2026年, 第55卷, 第10期　
刊出日期：2026-05-25

  

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腐蚀与防护
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  超临界CO₂输送管道腐蚀预测研究进展及问题剖析

  李发根, 曹宇光, 甄莹, 李轩鹏, 黄居峰

  表面技术. 2026, 55(10): 1-11. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.001

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  管道输送是CCUS中大规模CO₂输运的核心环节,而超临界态管道输送又是CO₂最为经济可行的输送方式。然而因其必然存在的多元杂质组分特性以及水相析出复杂性,使管道腐蚀问题难以有效经济防治,因此,开展精确的腐蚀预测对于管道安全输送意义重大。概述了超临界CO₂输送管道腐蚀机制及其预测技术研究现状,重点剖析了综合机理预测全流程涉及的数值解析、支撑试验以及现场应用的现状和问题,并展望了预测各环节的攻关方向。目前,单一杂质因素及工况参数作用下的腐蚀机理及影响机制已基本厘清,但多元杂质腐蚀协同作用机制还不能有效解析。腐蚀预测综合机理模型是精准腐蚀预测的可行方向,但现有模型在腐蚀工况适用性、腐蚀形态匹配性以及影响因素全面性方面还存在局限,而且支撑腐蚀预测的试验方法也存在可靠性不足的问题,同时现场应用依然充满挑战。未来,在腐蚀机制方面,要继续深化杂质气体协同作用研究,同时借助理论分析来量化协同效应,建立杂质浓度与腐蚀速率之间的映射关系;在腐蚀预测模型方面,要加快构建水相析出量和分布模型、多元杂质水化学模型、多元杂质反应热力学和动力学模型、多产物膜竞争成型/生长热力学及动力学模型,推动涵盖多元含杂条件下物理化学过程及影响因素的综合机理预测模型研究;在试验技术方面,要强化低含水和多元杂质协同作用下腐蚀介质精确计量和补给手段的研究,完善试验方法;在现场应用方面,要充分理解模型参数的物理意义及适用边界、确定输入参数的合理性以及精确提取现场数据。
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  耐腐蚀性高熵合金涂层研究进展及展望

  王海涛, 杨攀, 赵凡, 曾毅, 邵枫, 向超, 赖建平, 余家欣

  表面技术. 2026, 55(10): 12-34. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.002

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  海洋环境对海上基础设施和作业装备的腐蚀作用表现出显著的复杂性。海水盐分、微生物活动以及空蚀的共同作用,使得金属材料极易发生腐蚀失效,导致海洋装备服役周期缩短、运维成本增加。表面涂层技术因其高效性和成本效益,已成为海洋装备表面腐蚀防护的重要方法。其中,高熵合金涂层的简单固溶体结构,可以有效降低电偶腐蚀风险,并且在腐蚀介质作用下能够在表面形成致密钝化膜以延缓腐蚀过程,从而表现出优异的耐腐蚀性能。因此,高熵合金涂层在海洋设备领域的腐蚀防护中,展现出巨大的应用潜力。本文以从单一因素到多因素耦合效应的视角,系统概述了近年来耐腐蚀性高熵合金涂层在涂层分类、制备工艺与海洋环境腐蚀行为等方面的研究进展,包括：1）耐腐蚀性高熵合金涂层的分类及成分结构特点;2）耐腐蚀性高熵合金涂层的制备方法及性能特点;3）复杂海洋环境下耐腐蚀性高熵合金涂层的腐蚀行为和机理。总结指出耐腐蚀性高熵合金涂层在实际工程应用中面临涂层成分设计与制备工艺优化、服役性能优化等核心问题。针对海洋环境特性,明确提出通过多尺度仿真建模、工艺-结构优化和原位测试表征开发共同促进涂层防护的优化路径。最后对耐腐蚀性高熵合金涂层的发展前景进行了展望,旨在为下一代高性能耐腐蚀涂层的设计与工程化应用提供理论依据和技术指导。
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  次氯酸钠含量和介质温度对碳钢在人工海水和模拟混凝土孔隙液中腐蚀的影响研究

  张俊男, 魏冬宏, 付琦, 宋光铃

  表面技术. 2026, 55(10): 35-46. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.003

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  液化天然气（LNG）接收站气化过程中排放的海水具有低温和含余氯（NaClO）的双重特征。这类排放水既可能直接接触海水中的碳钢构件,也可能渗入附近的钢筋混凝土结构。为此,本研究选取人工海水（AS）模拟海水直接浸泡环境,选取模拟混凝土孔隙液（SCPS,pH≈10）模拟混凝土内部孔隙水环境,以系统评估余氯与温差对两种典型工况下45#钢腐蚀行为的差异化影响。同时,为反映LNG接收站排放海水的低温特征与夏季常温环境的差异,选择温度10 ℃（代表冷排水排放温度）和25 ℃（代表夏季海水常温）两个温度水平。通过电化学测试、失重法、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）及X射线衍射（XRD）等多种手段,系统分析了不同NaClO浓度（0、1、10、100 mg/L）与温度（10和25 ℃）条件下,45#钢在AS与SCPS中的腐蚀动力学、腐蚀形貌及产物组成。结果表明,在AS中,NaClO浓度高于10 mg/L时碳钢腐蚀显著加速。随NaClO浓度升高,碳钢表面腐蚀形态由局部腐蚀向均匀腐蚀转变。而在SCPS中,碱性环境（pH≈10）显著抑制了NaClO对碳钢的腐蚀,但高浓度NaClO仍可诱发碳钢表面更深的局部腐蚀坑。两种介质中低温（10 ℃）均能有效抑制碳钢的腐蚀速率与局部腐蚀深度。通过对实验结果的分析,进一步揭示了该环境中NaClO与温度共同作用下碳钢的腐蚀机制,为LNG接收站及其周边海洋工程中钢铁结构与钢筋混凝土结构的防腐设计与运行维护提供了一定的理论和实验依据。
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  典型无机缓蚀剂在模拟电解海水环境中对不锈钢的缓蚀机理研究

