2025年, 第54卷, 第8期　
刊出日期：2025-04-25

  

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研究综述
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  激光冲击强化机理及其在航空构件上的应用

  曹晓蝶, 李莹华, 杨玉奇, 丁旺旺, 陈俊, 吴嘉俊, 赵吉宾, 乔红超, 赵永杰

  表面技术. 2025, 54(8): 1-15. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.001

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  航空构件因服役环境恶劣、应力条件复杂等因素，常常发生疲劳断裂，这严重影响了航空发动机的安全可靠性。激光冲击强化技术因其具有在材料表层引入超过1 mm的微观组织形变层和残余压应力层，并能极大提高材料的力学性能、提升金属零部件的疲劳寿命等特点，自诞生之日起便引起了广泛的关注，在航空发动机零部件的生产和修理中实现了批量化应用并取得了巨大的效益。首先概述了激光冲击强化的基本原理，分析了激光冲击强化对材料力学性能和微观组织演变规律的影响，揭示了激光冲击强化在提升金属零部件残余压应力、硬度、拉伸性能和疲劳性能等力学性能方面的显著优势。材料力学性能的变化和微观组织演变主要得益于激光冲击强化过程中等离子体诱导冲击波的应力效应，并就其微观组织演变过程总结激光冲击强化机制。此外，将深入讨论激光冲击强化在典型航空零部件方面的应用情况，分析总结了不同类型航空结构件的激光冲击强化特点与研究进展，探讨了激光冲击强化技术提升航空发动机系统安全可靠性方面的重要作用，旨在为进一步提升航空部件的综合性能提供理论参考。
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  防腐蚀型雷达吸波剂的研究进展

  张杨广, 魏世丞, 王博, 王玉江

  表面技术. 2025, 54(8): 16-32. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.002

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  吸波剂是雷达吸波涂料的核心成分，由传统磁性吸波剂所制备的涂料在海洋环境中容易发生吸氧腐蚀，导致吸波性能下降。为了满足海洋环境对吸波涂料的耐腐蚀要求，研究者们不断对吸波剂的成分、结构和制备工艺等进行优化，以制备出兼具高效吸波和耐环境腐蚀双重功能的吸波剂。重点综述了防腐蚀型雷达吸波剂在制备思路和技术方法方面的研究进展，主要包括磁性吸波剂表面改性、磁性吸波剂表面包覆(碳包覆、无机物氧化物包覆、有机聚合物包覆、多层复合包覆等)、多孔结构嵌入缓蚀剂、多种成分复合以及新型防腐吸波剂等，从制备技术、吸波性能、耐蚀性能、耐蚀机理、技术优势和不足等方面进行了梳理和归纳。概述了防腐蚀型雷达吸波剂吸波性能和耐蚀性能的常用测试与评价方法，主要包括同轴圆环法、弓形法、电化学方法等。最后展望了防腐蚀型雷达吸波剂的未来发展方向，主要包括提升综合性能、优化制备工艺、加强考核验证等，以期为防腐蚀型雷达吸波剂的研制和工程应用提供参考。
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  螺纹连接失效机理与防护的研究进展

  黄志宇, 王新礼, 田盼, 汪洋, 刘兰轩, 刘秀生, 吴正江, 王博

  表面技术. 2025, 54(8): 33-50. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.003

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  螺纹连接在工程应用领域是必不可少的一种连接方式。其优点在于结构简单、连接可靠、拆卸方便、成本低廉等。然而在实际应用中，受环境腐蚀、振动、外部冲击等因素的影响，螺纹连接失效概率较大，从而导致设备损坏或安全事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。因此，对螺纹连接的失效机理进行深入研究，并提出有效的预防和保护措施，对提高设备的安全性和可靠性具有实际意义。基于对近年来相关文献报道的广泛调研，从基本科学原理出发，总结并探讨了螺纹连接的主要失效机理与预防措施。首先重点分析了螺纹断裂、螺纹腐蚀、螺纹磨损等现象的失效机理，研究了包括预紧力、应力集中、振动、环境条件等在内的各种影响因素，另外，针对螺纹连接失效的不同形式总结了其主要的措施及手段，包括电镀、涂层、添加缓蚀剂、热处理和表面硬化处理等，并分析了这些措施的优势与缺点。现有的防护手段存在缺陷并且缺少相应的检测防控手段。例如，使用热处理强化方法会对材料的性能产生影响、镀层不能长时间进行防护、表面处理成本高等。最后，针对螺纹连接失效及其防护研究的重点和热点问题与改进进行了展望。
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  储氢合金表面修饰方法的研究进展

