理得到NC程序，最后在VERICUT软件平台上的虚拟五轴加工中心模拟仿真加工螺旋锥齿轮圆角表面。结果 通过UG的CAM功能及VERICUT仿真加工，螺旋锥齿轮的齿廓圆角达到(0.3±0.07) mm，表面粗糙度值为0.64 μm，整体一致性好，满足设计要求。结论 采用传统的五轴联动机床进行螺旋锥齿轮齿廓的倒角、倒圆加工，可获得理想的齿廓圆角尺寸，提高了螺旋锥齿轮表面精度。
专题-表面防护及润滑涂层技术
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  二硫化钼固体干膜润滑涂层的性能对比研究

  焦莎, 于建政, 刘燕, 胡登科

  表面技术. 2018, 47(5): 215-219. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.05.033

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  "目的 为了在产品加工过程中快速选择合适的二硫化钼涂料进行涂覆，对国内目前性能较优异的三种二硫化钼涂料进行相关性能检测。方法 依据 AS5272C《热固型防腐蚀干膜润滑剂采购规范》中规定的试验项目进行检测，包括附着力、耐铝腐蚀、亚硫酸盐雾、中性盐雾、耐高低温、耐液性、耐磨寿命、承载能力、固体含量。结果 HM-1700 二硫化钼涂层除耐磨寿命外，其余性能均符合标准要求，而 HD-02 和HR-7301C 二硫化钼涂层只有耐中性盐雾试验和耐磨寿命不符合标准要求。结论 HD-02 和 HR-7301C 适用于重载、无长时间滑动摩擦的一般腐蚀环境下使用的零件，HM-1700 适用于重载、无长时间滑动摩擦的腐蚀较恶劣环境（尤其是海洋大气环境）下使用的零件。"