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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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    水下湍流减阻技术研究进展

    秦立果刘建波李航卢山...
    1-18页
    查看更多>>摘要：水下湍流减阻技术作为提升航行器航速、实现节能减排的有效手段,受到了学者的广泛关注.迄今,根据减阻机理的不同形成了多样化的减阻技术,依据能否对减阻行为进行调控可分为主动和被动减阻技术.从概述水下湍流减阻技术的研究现状出发,梳理了各项减阻技术从兴起到当前研究热点的发展脉络.系统阐述了各减阻技术对壁面湍流流场的影响机制,并分类别深入分析了其内在减阻机理,如结构减阻的涡干扰、超疏水减阻的滑移,聚合物高分子链的黏弹性、超空泡的界面转换、柔顺壁面的缓冲吸振、微气泡改变流场理化特性和壁面振动破坏拟序结构等减阻机制.论述了各项减阻技术的研究进展,比较了各项技术的发展趋势和不足,如仿生减阻结构无需提供额外的能量就能维持长久的减阻效果,但对复杂多变的流场环境难以维持较高的减阻率;微气泡减阻能大幅降低表面阻力,但存在能耗较高等问题.在此基础上,总结概括了各项减阻技术的应用场景,并从技术集成的角度,展望了水下湍流减阻技术的发展之路.

    减阻技术湍流结构减阻超疏水减阻微气泡减阻

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    冷喷涂增材制造技术应用研究进展

    吴应东卢静孙澄川陈子斌...
    19-34,67页
    查看更多>>摘要：冷喷涂增材制造(CSAM)技术作为一种新兴的快速增材制造技术,凭借其独特的"气动加速-固态沉积"的工艺特性,以及增材效率高、成形尺寸规模不受限等应用优势,已逐渐成为金属增材制造领域的新热点.通过将CSAM技术与包括选区激光熔化(SLM)、选区电子束熔化(SEBM)、电弧熔丝沉积(WAAM)、激光金属直接成形(LMDF)以及搅拌摩擦增材制造(FSAM)在内的几种典型金属增材制造技术,进行了制造效率及成本、成形尺寸规模、成形精度、产品机械性能及工艺适用材料等方面的分析对比,并总结了CSAM在当下增材制造应用中的优势和不足.基于改善CSAM目前存在成形质量欠佳、复杂结构成形能力不足等问题,重点综述了近年来关于CSAM工艺研究、喷涂部件改良以及喷涂策略创新三方面的相关研究进展.此外,针对CSAM技术现阶段在旋转增材成形、自由增材成形、损伤修复及再制造等方面的具体应用情况进行总结与讨论.最后,提出了CSAM目前面临的挑战和潜在的发展方向并强调了其在快速增材制造方面的应用价值及意义.

    冷喷涂增材制造金属制造效率成形质量喷涂策略

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    热障涂层抗CMAS腐蚀的表面改性研究进展

    韩志勇赖浩瀚张权严慧羽...
    35-50页
    查看更多>>摘要：近年来,CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)的高温腐蚀成为热障涂层(TBCs)失效的重要原因,严重影响航空发动机热端部件的服役安全.表面改性作为提升热障涂层耐CMAS腐蚀性能的重要途径,不仅能够抑制熔融CMAS黏附在涂层表面,还能通过物理屏障或化学牺牲层的形式来阻挡熔融CMAS的渗入与反应.重点围绕国内外表面改性技术提高热障涂层抗CMAS腐蚀性能方面取得的研究与突破,根据作用机理划分为机械法、物理表面改性、化学表面改性和电化学表面改性四大类,阐述了这4类改性技术的原理与应用,同时归纳了不同表面改性工艺的优缺点.探讨了第一性原理计算与有限元模拟在稀土氧化物掺杂的氧化钇稳定的氧化锆、稀土锆酸盐、稀土钽酸盐和钙钛矿等新型热障涂层陶瓷材料方面的研究进展,以充分了解涂层微观组织结构和界面结构演变,为新型热障涂层的设计研究提供指导.最后,展望了TBCs在高温环境应用以及腐蚀防护的发展方向.