  高媛媛, 田晓, 张颖, 张晓杰, 韩家乐, 李卫

  表面技术. 2025, 54(8): 51-63. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.004

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  金属储氢合金是迄今为止储氢密度高、安全性好、使用便捷的最佳储氢候选材料。为了改善储氢合金的活化性能、吸放氢性能、抗腐蚀性能、抗氧化性能以及抗杂质气体毒化性能等，研究人员常对储氢合金进行表面修饰。表面修饰通常是通过调控合金表面的微观结构、化学组成以及物理状态来改善合金的理化性质。对近几十年储氢合金的表面修饰相关研究成果进行梳理、分析，并加以归纳和分类。将储氢合金的表面修饰方法大体分为两大类:物理表面修饰和化学表面修饰。其中，物理表面修饰方法包括气相沉积技术、激光处理技术、机械合金化技术和剧烈塑性变形技术。化学表面修饰方法包括化学镀技术、电镀技术、阳极氧化技术以及其他化学修饰方法(酸处理、碱处理、盐处理、氟化处理等)。这些方法是通过在合金表面形成保护层，引入纳米晶结构、增加活性位点等来提高合金的综合性能。对这些表面修饰方法进行了详细的综述，并对照了不同修饰方法对部分储氢合金的性能影响，同时对储氢合金的表面修饰方法在今后的发展进行了展望。
腐蚀与防护
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  基于硼掺杂碳量子点的镁合金腐蚀预警涂层及其性能研究

  谢馨媛, 徐晨凯, 董彦豪, 邹敏敏, 张优

  表面技术. 2025, 54(8): 64-73. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.005

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  目的 提高镁合金的耐腐蚀性能且实现腐蚀预警，提高使用寿命，监测服役状态。方法 以AZ91D镁合金为基体，通过引入对Mg²⁺有高选择性的荧光探针硼掺杂碳量子点(Boron-doped Carbon Dots，BCDs)，制备了具有腐蚀预警性能的微弧氧化-溶胶凝胶碳量子点(Micro-Arc Oxidation-Sol-Gel-Boron-doped Carbon Dots，MAO-SG-BCDs)复合涂层。采用傅里叶红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱等手段研究BCDs的结构、成分对镁离子及镁合金腐蚀表面的荧光性质。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光显微镜、电化学测试等方法对复合涂层的结构和性能进行研究。结果 随着在3.5%(质量分数)NaCl腐蚀溶液中浸泡时间的增加，与未掺杂BCDs的微弧氧化-溶胶凝胶(Micro-Arc Oxidation-Sol-Gel，MAO-SG)涂层样品相比，MAO-SG-BCDs表面在紫外光照射下逐渐呈现出蓝色荧光。浸泡7 d后，MAO-SG-BCDs复合涂层的腐蚀产物膜更加致密均匀，且低频区阻抗值高于未掺杂BCDs的样品，其腐蚀电位有所提升，腐蚀电流密度、腐蚀速率均降低2个数量级，表明BCDs可以有效提升涂层的耐蚀性能。结论 BCDs可作为镁合金腐蚀预警的荧光探针材料，将其添加到微弧氧化和溶胶凝胶复合涂层中，不仅可以提升镁合金AZ91D的耐蚀性能，还兼具对基体的腐蚀荧光预警响应。为开发有效的镁合金腐蚀预警材料及智能防腐涂层提供了新的思路。
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  多功能埃洛石纳米管防腐蚀超疏水自修复涂层

  包继华, 张浩然, 王志豪, 武鹏, 宋立英, 蒋全通, 麻福斌

  表面技术. 2025, 54(8): 74-83, 135. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.006

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  目的 延缓金属腐蚀，提高涂层使用寿命。方法 通过对碱刻蚀埃洛石纳米管(HNTs)负载缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)，并采用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对HNTs外表面进行改性，将改性后的HNTs作为纳米填料，制备了一种具有超疏水能力的自修复防腐涂层。结果 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实HNTs成功负载了缓蚀剂BTA、外表面成功添加了OTMS;通过热重分析(TGA)，证明了BTA的负载以及OTMS的包覆;通过光学接触角测量仪测得涂层的水接触角为153°，证明涂层具有超疏水性能;使用电化学阻抗(EIS)分析涂层的自修复能力，当涂层被划伤后，划痕处HNTs破损，缓蚀剂BTA被释放并通过强电化学吸附与铜基体结合，形成一层保护膜，通过分析自修复涂层的阻抗模值得出在第6天涂层的自修复能力达到最大，使用ZSimpWin对实验的阻抗数据进行拟合，证实了涂层具有自修复能力;通过SEM、EDS测试，得出自修复涂层划痕处铜元素含量大幅降低，利用扫描Kelvin探针(SKP)测试发现划痕处电势谷消失，表明划痕已被缓蚀剂所修复。结论 制备的OTMS-HNTs-BTA自修复超疏水涂层能够有效防止液体的附着并且具有自修复能力，可有效延长涂层的使用寿命。
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  搅拌摩擦沉积固态增材AA6061铝合金不同沉积层腐蚀行为研究