  刘智榕, 李诗雨, 张慧宇, 张海龙, 林冰, 唐鋆磊

  表面技术. 2026, 55(10): 47-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.004

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  目的 在电解海水苛刻腐蚀环境中（6 mol/L NaOH,2 mol/L NaCl,90 ℃）,对比研究钼酸钠（Na₂MoO₄）、钨酸钠（Na₂WO₄）、磷酸钠（Na₃PO₄）、五氧化二钒（V₂O₅）四种无机缓蚀剂对316L奥氏体不锈钢（316L SS）与2205双相不锈钢（2205 DSS）的缓蚀效果与作用机理。方法 通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）测试和腐蚀浸泡实验,研究四种无机缓蚀剂的缓蚀效率。结合扫描电子显微镜（SEM）、光学轮廓显微镜（OP）和X射线光电子能谱（XPS）等表面分析方法,研究无机缓蚀剂对不锈钢表面形貌及膜层的影响。结果 电化学与腐蚀浸泡实验结果表明,四种无机缓蚀剂能够提高不锈钢在高温碱性盐水中的耐腐蚀性,并随着浓度的增加,缓蚀效率提升。V₂O₅具有最好的缓蚀效果,在0.05 mol/L时,缓蚀效率达到79.90%（316L SS）和89.58%（2205 DSS）,Na₃PO₄次之,缓蚀效率为83.33%（2205 DSS）,Na₂MoO₄和Na₂WO₄的缓蚀效果最差;SEM和OP结果显示,添加V₂O₅和Na₃PO₄后,不锈钢表面腐蚀产物减少,表面粗糙度降低;XPS分析表明,V₂O₅体系中的四价、五价钒和Na₃PO₄体系中的磷酸根均参与不锈钢表面膜层的构建,形成富钒/磷酸盐复合膜层。结论 V₂O₅和Na₃PO₄在模拟电解海水环境中具有优异的腐蚀防护效果,通过在不锈钢表面参与形成致密的富钒/磷酸盐复合膜层,抑制界面电荷转移过程,增强材料的耐蚀性。
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  温度对结构钢粉末渗锌扩散行为及渗层结构的影响

  喻天健, 李海洋, 张世昭, 刘树静, 王帅星, 刘小辉, 杜楠

  表面技术. 2026, 55(10): 61-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.005

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  目的 系统研究不同渗锌温度对结构钢粉末渗锌层微观结构、相组成及分布的影响规律,探究渗锌层生长动力学以改善结构钢渗锌效果。方法 选用氯化铵活化渗锌体系分别在340~400 ℃下进行粉末渗锌,采用扫描电子显微镜（SEM）结合能谱仪（EDS）与X射线衍射仪（XRD）分析了不同温度下渗锌层的截面形貌、元素分布及相组成规律;利用差示扫描量热法（DSC）探究了渗锌过程中的能量变化,并构建了渗层生长机制模型;通过动电位极化曲线及电化学阻抗谱测试了不同渗层的耐蚀性和腐蚀行为。结果 渗锌层的厚度随渗锌温度升高、保温时间延长而增大。保温6 h条件下,当渗锌温度从340 ℃升至400 ℃时,渗层厚度由10.80 μm增至43.90 μm;此温度区间内,渗锌层物相均主要以δ相和Γ相为主,但温度越高时,渗层中Zn元素含量和δ相含量越高。温度升高,渗层耐蚀性会随之提升,但温度超过380 ℃后渗层耐蚀性的增幅较小;380~400 ℃下所得渗层的腐蚀电流密度均较低,为1.16×10^-6~9.78×10^-7 A/cm²。380 ℃条件下渗锌过程的扩散速率为2.34×10^-13 m²/s;保温时间从2 h延长至10 h时,渗层厚度从12.10 μm增至81.60 μm,但保温时间超过6 h后,渗层中出现贯穿性裂纹。结论 综合考量渗层的微观结构、耐蚀性能及渗锌效率,以氯化铵活化渗锌体系,选择380 ℃保温6 h可获得较佳的渗锌效果。
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  Ni-TiN纳米复合镀层制备及其在静电喷头铜极板上的应用

  刘鸿媛, 李宇飞, 李强, 胡军, 李庆达

  表面技术. 2026, 55(10): 71-80. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.006