    热障涂层硅酸盐环境沉积物(CMAS)表面改性技术材料计算与模拟新型热障涂层陶瓷材料

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    医用导管抗菌涂层的研究进展

    王瑞麟赖长洪何孟泽何金枚...
    51-67页
    查看更多>>摘要：导管相关性感染(CRI)作为目前常见的医院获得性感染之一,导致死亡率和发病率增加,极大影响了医疗质量与患者健康,避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题.细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因,通过在医用导管表面设计功能性涂层来限制细菌定植及生物膜形成能有效避免感染.本文从防污改性、杀菌改性及防污-杀菌改性3个方面综述了近年来医用导管表面改性策略.防污改性一般通过将亲水的非离子型聚合物(如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮)以及两性离子聚合物制备在材料表面防止细菌及蛋白质黏附.杀菌改性根据机制可分为接触灭杀、释放灭杀和多机制联合灭杀,主要通过将杀菌剂接枝或负载在材料表面来赋予表面杀菌能力.防污-杀菌改性主要通过制备复合材料及聚合物刷、构建自适应表面及亲水聚合物负载杀菌剂等方式使表面同时具备防污及杀菌的能力.最后,在上述综述基础上对医用抗菌导管存在的问题进行了分析和展望,以期为制备应用于临床的高性能医用抗菌导管提供参考.

    导管相关性感染医用导管表面改性抗菌策略多机制抗菌生物膜

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    深海静水压力对环氧涂层/907A低合金钢体系失效行为的影响

    景超杰方博赵方超赵阳...
    68-77,102页
    查看更多>>摘要：目的 探究深海静水压力作为单一因素影响涂层/金属体系的失效过程.方法 在深海环境模拟实验装置中开展环氧涂层/907A低合金钢体系的浸泡实验,从电化学阻抗谱、涂层湿附着力、涂层微观形貌及其化学结构等方面分析涂层的失效机理.结果 当静水压力为0.1 MPa和15 MPa时,涂层阻抗值分别下降至3.83×106Ω·cm2和6.28×104Ω·cm2,涂层湿附着力分别下降至2.76 MPa和2.31 MPa.在不同静水压力下,水在涂层中的前期扩散形式均符合Fick扩散定律,而涂层下水的扩散系数从1.05×10-9 cm2/s增加至2.39×10-9 cm2/s.随着静水压力的升高,环氧涂层表面的孔隙以及裂纹不断发展并出现了鼓泡.在静水压力为0.1 MPa条件下腐蚀产物以γ-FeOOH为主,静水压力升高后腐蚀产物Fe3O4含量明显增加,除锈后的腐蚀坑直径由15μm增加至25μm.结论 高静水压力可以加速腐蚀性介质向涂层内部以及涂层/金属界面的渗透,涂层湿附着力迅速下降,涂层失效更加严重.高静水压力能够促进腐蚀产物中高电化学活性Fe3O4的生成.此外,静水压力下涂层失效的主要原因是物理结构受到破坏.

    环氧涂层深海静水压力水传输行为失效行为电化学阻抗谱

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    CO2和H2S对镍基合金028点蚀敏感性及点蚀生长动力学的影响

    席文强孙冲樊学华林学强...
    78-88,102页
    查看更多>>摘要：目的 探明CO2和H2S对镍基合金028钝化膜性能和点蚀敏感性的影响.方法 采用循环动电位极化(CPP)、电化学阻抗谱(EIS)、莫特-肖特基(M-S)等测试方法,研究Cl-环境、CO2-Cl-环境和H2S-Cl-环境中镍基合金028的钝化膜性能.通过制备一维人工凹坑电极模拟点蚀坑的稳态生长,采用向负向电位扫描法,研究镍基合金028在局部点蚀环境中的金属溶解动力学,明确CO2和H2S对点蚀生长动力学的影响.结果 CO2和H2S都会使镍基合金028钝化膜性能变差,而H2S的影响更为显著,具体表现为:在H2S-Cl-环境中具有更高的钝化电流密度jp、更低的点蚀电位Eb和再钝化电位Erp.H2S-Cl-环境中的钝化膜电阻Rf、电荷转移电阻Rt和钝化膜厚度均低于CO2-Cl-环境中的,此外,钝化膜在H2S-Cl-环境中具有更高的点缺陷密度.在最大点蚀坑溶解电流密度jdiss,max相同的条件下,H2S-Cl-环境中点蚀稳态生长所需的驱动力Emax明显低于CO2-Cl-环境中的;在相同Emax下,H2S-Cl-环境中的jdiss,max高于CO2-Cl-环境中的.结论 CO2和H2S通过增加钝化膜溶解速率、降低钝化膜电阻和增加点缺陷密度,不同程度地增加了镍基合金028的点蚀敏感性,而H2S更容易造成钝化膜损伤.在点蚀稳态生长阶段,镍基合金028点蚀的稳态生长遵循塔菲尔规律,相比于CO2,H2S更容易促进点蚀从亚稳态向稳态发展,并且在H2S环境中具有更高的点蚀生长稳定性.