  娄云天, 余志豪, 常卫卫, 钱鸿昌, 郭达伟, 张达威

  表面技术. 2025, 54(8): 84-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.007

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  目的 研究增材摩擦搅拌沉积(Additive Friction Stir Deposition，AFSD)工艺及T6热处理对AA6061铝合金多层沉积样件不同层位金属间化合物分布及其耐蚀性能的影响。方法 采用AFSD工艺制备AA6061铝合金沉积试样，并对其进行T6热处理。分别从上、中、下层取样，结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、和ImageJ图像处理，研究各层析出相的种类与分布特征。通过电化学阻抗谱(EIS)分析腐蚀行为，并辅以XRD与CLSM等手段表征腐蚀产物和腐蚀坑形貌。结果 固态增材试样和热处理后的试样内部主要包含Mg2Si和AlFeSi两种金属间化合物。与母材棒相比，AA6061铝合金增材试样内部金属间化合物尺寸明显细化，分布更加均匀且数量显著增加。热处理后金属间化合物的数量相比热处理前有所减少，但仍多于母材棒中的数量。由于靠下的沉积层中所受热循环次数较多，析出的金属间化合物数量明显多于上层。电化学测试结果表明，热处理前后试样的电化学阻抗结果呈现出上层>中层>下层的规律性分布。热处理导致部分金属间化合物重新融入固溶体相，热处理试样的耐蚀性明显好于热处理前的增材试样。腐蚀形貌分析也表明，下层沉积层经过浸泡实验后点腐蚀最为严重。结论 AFSD试样中Mg2Si和AlFeSi析出相从上层到下层分布不均，且下层耐蚀性最差。T6热处理可减少析出相，提升耐蚀性。在实际应用中，应根据工况合理评估耐蚀性差异，优先使用T6热处理后的上层沉积区，还可结合表面防护涂层增强耐蚀能力。研究突破了以往单一性能研究的局限，创新性地从金属间化合物分布、电化学阻抗和腐蚀形貌等多个维度系统地研究了热处理前后增材试样的性能变化，以上研究结果为进一步理解AFSD固态增材铝合金腐蚀行为、开展相关的耐蚀性调控提供了数据支撑。
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  行进速度对铝合金无针搅拌摩擦改性层性能的影响

  张浩, 王优强, 段继周

  表面技术. 2025, 54(8): 96-106. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.008

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  目的 利用无针搅拌头对2024铝合金表面进行搅拌摩擦加工(FSP)处理，探究行进速度对铝合金改性层性能的影响。方法 采用HT-JC6×8/2搅拌摩擦焊接设备对合金表面进行改性处理。采用电火花线切割在改性层表面截取测试试样(均来自细晶区)。采用5%(体积分数)氟硼酸对改性层试样进行阳极覆膜，以便观察改性层金相组织。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等，分析了改性层的显微组织、形貌及性能。采用电化学测试，研究不同行进速度下改性层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果 改性层晶粒得到显著细化，未发现气孔、裂纹等缺陷。改性层分为细晶区(FG)、变形晶区(TG)和粗晶区(CG)。其中，FG厚度在1 024.3~1 247.3 μm。当行进速度为100 mm/min时，改性层的性能最优，其屈服强度(σ0.2)、抗拉强度(σb)相比于母材(BM)分别提升了19.2%和24.5%，伸长率(δ)最高可达20.3%;改性层以韧性断裂为主。同时，相较于BM，改性层的耐腐蚀性能最佳，其腐蚀电位(Ecorr)提升至–0.539 V，腐蚀电流密度(Jcorr)降低至2.448×10^?6 A/cm²。结论 通过对不同行进速度下改性层组织及性能的分析，发现改性层的力学性能和抗腐蚀性能，随着行进速度的增加，均呈现先增强后减弱的趋势。当行进速度达到100 mm/min时，改性层的性能最佳。
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  热喷涂NiCrAl涂层在不同基体上腐蚀行为研究

  邹云鹤, 王健, 谭勇, 徐飞, 孙杰

  表面技术. 2025, 54(8): 107-115. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.009