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  目的 静电喷雾技术通过电场作用提升农药沉积效率,但其核心组件铜极板长期暴露于潮湿、腐蚀性环境易引发导电性衰退及雾滴分布不均等问题,为解决上述问题。方法 本研究采用电沉积法在铜极板表面制备Ni-TiN纳米镀层,系统探究了不同TiN浓度对极板表面形貌、物相组成、电化学性能、耐蚀性和疏水性的影响。结果 TiN纳米颗粒的添加可细化Ni层胞状组织并减少其结构中的孔隙率,晶粒细化明显,元素分布均匀,镀层与基体结合良好。当TiN浓度为6 g/L时,镀层呈现最优综合性能,镀层厚度为120 μm,且表面最为致密,显微硬度最大为743.62HV,Ni和TiN平均晶粒尺寸分别为67.28 nm和35.84 nm,E_corr向正偏移至-0.23 V（vs. SCE）,J_corr向负偏移至6.07×10^-9 A/cm²,经24 h连续盐雾试验后,镀层表面仅出现极少量细小腐蚀凹坑,未见疏松或脱落,界面接触电阻最小为6.4 mΩ·cm²,接触角最大达132.82°,具有优异的耐蚀性。结论 合理调控TiN浓度可显著提升Ni-TiN纳米镀层综合性能,本研究为复合电沉积技术在静电喷头铜极板防护上的应用提供了参考。
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  靶磁场强度对电弧离子镀Cr涂层的组织结构及性能影响

  李子浩, 冯长杰, 迟云飞, 靳宗翰, 张宇迪, 王赫男, 李明升

  表面技术. 2026, 55(10): 81-91. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.007

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  目的 优化电弧离子镀Cr涂层制备工艺,提高涂层的力学性能与耐蚀性能。方法 利用电弧离子镀技术,通过设置不同梯度靶材表面磁场强度,在40CrNi合金钢表面制备Cr涂层。通过SEM分析Cr涂层表面、截面与磨痕形貌的微观结构,通过X射线衍射仪分析涂层的物相组成。借助显微硬度计、摩擦磨损试验机以及划痕测试仪测试Cr涂层硬度、摩擦磨损性能以及涂层与基体的结合强度。使用电化学工作站进行极化实验测试涂层的耐蚀性能。系统分析靶面磁场强度对Cr涂层的微观结构、力学性能与耐蚀性能的影响。结果 随着靶面磁场强度由3 Gs增加到12 Gs,涂层表面粗糙度与大颗粒数量先减少后增加,涂层的沉积速率先增大后减小,涂层的晶粒度先减小后增大。当靶面磁场强度为9 Gs时,Cr涂层的最大硬度为470.84HV0.05;涂层的摩擦因数与磨损量最低,分别为0.42和1.06×10^-7 mm³/(N×m);涂层与基体的结合强度最高,为40.3 N;自腐蚀电位最高,为76.1 mV,自腐蚀电流密度最低为7.57×10^-10 A/cm²。结论 通过改变靶面磁场强度,可以调控Cr涂层的微观结构,可以细化晶粒,减少大颗粒数量,所制得的Cr镀层均结构组织致密,没有明显孔洞等缺陷,可以提高涂层的硬度、增强耐磨性能和耐蚀性能。当靶面磁场强度为9 Gs时,Cr涂层表面缺陷最少,涂层的力学性能和耐蚀性能达到最佳。
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  钢带连续热喷射PVD镀锌工艺及镀层组织性能研究

  赵兴源, 张子月, 刘昕, 刘秋元, 张启富

  表面技术. 2026, 55(10): 92-106. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.008

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  目的 针对传统钢带连续镀锌技术面临的能耗与环保挑战,探究连续热喷射物理气相沉积（PVD）工艺作为高效替代方案的可行性,重点解决其蒸发-热喷射耦合机制及镀层组织性能研究不足的问题。方法 基于赫兹-克努森方程和阻塞流理论,构建了连续蒸发-热喷射动力学模型并进行了实验验证。采用非连续真空蒸镀和连续热喷射PVD工艺制备纯锌镀层,结合SEM、XRD、划痕实验及电化学阻抗谱等手段,系统对比了两种工艺的成膜特性。结果 连续热喷射PVD工艺沉积速率由5 nm/s提升至1.32×10⁴ nm/s;镀层密度由86.3%提升至97.4%,镀层附着力临界载荷由24 316 mN增加至34 618 mN,腐蚀电流密度由66.4 μA/cm²降低至27.8 μA/cm²,中性盐雾出现红锈的时间由48 h延长至72 h。结论 对比非连续真空蒸镀,连续热喷射PVD工艺在实现超高速沉积的同时,提高了镀层质量与耐蚀性能,表现出良好的应用潜力。
激光表面改性技术
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  激光熔覆马氏体不锈钢涂层高温氧化和热震性能分析

  帅若辉, 周吉, 杨继凯, 娄丽艳, 刘伊, 鲁俊豪, 李成新

  表面技术. 2026, 55(10): 107-120. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.009

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  目的 解决热轧领域助卷辊在高温服役环境中表面抗氧化能力不足的问题。方法 采用激光熔覆技术,将马氏体不锈钢材料熔覆到助卷辊表面,获得致密、结合牢固的涂层。利用扫描电子显微镜、电子探针微区分析及X射线衍射等分析手段,详细研究涂层的微观组织、元素分布和物相结构。同时,通过硬度测试、800 ℃高温氧化试验、800 ℃热震循环试验,分别评价涂层的硬度、高温氧化性能、抗热震性能,并通过扫描电子显微镜对涂层氧化后和热循环后形貌进行分析。结果 马氏体不锈钢涂层与基体呈良好的冶金结合,主要物相为α-Fe和γ-Fe,马氏体占比超过98%,碳化物及富Mo金属间化合物主要偏聚于晶界。在细晶强化、固溶强化和碳化物等硬质相弥散强化的协同作用下,马氏体不锈钢涂层的平均显微硬度达到640HV0.2,为基体的2.6倍。涂层在800 ℃氧化过程中氧化增重遵循抛物线规律,氧化增重较基体下降68.8%,表面形成了Fe₂O₃、Fe₃O₄和Cr₂O₃复合氧化膜,有效抑制了氧扩散,提升了高温服役性能。在经过1 000次800 ℃热震循环后,涂层表面形成了底部Cr₂O₃、Fe₂O₃、Fe₃O₄、表层Fe₂O₃、Fe₃O₄的双层结构氧化膜,抑制了氧化进程,同时在马氏体良好的塑韧性作用下,表现出显著优于基体的抗热震性能。结论 涂层兼具卓越的界面结合强度、高硬度,以及显著优于基体的抗高温氧化与抗热震能力,展现出作为助卷辊表面强化层的巨大应用潜力,可有效延长其在高热负荷条件下的使用寿命。
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  激光熔覆Fe基非晶粉末改性NiCrMo高熵合金涂层组织及耐磨耐蚀性能

