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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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    表面热扩渗技术在金属双极板表面改性中的研究进展

    吴新宇刘瑞良武昭杰
    1-15页
    查看更多>>摘要：燃料电池因其环保和资源利用率高等优点近年来备受关注,对改善全球环境具有重要意义.双极板是燃料电池的重要组成部分,目前燃料电池中大多数的双极板为石墨双极板,其厚度大、加工成本高、柔韧性较差,而金属双极板是替代石墨双极板的最佳材料,其易于加工、成本较低.目前对金属双极板表面制备涂层的研究最为广泛,然而大多数涂层方法工艺复杂,容易形成缺陷,且对燃料电池商业化来说过于昂贵,因此可以通过对金属双极板进行热扩渗改性以满足其服役性能.介绍了不同金属双极板的表面改性技术,列出了不同种类的热扩渗改性技术,重点概况了热扩渗工艺以及耐蚀、导电性能.分析结果表明,对于热扩渗工艺,在制备双极板时应选用合适的温度,以减小或消除形变对双极板的影响;制备出均匀、致密且组织单一的热扩渗层可以明显提高金属双极板的性能;在空气和模拟燃料电池溶液环境中形成的氧化膜和钝化膜同样对金属双极板的性能具有重要影响.在金属双极板表面进行热扩渗改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,同时开发出新型复合工艺,对推动金属双极板在燃料电池的应用至关重要.

    金属双极板热扩渗表面改性耐蚀性界面接触电阻

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    钛合金钙磷涂层电沉积技术研究进展

    伍登骏吴松全杨义侯娟...
    16-30页
    查看更多>>摘要：钛合金表面电沉积钙磷涂层技术具有处理温度低、组织结构易控和经济高效等优势,在保持植体优良机械性能的同时提高生物活性,有望替代等离子喷涂技术.为了促进钛合金表面电沉积钙磷涂层技术的临床转化,首先简述钛合金表面电沉积钙磷涂层机理,然后详述近年来在电解液参数(钙磷比、添加剂、pH值和气氛)、外场条件(电场、温度、磁场、超声波)和沉积时间对钛合金表面电沉积钙磷涂层影响的研究进展.其中,钙磷比改变电解液中钙源和磷源离子的临界浓度;pH值调节电解液中磷源离子的存在形式,直接影响涂层的物相种类;添加剂通过与钙源、磷源、溶剂或沉积晶体发生静电吸引、配位或特征吸附等作用,能够进一步调控涂层的种类和形态;控制气氛可有效防止空气中CO2对涂层物相产生影响;进一步通过电场、温度、磁场、超声波和沉积时间的调控,可以优化涂层的结构形态和性能.最后,阐述了钛合金表面电沉积钙磷涂层技术的现存问题,并对其未来发展方向做了展望.

    钛合金电化学沉积钙磷涂层羟基磷灰石磷酸氢钙

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    TiAlSiN纳米复合涂层的研究进展

    杜建融陶冠羽曾路陈辉...
    31-54页
    查看更多>>摘要：随着现代加工需求的不断提高,对刀具涂层的性能要求愈发苛刻.相较于CrN、TiN、TiAlN等传统硬质涂层,TiAlSiN纳米复合涂层凭借优异的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性,成为了减少工件磨损、延长使用寿命的最佳候选材料,被广泛应用于汽车、航空航天、通用机械等刀具加工领域,引起了研究者的广泛关注.为此,本文综述了TiAlSiN纳米复合涂层在微观结构、力学性能和实际应用方面的研究进展;阐述了TiAlSiN纳米复合涂层元素组成、制备工艺对其微观结构的影响规律及作用机理;重点讨论了TiAlSiN纳米复合涂层力学性能(如硬度、韧性、结合力及耐磨性)的影响规律及作用机制,包括归纳了Hall-Petch效应、固溶强化、共格外延、模量差异、晶界复合在内的5种TiAlSiN纳米复合涂层的增硬机理,对比分析了不同涂层增韧的途径与机制,探讨了TiAlSiN纳米复合涂层结合力与摩擦学性能的影响因素;最后,介绍了TiAlSiN纳米复合涂层在刀具、模具等典型应用领域的发展现状,并对TiAlSiN纳米复合涂层未来的研究趋势和发展方向进行了展望,以期为发展高效、高性能、低成本的刀具硬质涂层提供参考.

