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表面技术
中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网
表面技术

中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网

吴护林（兼）

双月刊

1001-3660

wjqkbm@vip.163.com

023-68792193

400039

重庆市2331信箱（重庆市九龙破区石桥铺渝州路33号）

表面技术/Journal Surface TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊主要报道金属、非金属表面技术方面的最新科学研究成果及新技术应用成果等方面的内容。
正式出版
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    高强韧耐蚀抗氢脆弹簧钢研究进展

    梁云昊宋凯强王艳林杨九州...
    1-18页
    查看更多>>摘要：在"双碳"目标愿景下，长服役寿命是高端装备用高强韧弹簧钢的主要发展方向。然而，高强弹簧钢的腐蚀、氢脆是制约其在复杂服役环境中应用的瓶颈。研究发现，合金元素能从多方面改善弹簧钢的耐蚀性能，对弹簧钢中多元微量元素进行优化设计，从而构筑纳米相对提升其抗氢脆性产生良好效果。本文概括了常用合金元素在提升弹簧钢耐蚀性能方面的有益作用及其机制，重点介绍了合金元素如何通过改善表面锈层结构以及改变显微组织影响弹簧钢的耐蚀性能。基于近几十年来锈层防护方面的研究成果，探讨了 Cr、Ni等合金元素促进致密α-FeOOH和电负性锈层形成的机制。总结了微观组织特征对材料电化学腐蚀行为的影响，介绍了该领域的最新研究成果和目前存在的不足。此外，基于高强弹簧钢存在的氢脆问题，围绕深氢陷阱的捕获机制，阐述了过去研究取得的进展及其存在的一些争议，概括了高强弹簧钢抗氢脆性能方面的研究。为设计与制备具有良好耐蚀、抗氢脆性能的高强韧、长服役寿命弹簧钢提供理论基础。

    弹簧钢纳米相深氢陷阱耐腐蚀抗氢脆

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    超临界CO2输送管道腐蚀行为和机理的研究进展

    李振博韩忠智林冰肖莹...
    19-30页
    查看更多>>摘要：碳捕获利用与封存(CCUS)是用于减少二氧化碳排放的有效方法之一。在CCUS技术中，二氧化碳运输起着关键作用。超临界CO2输送以其实用性、高效性和经济性而得到快速发展，成为CCUS技术长期发展的必然选择。超临界CO2管输环境是含有多种气态杂质的高压二氧化碳腐蚀环境，对输送管道腐蚀安全构成严重威胁。综述了超临界CO2输送管道的腐蚀现状和腐蚀机理，重点探讨了杂质气体O2、SO2、H2S和NO2对超临界CO2输送管道腐蚀的影响，各杂质气体相互作用的腐蚀机理还需要进一步研究。此外，还探讨了超临界CO2输送工艺参数，包括流速、含水量、温度和压力对管道腐蚀行为的影响以及其腐蚀机理。目前，超临界CO2管输的临界含水量没有达成一致的认识，实际工况下的临界含水量需要结合温度和压力进行分析。

    超临界CO2管道腐蚀杂质气体输送工艺

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    表面镀膜调控二次电子发射的研究进展

    万雪曼杨晶胡天存何鋆...
    31-39,98页
    查看更多>>摘要：二次电子发射现象属于材料表面的一种特殊物理效应，广泛存在于显微分析和信号探测领域、空间大功率微波部件、大型粒子加速器以及高压真空绝缘部件中。表面镀膜技术是二次电子发射调控的重要研究方向之一，通过引入镀层材料来改变衬底的表面状态，从而影响材料对电子的散射能力。从镀膜材料二次电子发射的物理机制和理论模型出发，分析了半经验物理模型的适用条件及优化方向。随后，根据二次电子发射特性应用场景的不同，对常用的镀层材料及其调控方法进行了文献调研和综合分析，从镀膜工艺和显微结构等方面进行了讨论。对电子倍增领域而言，镀覆Al2O3、MgO和ZnO等氧化物薄膜作为二次电子倍增层材料，可以提高器件的探测效率。对空间大功率微波部件而言，镀覆碳化物、氮化物等低SEY的材料，可以降低材料的二次电子发射能力，避免由电子倍增所引起微放电效应。最后，总结了镀膜结构在调控二次电子发射特性的研究进展，并对其未来发展进行了合理展望。