  麻衡, 刘明磊, 王中学, 李振伟, 张庆普, 朱于铭, 何康, 崔洪芝

  表面技术. 2026, 55(10): 121-131. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.010

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  目的 海工装备关键件表面长期承受腐蚀与磨损等损伤,为进一步提升其表面耐磨耐蚀性能,延长服役寿命并提高服役可靠性,制备Fe基非晶粉末改性的NiCrMo高熵合金复合涂层。方法 实验采用激光熔覆技术制备了Fe基非晶粉末改性的NiCrMo高熵合金涂层,通过硬度测试、摩擦磨损试验和电化学测试,分别表征了涂层的硬度、耐磨性、耐蚀性及磨损-腐蚀耦合作用后钝化膜的稳定性,结合扫描电镜及三维形貌仪对涂层的微观结构及磨损形貌进行分析。结果 适量Fe基非晶粉末引入NiCrMo基体后,涂层硬度显著提高,相较于NiCrMo涂层提升1.3倍,最高可达1 200HV0.2,而硬度的提升与非晶粉末加入量并非呈线性关系,当非晶粉末含量增加到20%（质量分数）时,平均硬度降低至723HV0.2;室温干滑动磨损条件下,加入非晶粉末后涂层摩擦系数较NiCrMo更稳定,磨痕形貌由表面的大量剥落转变为光滑的犁沟;在保持开路电位稳定状态下,维钝电流密度从1 mA降低至100 μA,降低了一个数量级;磨损-腐蚀耦合条件下,钝化膜稳定性得到显著提升。干滑动摩擦磨损与腐蚀磨损条件下涂层摩擦系数变化趋势一致。结论 Fe基非晶粉末改性的NiCrMo高熵合金涂层结合了NiCrMo的耐蚀性能和非晶的高硬度,使涂层体系兼具良好的耐磨与耐蚀性能。
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  激光刻蚀法制备PDMS/铜粉超疏水铜表面及冷凝传热性能

  陆子明, 杨晓红, 叶霞, 范振敏, 李苏蓉, Musinguzi Deo

  表面技术. 2026, 55(10): 132-140. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.011

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  目的 针对PDMS涂层机械稳定性不足及热阻限制冷凝效率的问题,开发一种兼具高稳定性和高效冷凝性能的无氟超疏水铜表面,以满足能源、水收集及电子热管理等领域对冷凝换热效率的提升需求。方法 提出了基于红外纳秒激光的一步法制备策略。在H62黄铜基体上涂覆PDMS与铜粉的混合液,利用红外纳秒激光完成基体蚀刻与涂层固化。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱等表征表面形貌与化学组成。通过砂纸摩擦、落砂冲击、高温处理及蒸汽暴露实验评估稳定性。搭建冷凝实验系统定量分析传热性能。结果 通过正交试验优化激光参数（扫描间距200 μm、扫描20次、速度150 mm/s）,确定PDMS与铜粉最佳质量比为2∶1,激光制备的超疏水复合表面（SHS-Cu）具有微纳复合结构,接触角达158.4°,滚动角仅6°。表面表现出卓越稳定性：45次砂纸摩擦后接触角149°;240 g落砂冲击后接触角147.7°;300 ℃热处理12 h后接触角仍保持151.8°以上;蒸汽环境中稳定运行超过9 h。冷凝性能测试显示,纯PDMS涂层表面传热系数在ΔT=1 K时达到光滑铜板的2.12倍;当掺入铜粉后,复合涂层表面传热系数进一步提升,在ΔT=1 K时分别达到光滑铜板的5.85倍和纯PDMS涂层的2.76倍。结论 通过激光刻蚀法处理PDMS&铜粉混合液,成功制备出高稳定、高效冷凝的超疏水铜表面。该方法一步完成、无氟环保,铜粉构建的导热网络有效降低了界面热阻,微纳结构增强了机械稳定性,突破了传统PDMS涂层在冷凝换热应用中的双重瓶颈,为高性能工业冷凝换热表面开发提供了可行的新方案。
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  激光刻蚀溅射沟槽均热板的传热性能可视化研究

  娄德元, 董超帅, 刘凯, 吴传中, 陈鹏健, 李倩靓, 杨奇彪, 成健, 万辉, 翟中生, 刘顿

  表面技术. 2026, 55(10): 141-152. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.012