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  目的 探究热喷涂NiCrAl涂层的腐蚀行为，并对比该涂层与2种不同基体形成电偶对时的电偶腐蚀大小。方法 使用大气等离子热喷涂(APS)方法在FeCoNi高温合金和(1Cr11Ni2W2MoV)不锈钢基体上分别制备了NiCrAl涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、3D共聚焦显微镜(CLSM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学测试(开路电位测试(OCP)、动电位极化曲线测试和电偶腐蚀试验)对涂层-金属电偶体系在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果 随着浸泡时间的增加，NiCrAl涂层的孔隙率和面粗糙度先减小后增大，并且在240 h浸泡后的涂层截面发现了明显的腐蚀通道。动电位极化曲线表明，NiCrAl-不锈钢体系具有较低的腐蚀电位。电偶腐蚀试验表明，当NiCrAl涂层分别与2种基体形成电偶对时，NiCrAl-FeCoNi高温合金电偶对具有较小的平均电偶电流密度。使用四阶正交Daubechies小波变换(db4)，将NiCrAl-FeCoNi高温合金电偶对和NiCrAl-不锈钢电偶对的电偶电流数据分解为D1~D8晶体(细节系数)和S8晶体(光滑系数)，通过对比2组电偶对的小波能量分布图(EDP)来分析电偶对的电化学活性，结果表明NiCrAl-FeCoNi高温合金电偶对的电偶电流在离散小波分析中具有较低的D系晶体能量，说明该电偶对有较低的电化学活性。结论 综上所述，由于腐蚀介质的不断破坏以及NiCrAl涂层的相间电偶腐蚀，在浸泡240 h后腐蚀介质穿透涂层对基体造成了腐蚀。与NiCrAl涂层-不锈钢电偶对相比，NiCrAl涂层-FeCoNi高温合金电偶对有较低的电化学活性。
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  燃煤电站锅炉管材料HR3C在超临界水中的氧化机理研究

  孙建, 刘跃东, 刘同干, 陈辉, 方亚雄, 杨文正, 朱忠亮

  表面技术. 2025, 54(8): 116-125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.010

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  目的 获得奥氏体不锈钢HR3C在605 ℃-26 MPa和640 ℃-26 MPa超临界水环境中的抗氧化性能，为燃煤电站锅炉管材料损伤机理研究提供数据支撑。方法 在超临界水氧化实验平台开展了奥氏体钢HR3C在605 ℃-26 MPa和640 ℃-26 MPa超临界水中氧化2 000 h实验。为探究氧化膜生长机理，进一步开展了奥氏体钢HR3C在含H2¹⁸O超临界水中的氧化实验。利用电子天平、场发射电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪以及二次离子质谱仪对试样氧化动力学、氧化膜微观形貌、元素组成、物相成分以及¹⁸O分布进行了检测。结果 奥氏体钢HR3C氧化动力学在605 ℃下遵循抛物线规律，640 ℃下偏离抛物线规律。HR3C表面形成的氧化膜主要为Fe3O4/尖晶石、Fe2O3、Cr2O3以及MnO。外层主要为富铁氧化物，内层为富铬氧化物。¹⁸O主要分布于氧化膜外层。640 ℃下氧化2 000 h后氧化膜发生明显剥落。结论 温度的升高增加了HR3C的氧化速率和剥落倾向，氧化初期金属离子的扩散导致氧化膜生长，长时氧化过程金属离子和氧离子扩散导致双层氧化膜的形成。较高的富铬氧化物含量，是HR3C具有较高抗氧化性能的主要原因。
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  纳米TiN强化钛合金微观组织及耐腐蚀性能研究

  刘文荣, 胡怡宁, 陈思宇, 王涛

  表面技术. 2025, 54(8): 126-135. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.011

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  目的 提高TC4钛合金的耐腐蚀性能。方法 采用激光定向能量沉积技术制备纳米TiN陶瓷颗粒增强TC4复合材料。将TC4和纳米TiN/TC4试样浸入3.5%(质量分数)NaCl溶液中进行电化学实验，并分析评价其耐腐蚀性。通过X射线衍射仪与扫描电子显微镜对材料的物相结构、微观组织、腐蚀形貌以及元素分布进行分析。结果 TC4和纳米TiN/TC4涂层与基体的冶金结合良好，没有明显裂纹。纳米TiN的完全熔化促进了纳米TiN/TC4复合材料中块状、条状TiXN相的析出。随着N含量降低，析出的TiXN相尺寸减小。二次析出的TiXN提供了大量形核位点，促进了纳米TiN/TC4晶粒转变为等轴晶。当浸泡1 h后，TC4合金和纳米TiN/TC4复合材料的腐蚀电流密度分别为35.665 nA/cm²、14.819 nA/cm²，极化电阻分别为2 084 Ω、2 696 Ω。浸泡10 d后，TC4的腐蚀电流密度增大，而纳米TiN/TC4的腐蚀电流密度减小为4.458 nA/cm²，极化电阻增大为4 253 Ω。TC4合金和纳米TiN/TC4复合材料表面形成的钝化膜主要由TiO2组成，析出的TiXN能够促进纳米TiN/TC4钝化膜的形成。结论 由于TiXN作为微阴极优先诱导复合材料进入钝化状态，纳米TiN/TC4复合材料的耐腐蚀性明显优于TC4。纳米TiN的加入能够有效提高TC4合金的耐腐蚀性。
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  电偶连接件加速腐蚀环境下腐蚀状态模拟分析