    二次电子发射特性二次电子发射系数调控表面镀膜技术表面结构纳米薄膜

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    钕铁硼粉体的表面改性技术及应用研究进展

    张超黄光伟王亚娜陆通...
    40-53页
    查看更多>>摘要：钕铁硼磁体因具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优异磁性能被广泛应用于新能源汽车、风力发电、航空航天等领域，但由于钕铁硼磁体的温度稳定性差、易氧化腐蚀、电阻率低等缺点，限制了其应用推广。在块体钕铁硼磁体制备前对钕铁硼磁粉进行表面改性是克服钕铁硼磁体自身缺点的有效途径。然而，目前对钕铁硼磁粉表面改性工作的研究比较零散，缺乏系统的总结。基于此，对钕铁硼磁粉表面改性技术及其研究进展进行全面梳理。首先介绍了烧结钕铁硼磁体、黏结钕铁硼磁体、热压/热变形钕铁硼磁体的制备流程以及不同类型钕铁硼磁粉的制备方法，归纳了沉积包覆处理、酸洗活化钝化处理、硅烷偶联剂处理表面改性的机理。其次，重点阐述了沉积包覆处理、酸洗活化钝化处理、硅烷偶联剂处理表面改性技术对钕铁硼磁体磁性能、抗氧化性、抗腐蚀性以及电阻率的影响，探讨了不同表面改性技术与不同类型钕铁硼磁体性能优化之间的关联。最后，对钕铁硼磁粉表面改性技术进行了总结和展望，提出钕铁硼磁粉表面改性工作未来的发展方向。

    钕铁硼磁粉表面改性技术沉积包覆处理酸洗活化处理硅烷偶联剂处理

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    超疏水材料及其涂层的研究进展

    赵乐
    54-68页
    查看更多>>摘要：随着科技的飞速发展，各种新型材料层出不穷，其中超疏水材料及其涂层因其卓越的抗水特性，在医学、建筑、纺织等众多领域展现出广阔的应用前景，逐渐成为近年来备受关注的研究热点和前沿。因此，深入研究超疏水材料及其涂层的理论和制备方法显得尤为重要，这不仅有助于科研人员更好地理解和掌握此类材料的特性和应用，为其进一步的研究提供基础理论支撑，同时也有助于推动相关领域的技术创新和发展。详细阐述了超疏水材料的相关理论，包括其分子结构、表面能和润湿性等基础理论知识。同时，系统探讨了其制备方法，包括采用蜡处理法、光刻技术法、层层自组装法、电化学和化学物理复合法等各种方法制备具有超疏水性能的表面材料，并对各种方法进行比较和评价。最后，详细介绍了超疏水材料的性能及其在不同领域的应用，包括其在自清洁、防腐、防冰和防雾等方面的功能，为读者提供参考和借鉴。然而，超疏水材料及其涂层在实际应用中仍存在一些不足。对这些问题进行了探讨，分析其存在的问题和挑战，同时对未来发展进行了展望，为相关领域的研究提供一定的参考思路。

    超疏水接触角抗冰防腐自清洁涂层

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    医用镁合金超疏水PDMS/H-SiO2涂层的制备及耐蚀性研究

    戴宇航陈江太赵晖林祥德...
    69-78页
    查看更多>>摘要：目的 在镁合金表面构建超疏水涂层，以降低镁合金材料的降解速率，减少血小板黏附，提高镁合金的血液相容性。方法 采用迈耶棒刮涂聚二甲基硅氧烷和网筛二氧化硅颗粒的方法在镁合金表面制备超疏水复合涂层。采用扫描电子显微镜、红外光谱、能量色散谱仪等测试方法对涂层进行表征;使用接触角测量仪检测涂层的疏水性;通过电化学测试研究涂层耐蚀性;通过体外血小板黏附和疏血性测试评价分析血液相容性。结果 通过刮涂网筛聚二甲基硅氧烷和网筛二氧化硅颗粒制备的涂层在AZ31B镁合金表面呈现均匀且致密的形态。在3。5％(质量分数)的氯化钠溶液中浸泡后，相比于对照组裸AZ31B镁合金和仅涂覆PDMS的镁合金，涂层电阻(2。85×106Ω·cm2)和电荷转移电阻(5。69×106 kΩ·cm2)都为最大值，复合涂层的腐蚀电流密度相比镁合金降低了 5个数量级，腐蚀电压为正值，呈现出优异的耐腐蚀性;复合涂层表面无黏附血小板，血液接触角大于150°，呈现超疏血性。结论 综上所述，通过简单的涂层技术制备了一种超疏水复合涂层，复合涂层覆盖的镁合金展现出优越的耐腐蚀性能和优异的血液相容性，为拓宽镁合金的应用提供了一种新的防腐策略。