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  目的 均热板虽具高效导热和结构紧凑等优势,但其封装不可视性限制了相变机理研究。方法 前期利用激光刻蚀溅射工艺,在铝板表面制备了毛细性能优异的双结构复合沟槽（Dual-Shape Hybrid Groove, DSHG）吸液芯,以去离子水为工作液体,组装成均热板。通过吸液芯的结构优化和可视化平台,观测气液动态并评估传热性能。使用该平台,改变均热板的方向与充液率,研究其液体蒸发情况和液位变化,并与均热板传热性能对比,验证可视化平台的可靠性。结果 DSHG能够显著提升吸液芯毛细输运性能,使腔体内形成连续而均匀的补液通道,提高蒸发效率。充液率过大,使液面升高,减少输运距离,同时也造成空腔体积减小,淹没蒸发区域;充液率过小,输运距离变长,随着功率的增加,易出现烧干现象。均热板在逆重力、水平和顺重力放置时,蒸发性能最优的充液率分别为45%、30%和15%。结论 不同放置方向下的最优充液率由液位位置与蒸汽区形成情况共同影响。传热性能结果与可视化观察结果高度一致,验证了可视化平台的可靠性,为均热板内部相变行为的研究提供了有效研究途径。
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  激光清洗印花镍网表面PVA的机理研究

  齐保明, 李红军, 张宏伟, 陈伟, 左丹英

  表面技术. 2026, 55(10): 153-162. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.013

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  目的 揭示印花镍网表面交联聚乙烯醇（PVA）涂层在CO₂脉冲激光作用下的去除行为及机理,明确纵向光斑搭接率对热积累、热解特征和清洗效果的影响规律。方法 结合热重分析（TGA）、有限元数值模拟与不同纵向光斑搭接率（η=15%、30%、45%、60%）激光清洗实验,研究涂层热解行为、温度场演化与脱除形式。结果 TGA显示涂层在约330 ℃与400 ℃出现两处DTG峰,分别对应脱水/主链初裂与深度裂解-碳化阶段。数值模拟表明,随η增大温度场由“孤立热点”向“连续热积累带”演化,表面基线最高温度为114~247 ℃,整体低于DTG峰值温区,说明η=30%~45%条件下涂层去除主要由失水干燥、交联网络收缩/松弛及界面热应力累积引起的中温脆化剥离主导;η=60%时重复照射更易产生局部热点并诱发碳化残留,阻碍进一步脱除。实验表明清洗机理随η呈三阶段演变：η=15%以浅层挥发为主;η=30%~45%以脆化-固态剥离为主,且综合效率最高;η=60%出现碳化阻滞。结论 提出了交联PVA涂层的分区去除机理与双模式协同机制,并确定η=30%~45%为兼顾高效去除与基材保护的优选光斑搭接率范围。
功能表面及技术
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  叠层片式电子元器件防爬镀涂层研究进展

  吴梦瑜, 李燕飞, 刘志文, 李亚玲, 袁俊霞, 杨丽霞

  表面技术. 2026, 55(10): 163-181. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.014

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  叠层片式电子元器件正向微型化、集成化快速发展,并广泛应用于5G通信、新能源汽车、航空航天等领域。在元器件端电极电镀过程中,金属离子会沿端电极向中心区域发生非预期的延伸沉积,形成“爬镀”现象。爬镀使元器件的电气性能劣化,导致焊接可靠性下降,甚至引发短路失效,成为制约产品可靠性的关键难题。绝缘涂层技术凭借其物理隔离作用,能有效抑制元器件瓷体表面金属离子还原及水解,成为解决爬镀问题的有效方法。本文系统综述了叠层片式电子元器件端电极爬镀的形成原因,重点分析了无机非金属涂层、有机高分子涂层的核心性能参数、技术优势及局限性。进一步地,从涂层的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、吸水率、结合强度及长效稳定性等方面,深入探讨了防爬镀涂层在镀液环境中的使役行为、高温焊接过程中的热稳定性,以及在湿热条件下的老化行为。最后,对防爬镀涂层的发展方向进行了展望,以期为高性能、长寿命防爬镀涂层的研发与应用提供理论支撑,推动叠层片式电子元器件可靠性的持续提升。
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  医用抗凝血涂层的构建策略与作用机制研究进展

  赵雅楠, 高金亮

  表面技术. 2026, 55(10): 182-191. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.015

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  医用高分子材料具有耐高温、耐腐蚀以及柔软等优异的高性能特征,使它们成为心血管支架、血液透析膜、人工导管等医用器械制造的关键材料。在临床实践中,血液接触类医疗器械表面容易形成血栓,使其在临床应用中受到极大限制。因此,开发具有抗凝功能的新型表面涂层是生物材料研究的重要方向。本文系统综述了血液与生物材料接触引发血栓的机制以及不同抗凝血涂层的设计策略、作用机制和它们的不足之处。首先阐述了生物材料表面血栓形成的机制,即生物材料与血液接触后,血浆蛋白会吸附到其表面,被吸附的血浆蛋白为血小板的黏附和聚集提供了平台,进一步诱导凝血酶的生成和补体系统的激活,最终导致血栓形成。随后,分类描述了生物惰性表面的构建、生物活性分子的固定化、材料表面内皮化和多靶点协同涂层的开发等几种常见医用材料抗凝血表面的制备方法。抗凝血表面的成功构建对推动血液接触类医疗器械的高质量研发至关重要,但现有的涂层构建策略仍面临着生物分子活性降低、涂层与材料表面结合强度不足等问题和挑战。最后,对抗凝血涂层构建的未来发展方向进行了展望。文章对推动抗凝血材料的发展具有重要意义。
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  基于激光-化学复合处理的金属与非金属材料超疏水表面功能化工艺及防/除冰性能研究