  魏雪, 王震, 殷晓, 郑召健, 宋巍巍, 王化娥

  表面技术. 2025, 54(8): 136-144. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.012

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  目的 利用腐蚀仿真分析技术，分析阳极氧化与搭接方式对材料耐腐蚀性能的影响，并结合真实的盐雾试验对仿真分析结果进行验证。方法 使用腐蚀仿真分析软件CorrosionMaster对异种金属搭接件的腐蚀情况进行分析。通过对比2种搭接方式(0 mm、1 mm间隙)受腐蚀的程度，进一步确定搭接件的腐蚀影响区域，以及各区域的腐蚀程度和腐蚀类型。结果 仿真分析结果以腐蚀仿真云图的方式来显示不同位置的腐蚀速率、腐蚀损耗、电流密度、电位等信息。经过8 d的仿真模拟，结果显示搭接件0 mm间隙时受腐蚀影响区域主要为搭接面以及搭接缝边缘，其中6016搭接面的腐蚀速率最高。并通过盐雾试验对铝合金和碳钢的耐腐蚀性能进行了对比。结论 腐蚀仿真分析结果与盐雾试验结果基本一致，仿真方法在腐蚀演变规律的研究和定量分析上具有巨大优势，相比传统试验，仿真方法在保证准确的情况下可显著提高腐蚀评估效率，降低测试周期。铝合金6016阳极氧化后，耐腐蚀能力明显提高。6016阳极氧化、6016与08F冷轧搭接时，在无间隙条件下，主要受电偶腐蚀、缝隙腐蚀的影响，受影响的区域主要为6016阳极氧化或6016搭接面，并且均匀腐蚀的影响程度要远低于电偶腐蚀、缝隙腐蚀。
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  乙二醇苯醚对氢氧化钠碱性体系退膜工艺的影响研究

  李立清, 章礼旭, 杨丽钦, 吴新宇, 黄邵卿, 黄旻潇, 王佳城, 喻荣祥

  表面技术. 2025, 54(8): 145-155. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.013

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  目的 解决采用传统氢氧化钠碱性体系退膜时存在的膜渣过大、退膜不净等问题。方法 通过退膜实验研究了乙二醇苯醚对氢氧化钠退膜效果的影响，通过浸泡测试和电化学测试表征退膜液对板材表面锡镀层的腐蚀程度，并在退膜前后通过扫描电子显微镜对锡镀层表面的微观形貌进行分析，通过傅里叶变换红外光谱对退膜液的作用机理进行分析。结果 仅使用氢氧化钠进行退膜时，对线路镀层中干膜的去除效果较差，添加乙二醇苯醚可以通过减小膜渣尺寸来解决退膜不净的问题，且膜渣大小受乙二醇苯醚浓度、退膜时间等因素影响;随着退膜液中乙二醇苯醚浓度的增加，锡镀层厚度损失量减少、表面电荷转移电阻增大、腐蚀电流密度降低;锡镀层表面主要由胞状物组成，退膜液中添加乙二醇苯醚后，镀层在退膜前后的形貌结构无明显变化;退膜后的干膜相比于退膜前，其红外光谱在1 567 cm^?1附近出现了羧酸盐的特征吸收峰。结论 乙二醇苯醚可以解决氢氧化钠退膜时存在的膜渣过大、退膜不净等问题，且能减轻锡镀层在退膜液中的腐蚀程度;退膜液主要通过降解干膜分子中的碱溶性基团，使干膜发生溶胀，从而实现退膜的过程。
精密与超精密加工
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  氮化硅陶瓷套圈窄深槽加工试验研究

  李颂华, 田凯, 赵梓辰, 左闯, 王洪亮, 郭昊

  表面技术. 2025, 54(8): 156-166. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.014