    医用镁合金表面处理超疏水涂层耐腐蚀性血液相容性

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    纳米Al2O3改性β-NiAl涂层的高温氧化行为

    谭晓晓武子雯孙丹
    79-87页
    查看更多>>摘要：目的 提高铝化物涂层的高温氧化性能。方法 通过在基体上电沉积Ni-Al2O3复合镀层和Ni镀层，随后低温渗铝制备了纳米Al2O3颗粒改性和未改性的δ-Ni2Al3涂层体系。将以上涂层体系在1 000 ℃真空退火10 min，得到纳米Al2O3颗粒改性和未改性的β-NiAl涂层体系。将β-NiAl涂层体系在1 000 ℃进行恒温氧化试验，并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)/能谱分析仪(EDS)分析观察铝化物涂层结构和组织形貌在高温下的变化情况。结果 将Al2O3改性和未改性β-NiAl涂层在1 000 ℃恒温氧化20 h，氧化动力学曲线表明，添加纳米Al2O3颗粒后，涂层的氧化增重有所降低。氧化20 h后，两种涂层表面的氧化膜均为α-Al2O3在XRD探测到的范围内，Al2O3改性β-NiAl涂层退化成了富镍的β-NiAl和γ'-Ni3Al相。而未改性涂层均退化成了 γ'-Ni3Al相。从Al2O3改性涂层氧化后的截面形貌可以看到，涂层表面氧化膜致密，与基体结合良好，氧化膜/涂层基体界面和涂层内部存在一些小尺寸空洞。而未改性涂层氧化后表面发生了明显的剥落，其氧化膜未剥落区域的界面处存在尺寸超过5μm的空洞。结论 纳米Al2O3颗粒的添加可以降低β-NiAl涂层的氧化增重，减小氧化膜/涂层集体界面处的空洞尺寸，进而提高表面热生长氧化膜的黏附性能，导致相同氧化条件下Al2O3颗粒改性涂层的退化程度较轻。

    铝化物涂层复合电镀退火互扩散氧化纳米颗粒

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    Na2B4O7对钛合金微弧氧化涂层耐磨和耐腐蚀性能的影响

    师文海海几哲单春龙张相哲...
    88-98页
    查看更多>>摘要：目的 提高钛合金微弧氧化(Microarc Oxidation，MAO)涂层的耐磨和耐腐蚀性能，探究更优复合电解液。方法 在磷酸盐和硅酸盐电解液中，通过分别加入不同含量的四硼酸钠，调控氧化过程中的化学反应和微弧放电类型，从而降低涂层表面的粗糙度，改变涂层的内部结构、厚度及二氧化钛的相变，最终提高涂层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果 在硅酸盐电解液中，四硼酸钠的加入使得涂层表面粗糙度Sa从5。408 μm降到1。089 μm，涂层表面突起颗粒物消失并形成孔状结构，相比TC4钛合金自腐蚀电流密度降低了 2～3个数量级，磨损量也大大降低。在磷酸盐电解液中添加四硼酸钠也表现出相同的趋势。结论 四硼酸钠不仅可以通过溶解涂层表面氧化物，降低涂层表面粗糙度;还可以通过形成新的微弧放电类型，增加涂层的厚度并改变其内部结构。其中在两种基电解液中加入5g/L的四硼酸钠得到的涂层在各自组中均显示出最优性能，同时发现，在模拟体液中进行摩擦实验时，MAO涂层可诱导羟基磷灰石润滑层形成保护基底。四硼酸钠的加入提高了涂层的亲水性，在摩擦实验中诱导形成更多的羟基磷灰石。其中，磷酸盐基电解液形成的涂层亲水性更好，在摩擦过程中诱导形成的磷灰石含量是硅酸盐涂层的数倍。