    TiAlSiN纳米复合涂层力学性能硬度韧性结合力摩擦磨损

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    油气田中常见微生物腐蚀研究进展

    杨帆朱世东张锦刚苑清英...
    55-66页
    查看更多>>摘要：在油气田注-采-输过程中,管材微生物腐蚀(MIC)问题频发.基于油气田的微生物腐蚀现状,简述了油气田中常见的微生物种类及其腐蚀危害,对微生物与其他腐蚀性因素(CO2、H2S、Cl-和温度)间的交互作用进行了综述,重点探讨了油气田微生物腐蚀机理,并对物理法、生物法和化学法等微生物腐蚀防护技术进行了概述.分析发现,除不同菌种间存在交互作用外,腐蚀性离子与细菌分泌的胞外聚合物(EPS)会共同促进电子跨膜运输速度,加速管材的腐蚀.在有氧条件下,微生物的生命活动会引起金属表面的氧浓差,加剧金属表面的点蚀和缝隙腐蚀;而在无氧条件下,电子载体的不同会导致电子传递方式产生差异,进而影响腐蚀机理.除抗菌耐蚀管材(或涂层)、细菌间竞争、阴极保护等腐蚀防护方法外,复配型杀菌剂和从天然动植物提取物中加工获得的缓蚀剂,可有效地抑制MIC.最后,对MIC过程中发生的生物电化学行为进行了展望,以期为油气田管材的腐蚀防护提供理论指导与技术支持.

    微生物腐蚀腐蚀因素交互作用腐蚀机理腐蚀防护

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    Q235钢在某地区土壤环境中的长期腐蚀行为

    李伟光肖盼刘溢楚鹰军...
    67-77页
    查看更多>>摘要：目的 为了获得Q235钢长期土壤腐蚀数据,在某地区开展土壤埋藏试验,用于积累Q235钢长周期腐蚀数据,为实际埋地相关工程提供数据服务,为相关标准制定提供数据支持.方法 采用腐蚀失重测量、宏观形貌观察、SEM、EDS、XRD、电化学测试等分析手段对某地区埋藏30年的Q235钢的腐蚀行为进行分析.结果 Q235钢板表面腐蚀形式为均匀腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀;平均腐蚀失重速率为1.7658 g/(dm2·a),平均腐蚀深度速率为0.0226 mm/a,最大点蚀深度为1.59 mm;腐蚀产物EDS分析结果为Fe、O、C 3种元素,XRD分析结果表明,主要物相为FeO、Fe2O3、α-FeOOH、FeCO3、γ-FeOOH及底层量未转化的δ-FeOOH,腐蚀产物层结构不完整,内部有较多的缺陷和裂纹;电化学测试的带锈样腐蚀速率明显低于除锈后试样的腐蚀速率,说明腐蚀产物对金属基体有一定的保护作用.结论 在埋地Q235钢板的腐蚀过程中,缝隙腐蚀和点蚀占有较大比例,对腐蚀失重速率贡献明显;开展某地区土壤环境中地下工程完整性评估和环境适应性评估时,可参照本文腐蚀数据进行.