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  目的 确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法 创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法，以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度，以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表面质量。首先通过三因素四水平正交试验，确定砂轮线速度、砂轮进给速度和工件线速度对Wd值和表面粗糙度影响的主次顺序，随后通过单因素试验探究磨削参数对窄深槽磨削质量的影响机制与影响规律，选取氮化硅陶瓷窄深槽高侧壁表面质量、低边缘损伤的磨削工艺参数。结果 磨削参数对Wd值和侧壁表面粗糙度的影响程度皆为:砂轮线速度＞砂轮进给速度＞工件线速度。Wd值和表面粗糙度随砂轮线速度的增加先减后增;随着砂轮进给速度的增加，两者均逐渐增大;而工件线速度的提升导致Wd值持续增大，表面粗糙度则呈现先减小后增大的趋势。结论 研究发现，为实现氮化硅陶瓷窄深槽高侧壁表面质量、低边缘损伤的磨削加工，可适当降低砂轮进给速度和工件线速度，提高砂轮线速度。推荐选取砂轮线速度为50 m/s、砂轮进给速度为3 μm/min、工件线速度为0.15~0.45 m/s，可将Wd值控制在15 μm以内，表面粗糙度控制在0.050 μm以内，从而满足氮化硅陶瓷窄深槽高侧壁表面质量、低边缘损伤磨削加工要求。
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  脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al的切屑形成演变过程分析

  林洁琼, 解略, 于行, 谷岩, 周晓勤

  表面技术. 2025, 54(8): 167-179. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.015

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  目的 SiCp/Al复合材料与传统的金属材料相比具有高硬度、高抗弯强度以及热膨胀系数低等优异的物理性能，但其加工过程困难。旨在揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al复合材料的切屑形成机理。方法 建立理论模型来确定最小未变形切屑厚度，进而揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al切屑形成的临界条件。并比较常规车削、脉冲激光辅助车削和脉冲激光-超声复合辅助车削的切屑形态，探究脉冲激光功率对切屑形成机理的影响。结果 研究表明，当脉冲激光作用于材料表面时，会产生热软化效应。这种效应使材料更易去除，并减少了切屑自由表面颗粒的破损程度。此外，在超声振动的辅助下，切屑连续性得到进一步改善。通过对加工后工件表面形貌测试发现，脉冲激光-超声复合辅助加工的表面粗糙度最小，为0.388 μm，与常规加工相比降低了70.8%;脉冲激光-超声复合辅助加工的亚表面变形层厚度最小，为37.28 μm。结论 通过深入分析复合车削切屑的形成及其对表面质量的影响，为优化SiCp/Al复合材料的表面质量提供了有力的理论支撑和实用的加工方法。
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  高精度芯轴控时磨削去除函数优化研究

  刘凯华, 许汉威, 关朝亮, 孙梓洲

  表面技术. 2025, 54(8): 180-190. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.016

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  目的 控时磨削技术通过控制磨削工具在工件表面不同位置的驻留时间来实现确定性修形。该技术摆脱了传统机床“精度复印”原理的限制，可显著提高芯轴加工精度。但多次迭代加工后，精度收敛比显著降低。从去除函数优化角度出发，旨在进一步提高芯轴加工精度。方法 首先构建不同的去除函数模型，通过加工仿真分析去除函数的形状和尺寸对加工精度的影响规律，提出了基于去除函数优化的精度提升方法。随后改进控时磨削装置，通过实验制作了4个轴向长度不同的控时磨削去除函数，并分析了其修形能力。最后采用4个去除函数在Ⅰ号芯轴上的4个区域进行对比修形实验，并选用最优去除函数对Ⅱ号芯轴进行修形实验，验证优化后去除函数的加工效果。结果 随着去除函数轴向长度的减小，Ⅰ号芯轴4个区域的加工精度存在先迅速提升后缓慢提升的规律，与仿真结果吻合。其中，最优去除函数加工后的平均圆度误差从0.209 μm收敛至0.148 μm，圆柱度误差从0.464 μm收敛至0.396 μm，较优化前精度进一步提升。Ⅱ号芯轴的平均圆度误差从0.182 μm收敛至0.102 μm，圆柱度误差从0.566 μm收敛至0.370 μm，显著提高了芯轴的加工精度。结论 通过优化控时磨削去除函数，能够进一步提升迭代加工精度，为芯轴高精度加工提供了理论与技术支持。
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  钨酸钠及其复合添加剂对极薄铜箔粗化效果的影响

  彭雪嵩, 桂浩亮, 江杰, 李亚强, 汪宗太, 李若鹏, 安茂忠

  表面技术. 2025, 54(8): 191-200. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.017