    镍基合金CO2H2S点蚀敏感性一维人工凹坑电极点蚀生长动力学

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    TWIP钢表面Ni-P化学镀层组织结构及性能研究

    岳丽杰薛广成谢鲲韩金生...
    89-102页
    查看更多>>摘要：目的 在孪生诱发塑性钢(TWIP)表面制备Ni-P镀层,提高TWIP钢的耐腐蚀性能.方法 通过化学镀工艺在TWIP钢表面制备了高磷Ni-P镀层,并进行不同温度的热处理,利用扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪及原子力显微镜等探究了热处理温度和时间对Ni-P镀层形貌和组织结构的影响.通过电化学方法研究了TWIP钢表面镀层的耐蚀性能.结果 随着热处理温度的升高,镍磷原子发生迁移,胞状组织边界模糊,粗糙度降低,其中600℃热处理镀层表面最为致密平整.随着热处理温度的升高,镀层组织结构演变过程如下:非晶态(普通镀层)→非晶态部分晶化,Ni12P5、Ni5P2等亚稳态镍磷化合物析出(300℃)→非晶态完全晶化、稳态Ni3P相长大(400℃)→晶粒长大(500℃、600℃).Ni-P镀层能够明显提升TWIP钢的耐腐蚀性能.随着热处理温度的升高,镀层的耐蚀性能先降低后升高.600℃热处理1 h镀层的腐蚀电流密度为0.25μA/cm2,与普通Ni-P镀层相比降低了80.9%,与TWIP钢基体相比降低了99.6%.600℃热处理镀层光滑致密无缺陷的表面促进了保护性氧化膜的产生,使镀层的耐蚀性能提高.结论 合适的热处理工艺提高了Ni-P镀层的致密性和保护能力,光滑致密无缺陷的镀层能够为TWIP钢提供良好的防护.

    TWIP钢Ni-P镀层表面处理热处理耐蚀性能

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    不同复盐电解液中NaVO3对铝合金微弧氧化热控膜层结构和性能影响的对比研究

    安晓丽马颖欧凯奇李正强...
    103-115页
    查看更多>>摘要：目的 在以Na2SiO3为主导的Na2SiO3-Na3PO4复盐电解液和以Na3PO4为主导的Na3PO4-Na2SiO3复盐电解液中加入相同浓度梯度的NaVO3,研究着色盐NaVO3对微弧氧化膜层结构的影响,分析膜层的黑度、热控性能、耐蚀性和结合力的变化.方法 在A356铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用比例分割分批法设计试验.利用Color Reader、涡流测厚仪、SEM、EPMA、EDS、LSCM、XRD、辐射计、太阳光谱反射计,分别表征膜层的颜色、厚度、微观形貌、元素分布、表面粗糙度、物相组成、发射率和吸收率.采用电化学、点滴及盐雾等实验检测膜层耐蚀性,采用热震实验检测结合力.结果 在2种复盐电解液中,当NaVO3的质量浓度均为12.06 g/L时,所得膜层颜色最深,且Na3PO4主盐系的颜色更深,其黑度值可低至20.31;热控性能最佳,吸收率和发射率分别高达0.934、0.888;加入着色盐NaVO3后,微弧氧化膜表面出现了自封孔现象,对提高膜层耐蚀性很有利,Na3PO4主盐系膜层的耐蚀性优于Na2SiO3主盐系的,而且也是当NaVO3的质量浓度为12.06 g/L时,膜层的耐蚀性最好;此时,Na3PO4主盐系膜层抗热冲击的次数可高达65.结论 在2种复盐电解液中加入着色盐NaVO3后,沉积出了使膜层显深色的钒氧化物.当NaVO3的质量浓度为12.06 g/L时,在各自体系中均可获得同时具有优良耐蚀性、良好结合力、高吸收率、高发射率的热控膜层,且Na3PO4主盐系膜层的性能略高一筹.