    Q235钢腐蚀观测腐蚀失重SEMXRD电化学测试

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    生态友好型缓蚀剂蚕沙提取物的缓蚀性能

    柳鑫华付占达赵红丽高永光...
    78-90页
    查看更多>>摘要：目的 为拓展绿色缓蚀剂的范围,研究了盐酸介质中蚕沙提取物(SSE)对Q235钢的缓蚀性能.方法 通过乙醇-丙酮回流法从蚕沙中提取获得SSE,通过红外光谱(FTIR)和紫外光谱(UV-vis)分析,确定了SSE的主要结构和在盐酸介质中的稳定性.其次,分别采用失重、动态电位极化(PDP)、阻抗谱(EIS)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量等方法,研究了SSE对0.5 mol/L盐酸体系中Q235钢的缓蚀性能.通过拟合计算研究温度对动力学性能参数(活化能Ea、活化熵ΔS0a和活化焓ΔH0a)和吸附性能参数(吸附焓ΔH0ads、吸附熵ΔS0ads和吸附自由能ΔG0ads)的影响.结果 SSE通过抑制本盐酸体系中的阴极和阳极反应,延缓了Q235钢的腐蚀,保护了试片,属于以抑制阳极反应为主的混合型绿色缓蚀剂.随着SSE浓度的提高,活性腐蚀部位被阻断,腐蚀速率降低,缓蚀效率提高.在293 K和SSE质量浓度为0.252 g/L的条件下,失重法测试SSE对试片的缓蚀率为94.84％.通过表面分析手段研究了SSE对Q235钢的缓蚀机理.结论 SSE是一种在酸洗领域中具有较好缓蚀性能的环保型缓蚀剂,可以为蚕沙的综合利用提供更强的科技支持和更广阔的应用前景.

    蚕沙提取物叶绿素缓蚀剂朗缪尔单层吸附表面分析

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    温度变化对TiAlCN涂层耐蚀性和钝化膜性能的影响

    张而耕王林林梁丹丹陈强...
    91-99,191页
    查看更多>>摘要：目的 研究不同温度的3.5％(质量分数)NaCl溶液中TiAlCN涂层耐腐蚀性能的变化,并进一步探究温度对涂层表面钝化膜性能的影响.方法 采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的微观形貌和物相组成;通过动电位极化、电化学阻抗谱实验评估TiAlCN涂层的耐腐蚀性;进一步,先通过恒电位极化使涂层表面生成稳定的钝化膜,再利用X射线光电子能谱仪和Mott-Schottky测试探究钝化膜结构和半导体性质.结果 TiAlCN涂层表面存在凹坑、颗粒和针孔,截面呈现出明显的柱状晶结构;涂层为面心立方结构,主要由TiC、TiN相组成;随着温度的升高,腐蚀电流密度及钝化电流密度增加,容抗弧直径减小,涂层的耐蚀性降低;TiAlCN涂层钝化膜的主要成分为Al2O3和TiO2,且二者含量随着温度的升高而减小.在20℃和80℃的温度条件下,TiAlCN涂层的钝化膜表现出n型半导体性质,且钝化膜的施主密度值从1.14×1016 cm-3增加到3.27×1016 cm-3,钝化膜的保护能力降低.结论 温度对TiAlCN涂层的耐腐蚀性有显著影响,高温会降低钝化膜的致密性及增加施主密度,使钝化膜的保护性降低,从而降低涂层的耐蚀性.

    TiAlCN涂层温度耐蚀性钝化膜半导体性能施主密度

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    OH-/F-比与SiO32-的关系对铝合金微弧氧化膜层的影响