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  目的 研究钨酸钠、钼酸钠、HEC(羧甲基纤维素)3种单一添加剂及其复合添加剂对粗化形貌的影响，进而提升电解铜箔粗化效果。方法 在酸性硫酸盐体系中，采用直流电沉积的方法对6 μm极薄铜箔进行表面粗化处理。利用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、万能试验机表征测试手段，分别研究了单一添加剂钼酸钠、钨酸钠和HEC及其组合添加剂对极薄电解铜箔粗化表面形貌和性能的影响，并采用正交实验和极差法分析了各添加剂对粗化效果的影响程度。结果 钼酸钠和HEC均使铜箔表面晶粒出现明显细化，而钨酸钠会使铜箔的抗剥离强度明显提高，但没有明显的晶粒细化作用;复合添加剂(钼酸钠-钨酸钠-HEC)作用后，铜箔的微观形貌、粗糙度以及抗剥离强度都得到明显改善。当钼酸钠、钨酸钠和HEC的添加量分别为40、30、8 mg/L时具有最佳粗化效果，粗糙度Rz仅为1.24 μm，具有0.94 N/mm的抗剥离强度。结论 钼酸钠-钨酸钠-HEC复合添加剂可以显著优化极薄铜箔的粗化效果，改善剥离强度和表面粗糙度，细化晶粒，对粗化效果的影响重要程度依次为钼酸钠>钨酸钠>HEC。
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  MPCVD的衬底结构对金刚石异质外延偏压形核均匀性的影响

  马金彪, 杨志亮, 任飞桐, 黄珂, 刘宇晨, 郭之健, 陈良贤, 刘金龙, 魏俊俊, 李成明

  表面技术. 2025, 54(8): 201-209. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.018

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  目的 实现高密度高取向金刚石形核是获得异质外延大尺寸金刚石单晶膜的关键，而偏压增强形核法是高密度形核的主要技术。方法 采用COMSOL Multiphysics构建多物理场(等离子体场、电磁场和流体传热场)耦合模型，基于衬底负偏压，分别对4种衬底结构进行模拟，在径向和轴向上对比衬底结构对等离子体分布均匀性的影响，通过扫描显微镜表征异质外延偏压形核实况以验证模型。结果 模拟结果表明，双凸槽形结构的等离子体在径向和轴向的分布均匀性最差，径向上的等离子体密度从中心至边缘逐渐趋近于零，轴向上的等离子体密度从中心至边缘降低1/2，而单凹槽形结构衬底的等离子体在径向和轴向的分布均匀性最佳。实验结果表明，双凸槽结构的衬底等离子体密度趋近于零处未发生形核，双凸槽结构的均匀形核区为17%，而单凹槽结构的形核均匀区为80%，形核区与未形核区的比例与径向上等离子体分布接近一致。结论 在偏压形核过程中，样品表面有高密度等离子体分布有利于金刚石形核，样品表面的等离子体均匀分布有利于提升金刚石异质外延偏压形核均匀性。
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  分级结构CuS电极材料的制备及其超级电容性能

  包建勤, 虎学梅, 乔俊强

  表面技术. 2025, 54(8): 210-218. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.019

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  目的 CuS用作超级电容器电极材料的电化学活性和循环稳定性亟须提升，旨在通过构建分级结构提升CuS电化学活性面积，进而提升其超级电容性能。方法 采用水热法制备CuS纳米材料，通过在水热反应前驱体中分别添加表面活性剂PEG400、OP10实现材料微观形貌和比表面积的调控，采用XRD、XPS、SEM、TEM、N2吸附-脱附测试、差示扫描量热法对制备产物的晶相、组成、微观形貌、比表面积和热稳定性进行了系统表征，通过循环伏安测试、恒电流充放电等电化学方法考察了CuS材料的超级电容性能及循环稳定性。结果 不同表面活性剂的加入显著影响了CuS材料的微观形貌、比表面积和超级电容性能。相比未添加表面活性剂和添加OP10，添加PEG400表面活性剂制备的CuS纳米材料具有更高的比表面积和独特的介孔分级结构，在1 A/g电流密度条件下，比电容可达785.5 F/g，且在8 A/g电流密度条件下循环2 000次后比电容仍可保持在初始值的77.8%，表现出更好的超级电容性能。结论 CuS材料的微观形貌、比表面积对其超级电容性能有着较为显著的影响，较高的比表面积有利于增加与电解液的接触面积，特定的微观形貌可促进电解液中离子的输运和扩散，进而提升CuS材料的超级电容性能。
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  基于表面Ni/Ag膜改性铜的固相键合方法

  肖金, 罗佳, 方掩, 张浩, 池浩坪

  表面技术. 2025, 54(8): 219-226, 243. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.020