  孙岳佳, 邵竞技, 付佳俊, 宋昕蓉, 王青华

  表面技术. 2026, 55(10): 192-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.016

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  目的 材料表面的防/除冰性能提升是航空航天、电力等领域所面临的关键挑战。因此,对材料表面进一步加工以获得良好的防、除冰性能已成为材料工程的一个重要研究领域。激光加工具有高效率、高精度、强可控性的优点,在表面功能化技术方面很有前景;而结合被动防冰和主动除冰的超疏水表面能有效抑制冰的成核,提高融冰效率。因此,采用激光加工技术制备的超疏水表面,在防/除冰应用领域表现出显著的应用潜力。方法 分别对以铝合金和氧化锆陶瓷为代表的金属与非金属材料进行激光-化学复合处理制备超疏水表面,同时展开防/除冰性能的相关研究。结果 首先通过激光-化学复合方法制备具有超疏水特性的表面并对材料表面的微观形貌与化学特性进行表征。通过参数优化,得到制备表面的最佳工艺参数,使表面接触角基本稳定在150°。然后对所制备的超疏水表面开展防/除冰性能测试,研究结果表明-10 ℃下最佳延迟结冰时间达到37 min,并进一步探究了低温界面温度变化趋势并与未处理的表面进行对比分析。最后在经典成核理论模型的支持下对超疏水表面防/除冰性能机理进行分析,探究了低温下液滴与固体表面的接触模式、界面状态和润湿状态等,并对材料表面防/除冰性能的典型应用进行实验验证。结论 通过激光-化学复合处理工艺实现了金属与非金属材料表面的超疏水改性并阐明其防/除冰机理,验证了该工艺的有效性,有望为金属及非金属材料的防/除冰应用提供有益的参考和启示。
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  激光-化学复合调控β钛合金超疏水表面

  王申奥, 付秀丽, 孟莹, 潘永智, 宋淑勤, 门秀花

  表面技术. 2026, 55(10): 208-222. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.017

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  目的 钛合金因其优异的性能在生物医疗领域备受关注,然而,当钛合金表面与血液接触时,可能导致血栓的形成,本研究针对钛合金在生物医疗应用中易诱发血栓的问题,提出通过构建超疏水表面以改善其血液相容性。方法 以β钛合金TB9为研究对象,采用飞秒激光在其表面制备微织构,并结合化学修饰降低表面自由能。利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜系统分析不同激光参数对表面烧蚀形貌及织构尺寸的影响,通过接触角测量评估其润湿性能,并借助X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱及拉曼光谱对表面化学组成进行表征。同时,通过线性摩擦试验评价表面的机械耐久性,并开展溶血率及血小板黏附试验以评估其血液相容性。结果 通过优化激光参数与化学修饰,可成功构建具有164.2°水接触角和1.8°滚动角的超疏水表面。该表面表现出优异的抗血液黏附性能,其超疏水特性来源于表面微织构与低表面能物质的协同作用。化学分析结果证实氟硅烷成功修饰于TB9表面。耐久性测试表明,该超疏水表面在20个摩擦周期后仍能保持超疏水状态。超疏水表面的溶血率为0.248 1%,满足医用材料直接接触血液的要求,且血小板黏附试验表明,超疏水表面未观察到明显的血小板黏附。结论 通过飞秒激光与化学改性相结合的方法,在TB9钛合金表面成功构建了稳定的超疏水结构,为其在生物医疗领域的应用提供了一种简便且低成本的可行途径。
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  基于水凝胶骨架的多功能复合型防冰涂层研究：ZnCl₂、甘油与PVDF的协同效应

  马歌啸, 郑海坤, 赵彦龙, 盛伟, 陈小砖

  表面技术. 2026, 55(10): 223-238. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.018

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  目的 构筑一种兼具抗冻性、弱冰黏附性与耐磨性的多功能复合型防冰涂层,并揭示ZnCl₂、甘油与 PVDF协同调控水凝胶界面的行为机理。方法 以AAm/DMAPS/AA构建水凝胶骨架,通过Zn²⁺-羧基/羟基配位与多重氢键构筑动态网络,辅以甘油调控结合水结构以提升低温润滑性,并采用云滴法将 NMP 溶解的PVDF均匀嵌入凝胶中形成疏水微相。系统开展SEM、FTIR、拉曼、AFM、DSC等结构表征,并通过冻结延迟测试、冰黏附力测试、拉伸测试、自修复实验和耐磨循环评估材料的功能性能。结果 所制备复合涂层在-20 ℃实现10~15 min的液滴冻结延迟,表现出显著抗结霜能力;在-20至-45 ℃区间保持极低的冰黏附力,且经历150次磨损循环后仍能保持稳定脱冰性能;涂层具有约450%的断裂伸长率和超过750 kPa的拉伸强度,同时具备良好的自修复能力与结构耐久性。结论 Zn²⁺-氢键动态网络、甘油诱导的弱润滑层与PVDF疏水微相的协同作用共同促进不可冻结水的富集与准液体润滑层（QLL）的形成,使所得复合水凝胶兼具抗冻、防冰和耐磨特性。本文提出的多尺度协同构筑策略为开发高性能、耐久型防冰涂层提供了新的材料体系与设计思路,并具有广泛的低温工程应用潜力。
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  连续氧化铝纤维表面覆铜影响因素的研究

  王迎春, 李景明, 张鹏省, 马小民, 牛志华, 邱超, 郭永刚, 康克家, 雷春阳, 姚文才

  表面技术. 2026, 55(10): 239-249. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.019