    钛合金添加剂微弧氧化电解液四硼酸钠耐磨性能

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    A100超高强度钢激光熔覆CoCrNiNb0.1+B4C高熵合金涂层在模拟海洋环境下腐蚀行为研究

    杨文迪赵连红沈明禄崔中雨...
    99-109页
    查看更多>>摘要：目的 探究B4C含量对A100超高强度钢激光熔覆CoCrNiNb0。1+B4C高熵合金涂层的显微组织、力学性能及其耐蚀性能的影响，阐明腐蚀机制。方法 探究合适的激光加工工艺参数，利用激光熔覆技术在A100钢基材表面制备了 CoCrNiNb0。1+xB4C高熵合金涂层。通过SEM、EDS测试对涂层的显微组织和元素分布进行分析，通过XRD测试对涂层的物相组成进行分析。通过显微硬度测试对涂层的力学性能进行表征，通过电化学测试、浸泡实验对涂层耐蚀性能进行表征，并分析了涂层的腐蚀机制。结果 高熵合金涂层的显微组织均由树枝晶组成，其中，Cr、Nb、B、C元素富集在枝晶间区域，Co、Cr、Ni元素均匀分布。涂层的物相组成为基体FCC相和陶瓷相，陶瓷相Cr7C3、(Cr，Nb)23(C，B)6的含量随B4C含量的升高而升高。陶瓷相的出现形成了第二相强化效应，导致涂层显微硬度升高。随着B4C含量的升高，涂层的耐蚀性降低，表现为容抗弧减小、阻抗模值降低、过钝化电位降低。浸泡实验过程中，陶瓷相作为阴极相具有更高的电位，腐蚀反应的萌生位点为FCC相，两相间的电位差导致了电偶腐蚀的发生，电偶腐蚀为涂层主要的腐蚀失效机制。结论 B4C的加入导致涂层显微硬度提升、耐蚀性能降低。

    CoCrNi基高熵合金涂层激光熔覆海洋腐蚀

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    TC4钛合金实海污损生物附着行为与腐蚀机理研究

    李友炽邓培昌王贵胡杰珍...
    110-119,132页
    查看更多>>摘要：目的 研究TC4钛合金在实海中的生物腐蚀行为，以期为钛合金在海洋工程装备中的应用提供科学依据。方法 TC4钛合金在广东湛江调顺岛实海中进行浸泡挂样，观察污损生物附着行为以及试样腐蚀形貌，结合极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和XRD分析污损生物附着对TC4钛合金腐蚀的影响，探索TC4钛合金在实海中的生物腐蚀机理。结果 TC4钛合金具有良好的生物兼容性，大型污损生物附着以藤壶为主，数量多达4。5 pcs/cm2，覆盖面积占比呈"∫"型变化。试样表面无藤壶附着位置或藤壶与藤壶空隙之间无明显蚀坑，而藤壶附着位置出现蚀坑，随着时间延长形成溃疡坑。污损生物演替改变溶解氧向钛合金表面传输的效率，同时造成钛合金表面介质性质不均匀化，影响钝化膜的形成与再生，腐蚀电位、腐蚀电流及容抗弧半径波动变化。藤壶等污损生物不均匀附着形成"封闭滞留层"，导致出现富氧区和贫氧区，构成氧浓差电池，富氧区发生还原反应，贫氧区发生氧化反应，从而促进腐蚀。TC4钛合金表面形成含有TiO2和Al2O3的钝化膜，而CaCO3主要来源于钙质外壳污损生物。结论 该海域污损生物附着以藤壶为优势物种，不同生长阶段的藤壶腐蚀机制不同，结构完整的活体藤壶钙质外壳和致密藤壶胶能够有效隔离外界腐蚀介质而抑制腐蚀，死亡藤壶则因壳体结构不完整与有机体被分解而促进腐蚀。污损生物附着使TC4钛合金表面发生复杂物化、生化和电化过程，导致试样在海洋环境中发生局部腐蚀，腐蚀速度非线性波动变化。

    TC4钛合金电化学污损生物藤壶附着腐蚀

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