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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。
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    钛合金摩擦磨损性能及减磨方法研究进展

    刘雨薇吴霞陈纪云靳爽...
    1-21页
    查看更多>>摘要：钛合金具有比强度高、抗腐蚀性强、耐高温以及生物相容性好等优点,在汽车制造、生物医疗等众多领域具有重要应用.但钛合金的摩擦磨损性能较差,会影响机械系统的使用寿命和可靠性.首先论述了摩擦磨损过程中摩擦层的形成过程以及摩擦层对钛合金磨损机理的作用,分析了润滑条件、环境温度、滑动速度、载荷等工况条件对钛合金摩擦磨损性能的影响规律.其次,对比总结了钛合金减磨的常见工艺方法及优缺点,指出了当前钛合金磨损机理研究和性能改善方面存在的问题.最后,对今后的研究工作进行了展望:将实验与仿真相结合,阐明钛合金摩擦层和磨损机理的动态变化规律;考虑各种环境因素对钛合金磨损机理的影响,完善钛合金磨损机制图;通过对多种技术协同配合时的工艺参数进行优化,促进钛合金表面强化复合技术的发展,从而提升钛合金的耐磨减摩性能.

    钛合金摩擦层磨屑摩擦氧化物摩擦磨损机理耐磨减摩表面处理

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    钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

    鲁震钱建国叶兵孔继周...
    22-35页
    查看更多>>摘要：钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域,然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题.有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护.有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有一定的影响.综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展.首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术4种提高有机涂层耐蚀性的方法入手,阐述了各种方法的基本原理,探讨了4种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能,并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析.接着主要从掺杂填料的角度,探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响,提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊3种提高有机涂层摩擦性能的策略.最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战,并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望.

    钢铁有机涂层耐蚀摩擦性能填料

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    内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

    刘伟谭泽飞陈文刚戴一帆...
    36-49页
    查看更多>>摘要：活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26％.因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义.简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状.其中,激光表面织构技术(LST)可起到接纳磨屑、保持油膜等作用,从而降低活塞环表面摩擦和磨损,但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需结合实际工况进一步研究并优化.以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理,但涂层材料种类繁多,难以形成统一的行业标准进而规模应用.此外,通过合理复合多种表面处理技术,比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等,可实现优势互补、发挥协同作用,有效改善接触表面的摩擦性能,为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路.最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望.

    活塞环减摩抗磨激光表面织构表面涂层复合处理

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    风力发电机叶片覆冰机理及防除冰技术研究进展

    郭时毅安江峰吴军郑鹏华...
    50-65页
    查看更多>>摘要：在"双碳"政策下,绿色能源在能源体系中的占比越来越大.风力发电以其原料来源广、污染少、发电量大等优点成为国家重点发展的方向之一.随着风力发电的快速发展,风力发电机覆冰问题愈发凸显.为了解决这一问题,研究人员基于生物仿生学开发了具有优异防除冰性能的超疏水涂层,并广泛应用.目前,防止风机结冰最常用和最直接的方法是主动加热技术.综述了风力发电机覆冰的基本理论,介绍了覆冰产生的原因及危害,将覆冰抽象为过冷水滴在下降过程中撞击风力发电机叶片并黏附在叶片上,与叶片表面发生复杂热交换后凝结成冰的模型.概述了目前国内外常用的风力发电机防除冰方法,分析了不同被动和主动防除冰技术的优缺点.通过研究工程应用案例发现,单一的被动或主动防除冰技术存在防除冰能力有限、能耗高、效率低等问题,将不同的防除冰技术组合使用、互相补充,更能满足多样化实践需求,成为目前研究的热点和重点.在优化当前防除冰技术的基础上,采用组合防除冰技术具有良好的发展前景.