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  目的 以特殊形貌铜晶结构为基板，在其上修饰Ni膜和Ag膜作为键合偶的两端，在常温条件瞬时实现键合互连，解决电子元件尤其是薄芯片长时间承受热冲击产生的热损伤问题，保证电子元件结构和功能的可靠性。方法 以电沉积的Ni膜改性铜和Ag膜改性铜为基础，在压力5 MPa下，超声波横向振动产生摩擦，瞬间实现Cu—Cu键合，键合时间3 s，超声振动3 s。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等研究键合界面处的显微组织、成分以及性能。结果 超声振动引起瘤刺状Ni层和团簇状Ag层的横向摩擦，Cu-Ni层和Cu-Ag层在垂直压力作用下相互挤压嵌入，发生塑性变形。经过200 h长时间高温热处理后(160 ℃)，键合界面没有产生孔洞，界面的可靠性优良。这种固相键合方法不需要额外的热处理过程以增加键合界面的强度，在后续的使用过程中依然保持良好的可靠性。结论 由于表面改性膜的特殊形貌、纳米尺寸效应、中间层缓冲作用以及超声波的引入，键合在瞬间、室温条件下完成，不需要超高真空、超高表面平整度等复杂的工艺，与回流焊所需的高温相比，键合条件更加宽松，能耗低，符合绿色封装的发展趋势。
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  溅射技术对BT板表面铜膜结构和电性能的影响

  钟利, 陈美艳, 刘旋, 张悦, 姚可

  表面技术. 2025, 54(8): 227-234. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.021

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  目的 为了对比不同技术制备的导电铜膜的性能，分别以直流磁控溅射镀膜技术和高功率脉冲磁控溅射镀膜技术在BT树脂材料表面沉积铜膜。方法 通过检测铜膜的表面微观形貌、化学元素成分、物相结构和孔隙率，对铜膜的微观状态进行对比和分析，并结合铜膜的宏观电性能，对不同镀膜过程中的成膜机理、影响参数及规律展开研究。结果 研究证明，直流磁控溅射铜膜的结晶度更高，但高功率脉冲铜膜的孔隙率更低、晶粒更细小、相对纯度更高，虽然高功率磁控膜具有更好的微观性能，但薄膜的电性能受到晶粒取向、晶界长度等多种因素的影响，高功率磁控溅射膜中的微观优势并未产生明显作用，反而呈现出较直流磁控膜更弱的导电性:经测试，直流磁控铜膜方阻为23 mΩ/□，高功率脉冲铜膜的方阻为337 mΩ/□。结论 采用直流磁控和高功率脉冲磁控技术都能在BT板表面镀覆性能优良的铜膜，从而实现高聚合树脂材料的表面金属化处理，虽然高功率脉冲铜膜具有更好的微观性能，但电性能却远不及直流磁控溅射铜膜，目前在工程实际应用上还不能完全取代直流磁控，仍需针对膜层物相调控、纯度和电性能等方面展开持续深入的研究。
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  抗紫外韧性光固化乙烯基酯疏水复合涂层的制备研究

  陈迪, 张志文, 温青, 杨卓鸿, 陈依露, 邹容青, 胡洋

  表面技术. 2025, 54(8): 235-243. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.022

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  目的 构建具有高疏水和紫外屏蔽效果的韧性功能涂层。方法 利用环氧树脂E51、丙烯酸和二硫代二丙酸(DTDPA)为原料合成了具有UV光固化活性的乙烯基酯树脂，与稀释剂丙烯酸羟乙酯混合制得涂料后经UV固化制备获得乙烯基酯光固化涂层，接着在光固化涂层表面喷涂含纳米氧化锌和硬脂酸的悬浮液构建了超疏水涂层。结果 当DTDPA质量分数为10%时所制备的涂层拉伸强度可达45 MPa，韧性为5.31 kJ/m³，铅笔硬度为4H，喷涂含硬脂酸和纳米氧化锌的悬浮液后涂层的水接触角可达151°;疏水复合涂层机械稳定性优异，砂纸摩擦440 cm仍保持疏水状态，并且具有抗紫外的能力。结论 在乙烯基酯树脂结构中引入DTDPA能够调控乙烯基酯固化涂层的拉伸强度和韧性，喷涂纳米氧化锌的疏水悬浮液能使涂层表面疏水性和表面粗糙度明显增加。此外，复合涂层表面镶嵌的纳米氧化锌赋予了复合涂层高的紫外屏蔽性。为高强韧、超疏水及紫外屏蔽作用的功能性涂层开发提供了一种便捷有效的构建思路，在光固化功能涂料领域具有潜在的应用价值。