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  目的 在连续氧化铝纤维（Al₂O_3f）表面制备均匀、致密化的金属铜涂层;系统研究连续氧化铝纤维表面覆铜的影响因素,确定最佳的Al₂O_3f表面涂层施镀方案。方法 采用化学镀方法在连续Al₂O_3f表面成功制备了铜涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）技术,深入分析涂层的微观形貌和元素组成。测试分析了化学镀后Al₂O_3f增重率、电阻值和涂层微观形貌;综合探讨研究了化学镀主盐、络合剂、还原剂的种类、浓度及KOH的浓度对连续Al₂O_3f表面铜涂层性能的影响。结果 主盐为CuSO₄时,形成连续均匀的铜涂层。络合剂为NaKC₄H₄O₆时,形成连续完整的铜涂层。还原剂为CH₂O时,纤维表面形成连续致密的铜涂层。涂层纤维电阻值随KOH浓度的增大呈下降趋势,增重率随着KOH浓度的增大呈上升趋势,镀液中KOH的最佳浓度为9 g/L。施镀时间可以分为三个阶段,表面涂层成长期时纤维从绝缘状态逐渐转变为导电状态;成熟期时电阻值稳定下降,并保持一个较低的水平;衰退期时电阻值上下波动。结论 1）制备出的表面涂层具有明确的“芯-壳”结构,芯部为氧化铝纤维、表层为完整的铜涂层（Al₂O_3f@Cu）;2）实验条件下,当CuSO₄为主盐、NaKC₄H₄O₆为络合剂、CH₂O为还原剂,KOH浓度9 g/L时,纤维表面铜涂层均匀、光滑、致密、完整。最佳施镀时间为10 min。
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  PVDF复合PVP包覆BaZr_0.2Ti_0.8O₃纳米纤维薄膜的介电储能性能研究

  陈铃, 刘兴博, 郭旭, 李龙, 白旭春, 王坤, 王娇, 刘少辉

  表面技术. 2026, 55(10): 250-259. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.020

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  目的 随着功率型电子器件向小型化与轻量化方向快速发展,对聚合物电介质复合薄膜的储能性能提出了更高的要求。方法 采用静电纺丝法制备了BaZr_0.2Ti_0.8O₃（BZT）纳米纤维（NF）,并通过聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对其表面进行包覆改性,利用流延工艺制备了PVDF复合薄膜。结果 实验结果显示：所制备的BZT NF呈现出良好的一维形貌特征,直径分布为70~130 nm,长度介于2~6 μm。由于PVP分子中的官能团可与BZT表面发生相互作用,成功构建出核壳结构的BZT@PVP NF。该表面改性提升了填料在基体中的分散性,增强了两相的界面结合。随着改性填料含量的增加,复合薄膜的介电常数逐步上升。当BZT@PVP NF填充量为7.5%（体积分数）时,该PVDF复合薄膜介电常数达22.1,同时表现出较低的介电损耗和更高的击穿强度。在填充量仅为2.5%（体积分数）时,复合薄膜的储能密度提升至7.41 J/cm³,相较纯PVDF提高了163%。性能提升归因于PVP包覆层的作用,一方面增强了填料与基体之间的界面相容性,另一方面有效阻隔了填料间的接触,抑制了漏电流的产生。有限元模拟进一步证实,PVP改性有助于优化复合体系内部的电场分布,显著提高复合薄膜的耐击穿场强。结论 通过PVP表面包覆改性,可有效调控BZT NF的界面特性,提升复合材料的储能性能,可为高性能聚合物电介质材料的设计与开发提供参考。
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  多通道大丝束镀镍碳纤维批量化制备技术

  刘赛, 陈城, 刘丹丹

  表面技术. 2026, 55(10): 260-270. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.021

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  目的 优化多通道大丝束镍复合碳纤维连续制备工艺,解决镀镍碳纤维镀层“黑心”缺陷、多通道纤维性能不均的问题,降低镀镍碳纤维制备成本。方法 对24K碳纤维进行四通道连续电镀镍,利用管式炉在空气气氛下高温氧化去除碳纤维表面上浆剂;研究电解液温度、电镀时间、电流密度对镀镍碳纤维表面形貌和性能的影响,分析四通道镀镍碳纤维性能的一致性。结果 碳纤维在空气中高温除胶,随着温度升高,其表面残留的上浆剂逐渐减少,但碳纤维拉伸强度同步下降。电解液温度过低,镍原子形核速率受抑制,镍晶粒分布不均,导致镍层连续差、导电性不佳。随着电镀时间延长,镍晶粒尺寸增大,镍层厚度逐渐增加。电流密度可精确调控镍离子还原量,直接影响镍层的厚度均匀性、致密程度及表面粗糙度。结论 碳纤维在空气气氛中高温除胶的最佳温度为400 ℃;当电解液温度50 ℃、镀镍时间8.0 min、电流密度0.3 A/dm²时,四通道制备的24K镀镍碳纤维性能一致性良好,镍含量稳定在50%~54%（质量分数）、线电阻0.42~ 0.58 Ω/m、镍层厚度0.32~0.37 μm、电导率为1.33~1.48×10⁶ S/m。镍镀层均匀致密,与碳纤维间界面结合紧密,镀镍碳纤维既保持了碳纤维的柔韧性,又提高了抗氧化性。相较于单通道制备24K镀镍碳纤维,本制备技术效率提高3倍,制备成本降低50%以上。该技术适用于所有规格镀镍碳纤维的制备,为大丝束镀镍碳纤维的低成本、高质量、规模化生产提供了可行的技术方案。
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  真空电弧离子镀沉积Mo-DLC薄膜的质子背散射谱拟合计算与分析