    风力发电机叶片覆冰机理防除冰组合策略

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    激光还原氧化石墨烯改性及其应用研究进展

    谢丰黄志远姜晟陈宇龙...
    66-80页
    查看更多>>摘要：近年来,二维纳米材料石墨烯因其优异的物理和化学性质而受到广泛关注,其制备方法多种多样.机械剥离法和化学气相沉积等传统的石墨烯制备方法存在效率低和成本高等问题.氧化石墨烯还原法由于原料简单而廉价,在大规模制备生产石墨烯中应用广泛.激光加工具有很高的精度,能同时诱导光热和光化学反应.通过激光还原氧化石墨烯不仅可以产生石墨烯结构,还能进行图案化加工,且具有无毒、无需催化剂、非接触性和可控性的特点,是加工还原氧化石墨烯的理想方式之一.从激光还原氧化石墨烯的机理入手,分析了利用激光进行光还原过程中光热效应和光化学效应的影响.对激光还原氧化石墨烯的改性技术进行了重点阐述,包括无掩膜图案化和分层结构化、杂质原子掺杂、金属/金属氧化物复合四部分.然后概述了激光还原氧化石墨烯在柔性光学器件、电子设备2个方面的应用,列举了透镜、偏振片、传感器和电容器等典型器件的性能,最后归纳了激光还原氧化石墨烯研究领域存在的问题,并提出了可能的解决路径或方案.

    激光光学还原氧化石墨烯改性图案化电子器件

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    PEMFC铝合金双极板表面改性研究现状与发展

    蒋啸李伟刘玉来李秀兰...
    81-92,134页
    查看更多>>摘要：质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用,对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用.其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料,在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大.但铝合金双极板耐腐性不佳,在PEMFC工作环境下极易被腐蚀,且其表面生成的钝化膜,增大了电池的接触电阻,从而对电池性能和寿命产生不利影响,而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法.首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境,然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题,并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类.重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点.分析结果表明,选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层,能降低双极板生产成本,提高双极板工作性能,并对涂层设计出多层复合涂层,能打断涂层中的细长针孔缺陷,提高涂层的完整性和致密性.在铝合金表面进行改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要.

    质子交换膜燃料电池铝合金双极板表面改性金属涂层非金属涂层

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    燃料电池金属双极板涂层综述

    杨文斌唐普洪张嘉波
    93-101页
    查看更多>>摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种新型的能源装置,双极板是其主要的部件之一.金属双极板在成本和力学性能方面都具有优势,因此逐渐占据市场主流,但是其易腐蚀的特点也影响了燃料电池的性能.从后镀金属双极板、预镀金属双极板和免镀金属双极板3种不同的工艺路线出发,系统总结了相关研究进展.对于不同工艺路线下的不同涂层,通过接触电阻、腐蚀电流和表面形貌等指标进行了评价.发现后镀金属双极板的性能好于预镀金属双极板和免镀金属双极板,但是其工艺路线最复杂,成本最高,而免镀金属双极板工艺最简单,但是其防腐导电性能不能满足DOE2025标准,预镀涂层介于两者之间,是一种过渡的工艺路线.最后,从涂层结构和元素掺杂角度对后镀涂层进行了展望,从涂层晶体结构和涂层材料选择角度对预镀涂层进行了展望,从箔材元素比例、预处理工艺角度对免镀金属双极板进行了展望.综述了燃料电池金属双极板防腐导电性的发展方向,对金属双极板朝着更低的成本和更好的性能方向发展有着重要意义.

    腐蚀金属双极板预镀涂层后镀涂层免镀涂层

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    壳聚糖改性石墨相氮化碳/环氧树脂复合涂层的制备及防腐性能研究

    杨康杨留洋范海明
    102-113页
    查看更多>>摘要：目的 为了保证水性环氧树脂(EP)涂层的绿色、环保及高效防腐性能.通过将二维纳米材料石墨相氮化碳(g-C3N4)与天然高分子壳聚糖(CS)功能化复合来制备一种新型绿色环氧树脂复合涂层体系,并研究不同g-C3N4@CS添加量对环氧树脂复合涂层耐蚀性的影响.方法 将尿素高温煅烧得到g-C3N4,加入壳聚糖悬浮液中进行改性处理,并掺杂进环氧树脂中进而得到新型环氧树脂复合体系(EP/g-C3N4@CS).利用傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)对g-C3N4和g-C3N4@CS复合材料的结构及微观形貌进行表征.并通过电化学手段及长周期浸泡实验对涂层体系的防腐性能进行测试.结合涂层附着力测试判断涂层与基体之间的黏合程度.结果 g-C3N4@CS可以被成功复合到环氧树脂涂层中,且CS中丰富的含氧官能团显著提高了g-C3N4在环氧树脂中的分散性和界面相容性.涂层电化学耐蚀性测试结果表明,EP/g-C3N4@CS-1.0％(质量分数)涂层体系在浸泡30 d后的涂层电阻(Rc)值最大,在浸泡30 d后仍能达到1.11×107Ω,EP/g-C3N4@CS-1.0％(质量分数)涂层体系耐蚀性最高.此外,g-C3N4@CS可显著提升EP涂层的附着力,且EP/g-C3N4@CS-1.0％(质量分数)涂层附着力最大.长期浸泡实验测试结果也表明,EP/g-C3N4@CS-1.0％(质量分数)涂层体系具有最佳的耐蚀性,在浸泡30 d后表面膜层仍较为均匀平整.结论 EP/g-C3N4@CS-1.0％(质量分数)涂层体系形成的均匀完整复合膜可以有效屏蔽腐蚀性离子的迁移进程,具有最佳耐蚀性能.