    铝合金微弧氧化黑色膜Na2SiO3Na3PO4NaVO3耐蚀性热控性能

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    镁合金超疏水磷酸盐化学转化涂层的制备与耐蚀性能

    夏先朝聂敬敬李逸蔡微波...
    116-128页
    查看更多>>摘要：目的 研究超疏水改性处理对磷酸盐化学转化涂层耐蚀性的影响,利用PA和Ce3+的螯合作用及低表面能物质的修饰提升涂层的防护性能.方法 将仿生超疏水技术和化学转化技术相结合,对传统的磷酸盐化学转化膜进行后处理改性,在镁合金基体上制备了具有超疏水效应的磷酸盐化学转化膜.通过扫描电子显微镜、红外光谱、接触角测试、电化学测试等方法研究改性后涂层的微观形貌、润湿性和耐蚀性.结果 SEM结果显示,经过后处理改性后,磷酸盐化学转化膜(PCC)表面的缺陷被有效封堵,膜层致密性显著提高.接触角测试结果表明,改性后膜层的静态水接触角高达156.5°,滚动角低至5°,呈现出优异的超疏水性能.电化学测试结果显示,后处理改性后的超疏水膜层的防护性能显著提高;相较于PCC膜层,超疏水膜层的腐蚀电流密度降低了1个数量级,低频阻抗模值则提高了1个数量级,并且经过12 d浸泡后其低频阻抗模值仍然高于104Ω·cm2.中性盐雾测试结果表明,改性后涂层的耐盐雾性能大幅提升,耐盐雾超过100 h.结论 该涂层展现出了优异的憎水性能和良好的自清洁性能,能够为基体提供高效且持久的腐蚀防护.

    镁合金耐蚀性表面防护化学转化超疏水涂层

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    空心玻璃微珠改性对喷涂型环氧涂层性能影响

    邓龙贺辉张立国关振威...
    129-138页
    查看更多>>摘要：目的 通过表面改性提升空心玻璃微珠(HGM)在喷涂型环氧涂层中的分散性并提升涂层性能.方法 应用KH560作为桥联单元,链接NaOH刻蚀后HGM表面的羟基与CTPB的端羧基,制备HGM-CTPB.应用SEM、FTIR、TGA和UV对过程中各表面改性HGM的表面形貌、接枝基团及在环氧涂层中的分散性进行分析,并将HGM-CTPB作为低密度填料加入环氧涂层中,研究其添加量对涂层的附着力、柔韧性、耐冲击性、表面粗糙度以及耐腐蚀性能的影响.结果 CTPB可通过KH560成功桥接在NaOH刻蚀过的HGM表面,所制备的HGM-CTPB相较于HGM本身、NaOH刻蚀HGM以及KH560接枝改性的HGM可在环氧涂层中实现更为均匀的分散,同时CTPB基团可与树脂分子反应将HGM牢固锚定.将HGM-CTPB作为填料,其添加量与环氧树脂质量比为0.08和0.16时,所制备的环氧涂层性能较优.面密度较纯环氧涂层分别降低5.6%和11.3%;涂层附着力分别提高0.97、2.14 MPa,达到15.57、16.74 MPa,依据国标方法,涂层可耐50 cm·kg的正、反向冲击,柔韧性达到1 mm;在60℃,浓度为5%(质量分数)的热盐水中浸泡144 h后,低频阻抗可以保持在108Ω以上,较纯环氧涂层提升2个数量级.结论 CTPB的成功接枝可以使HGM在环氧涂层中实现最优的分散性,并与树脂基体实现良好结合;适量添加HGM-CTPB,可显著降低环氧涂层面密度,提升附着力和耐腐蚀性.

    空心玻璃微珠环氧涂层填料改性端羧基聚丁二烯低密度附着力防腐蚀性能

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