  熊浩然, 谭鑫波, 刘伦荘, 王泽松

  表面技术. 2026, 55(10): 271-278. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.022

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  目的 Mo-DLC薄膜组分及其微观织构与导致薄膜开裂或剥落的内应力紧密相关,用基于能量可调的加速器设备的离子束分析技术来测量其原子含量。方法 选用离子源辅助沉积Mo阴极靶和中空阴极离子源离化提供C源的C₂H₂气体的多弧离子镀系统,在单晶硅基底上制备了Mo-DLC/Mo膜。为测试样品中Mo和C的原子含量,对一系列薄膜样品的卢瑟福背散射实验谱进行拟合计算。设计不同的入射质子束（Proton）能量,使得p与C发生碰撞的散射截面从C/Si叠加峰向1.74 MeV处发生的¹²C(p, p)¹²C共振散射截面单峰转变,减少了实验数据拟合误差。结果 通过SIMNRA7.02比较分析得出,1.75 MeV初始能量质子束入射的条件下,Mo-DLC膜层的物理厚度约为2.90 μm,比2.00 MeV能量条件下计算出的厚度小,过渡层Mo层的厚度相差不大,Mo和C的平均原子浓度百分比为75%∶25%,并通过多层拟合给出了目标薄膜中元素的深度分布。结论 为间接表征绝大多数金属掺杂DLC薄膜的内应力提供了一种辅助的离子束实验检测手段。
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  Ti-Nb-Zr-Ta中熵合金薄膜光热性能及抗菌性能研究

  马东林, 李勇, 蒋苧苇, 王卓, 王名兰, 任迪奇, 魏龙君, 陈珉冲, 李延涛, 冷永祥

  表面技术. 2026, 55(10): 279-290. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.023

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  目的 研究不同成分及组织结构Ti-Nb-Zr-Ta中熵合金薄膜的光热性能及抗菌能力。方法 采用磁控溅射技术,以0°、45°、80°等不同入射角度沉积一系列Ti-Nb-Zr-Ta中熵合金薄膜,并对薄膜成分、元素价态、物相组成、形貌进行表征,测试薄膜的光吸收率和光热转化能力,研究薄膜的生物相容性和抗菌性能。结果 Ti-Nb-Zr-Ta中熵合金薄膜晶体结构为体心立方结构。随入射角增大,薄膜Ti、Nb含量增加,Zr、Ta含量减少,薄膜的氧含量增加,柱状晶倾斜角度增大,结构变疏松,表面粗糙度增大。由于疏松的柱状晶增加光线的多次反射吸收,以及疏松结构导致的等离子激元共振增强,薄膜的光吸收率增大,光热温度升高。红外光照射薄膜后,薄膜的温度快速上升,入射角为80°沉积的薄膜,经2 W/cm²的808 nm红外光照射3 min后,温度最高达到110 ℃。薄膜整体表现出抗菌能力,红外光照射入射角为80°沉积的薄膜10 min后,表面附着菌落被完全杀死。薄膜整体表现出优异的生物相容性,成纤维细胞可在其表面自然增殖。结论 斜入射磁控溅射沉积的Ti-Nb-Zr-Ta中熵合金薄膜,因其疏松柱状晶形成的“光陷阱”结构,提升了薄膜的光热性能,使薄膜呈现出光热抗菌能力。
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  硅烷改性对医用镁合金表面结构及性能的影响

  丁聪, 党丽君, 符瑞泽, 宋恩祥, 李旭, 乔阳

  表面技术. 2026, 55(10): 291-305. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.10.024

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  目的 旨在阐明硅烷浓度对碱处理医用镁合金表面涂层结构、耐磨性及耐腐蚀性的影响规律,为镁基植入材料的表面功能化改性与临床应用提供理论依据。方法 以Mg-1.6Ca-2.0Zn镁合金为基体经5 mol/L NaOH溶液活化处理后,采用0.5%、1%、3%、5%四种浓度（体积分数）的硅烷溶液制备表面涂层,通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）表征膜层微观结构与化学成分。通过干摩擦和湿摩擦试验（GCr15摩擦副,模拟体液（SBF）环境）评估耐磨性能,采用动电位极化和电化学阻抗谱（EIS）测试分析耐腐蚀性能。结果 硅烷浓度对膜层的结构与性能具有显著影响：3%浓度硅烷形成的膜层最致密均匀,界面通过Mg—O—Si共价键牢固结合,干摩擦下磨损率降低至0.55×10^-5 mm/(N·m),较未处理试样下降95%,湿摩擦下磨损率为1.86×10^-5 mm/(N·m),较未处理试样下降94%,耐腐蚀性能最优,腐蚀电流密度仅为1.87×10^-5 A/cm²,腐蚀速率0.413 mm/a。相比之下,0.5%浓度膜层薄且疏松,易发生磨穿失效,5%浓度硅烷发生过度团聚与交联收缩,膜层出现裂纹,耐磨耐蚀性能下降。结论 硅烷浓度对涂层性能具有显著调控作用,3%浓度实现了膜层厚度、交联密度与界面结合力的最佳平衡,可同时最大幅度提升医用镁合金的耐磨性与耐腐蚀性,是该体系的最优改性参数。