    石墨相氮化碳壳聚糖环氧树脂耐腐蚀性能涂层腐蚀电化学

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    可用于生锈基材的自修复防腐涂料

    杨嘉辉韩瑞何海峰刘欣...
    114-125页
    查看更多>>摘要：目的 制备具有自修复功能、可用于海洋环境中腐蚀金属部件的涂料.方法 采用原位聚合法制备了以桐油为囊芯、脲醛树脂为囊壁的微胶囊,并将其添加于带锈防锈涂料中,然后将涂料涂覆在生锈的马口铁上.利用扫描电镜、能量色散谱仪、傅里叶变换红外光谱、扫描开尔文探针、热重分析和电化学阻抗谱等测试手段,对微胶囊和涂层的形貌、自修复性能和防腐性能进行表征.结果 桐油被脲醛树脂包裹,制备出的微胶囊形貌良好,微胶囊的平均粒径为(47.37±9.41)μm,微胶囊对桐油的包覆效果良好,囊芯(桐油)的质量分数高达81.57％.含有20％(质量分数)微胶囊的涂层具有良好的自修复性能和耐腐蚀性,被划伤的涂层能够在24 h内完全自修复,通过对涂层的扫描电子观测和扫描开尔文探针可确认划痕区域是涂层自修复实现的,并且涂层能够长时间抵抗腐蚀.结论 微胶囊可显著延长涂层的使用寿命,这种自修复技术有望在防腐涂料系统中得到应用,而且该涂料可直接应用于生锈的金属表面,降低了在复杂应用环境中涂覆金属部件的成本.

    自修复原位聚合微胶囊生锈金属防腐涂料

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    镁铝水滑石的制备及其涂层耐腐蚀性能的研究

    吴慧王继虎温绍国丁胜男...
    126-134页
    查看更多>>摘要：目的 为了提高水性工业涂料的防腐蚀性能,常常会添加以含锌为主的防腐填料.然而,随着环保要求越来越高,以及欧盟限锌令的颁布,片层无锌镁铝水滑石(MgAl-LDHs)有望用于涂料中替代含锌填料.方法 采用共沉淀法合成无锌水滑石复合填料,并将其进行硅烷偶联剂表面改性,最后添加到丙烯酸树脂中,制备了水滑石防腐涂料.研究了不同制备工艺与水滑石结构之间的关系,以及不同添加量对涂料腐蚀性能的影响.结果 通过对比实验可以看出,当Mg:Al(物质的量比)=2:1,滴定终点pH值为11,能制备出相对完美的具有片层形貌、结晶度高、结构完整的镁铝水滑石;FTIR以及悬浮性测试表明,当MgAl-LDHs被KH570成功改性后,实现了表面亲水到疏水的转变,有效增加了与树脂的相容性;电化学考评发现,添加5％(质量分数)MgAl-LDHs的涂层240 h后防腐性能最好,塔菲尔电流密度最低为6.35μA/cm2,容抗弧曲率半径最大;同时,耐盐雾试验证明,添加5％(质量分数)MgAl-LDHs涂层的耐腐蚀性能同样最佳,与电化学测试结果相匹配.结论 当MgAl-LDHs的添加量为5％(质量分数)时,涂层的防腐蚀性能最佳.MgAl-LDHs作为颜填料,能有效改善水性工业涂料防腐性能.

    镁铝水滑石填料偶联剂复合涂层电化学耐腐蚀

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