    衡志丹马颖欧凯奇梁志龙...
    100-115页
    查看更多>>摘要：目的 探明不同氢氧化钠/氟化钾质量之比与硅酸钠浓度的关系对A356铝合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响机制,寻找电解液中电解质之间的配比需求.方法 利用SEM、EPMA、XRD分析所制得膜层的微观结构、元素分布及物相组成,并通过动电位极化曲线及电化学阻抗谱(EIS)研究膜层的电化学耐蚀性和腐蚀行为.结果 当电解液中NaOH/KF之比(均为质量比)为0∶1、1∶2和2∶1时,均无法形成表观质量良好的微弧氧化膜层.而将NaOH/KF之比调整为1∶1时,便在基体表面得到了覆盖完整、均匀连续、光滑平整的膜层.但因此时电解液中主成膜剂Na2SiO3的不足,致使所获膜层与NaOH/KF之比为1∶0时相较而言,膜层表面的微孔尺寸增大,大尺寸的微孔个数也增加,在一定程度上削弱了膜层的抗腐蚀能力.继而保持NaOH/KF之比为1∶1但将主成膜剂Na2SiO3的浓度翻倍后,所制得膜层表面缺陷减少,厚度增加,致密度得到改善,膜层中 α-Al2O3、γ-Al2O3、Mullite及AlF3等优质耐蚀物相的含量也明显增多,进而提高了膜层在酸性腐蚀介质和中性NaCl腐蚀介质中的耐蚀性.结论 在硅酸盐电解液中,NaOH和KF都是微弧氧化成膜过程中的重要组分.NaOH促使A356铝合金基体表面形成充分的钝化膜,并显著提高了溶液的电导率,为微弧氧化反应的击穿发生创造了先决条件.KF可增进微弧氧化击穿发生后的放电效应,引发更多的放电火花产生,提高膜层的生长速率,加快成膜物质的沉积速率.NaOH与KF浓度相近,且二者浓度均小于Na2SiO3浓度时,SiO32-、OH-、F-三者之间交互作用对提高膜层的耐蚀性最为显著.

    A356铝合金微弧氧化电解液NaOH/KF比微观结构耐蚀性

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    脉冲频率对镁锂合金黑色微弧氧化膜层耐磨与抗腐蚀性能的影响

    饶模松杨巍魏明珠程赵辉...
    116-125页
    查看更多>>摘要：目的 探究脉冲频率对镁锂合金黑色微弧氧化膜层的色度及其在海洋环境的耐磨性能和抗腐蚀性能的影响.方法 复合添加Cu2P2O7和CoSO42种着色盐,并调控脉冲频率在镁锂合金表面制备了黑色微弧氧化膜层.结果 由于脉冲频率的增加,Co元素在膜层中含量占比逐步增加、而Cu元素含量占比逐步减少,膜层由红棕色转变为黑色,黑度值最小可达24.95;频率为1000 Hz时,摩擦因数仅为0.13,磨痕宽度为206.52μm,耐磨性能显著提升,且腐蚀增重最少,仅为0.5 mg/cm2.阻抗提升了1个数量级.结论 调控脉冲频率可影响微弧氧化过程中的弧光放电现象,增大脉冲频率可增大膜层黑度;其结构更加致密,从而提升了膜层耐磨性能及抗腐蚀性能.

    镁锂合金微弧氧化黑色海洋环境耐磨性耐蚀性

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    JEFFAMINE M-600(R)改性六方氮化硼及其水性环氧复合涂层的腐蚀防护性能

    俞月崔明君郑文茹张武军...
    126-134页
    查看更多>>摘要：目的 提高六方氮化硼的分散性和环氧涂层的腐蚀防护性能.方法 利用O-(2-氨丙基)-O'-(2-甲氧基乙基)聚丙二醇(JEFFAMINE M-600(R))对六方氮化硼(h-BN)进行功能化,实现其在水性环氧树脂中的稳定分散和相容性,并将其添加至水性环氧树脂中制备了具有优异阻隔性能的水性环氧复合涂层.利用SEM、TEM、XPS等手段证实了h-BN@JEFFAMINE M-600(R)的成功制备;此外,采用电化学手段对涂层的腐蚀防护性能进行了评价.结果 JEFFAMINE M-600(R)成功修饰在h-BN表面,有效提高了h-BN在水性环氧树脂中的分散稳定性和相容性;同时所制备的h-BN@JEFFAMINE M-600(R)/水性环氧复合涂层在浸泡38 d后仍表现出优异的抗腐蚀性能,其阻抗模值(1.05×109Ω·cm2)较水性环氧涂层(1.31×107Ω·cm2)提高了约2个数量级,这主要归因于h-BN@JEFFAMINE M-600(R)的添加可以有效提高水性环氧涂层的阻隔效应,从而延缓腐蚀介质向基底的扩散,进而表现出优异的腐蚀防护性能.结论 JEFFAMINE M-600(R)功能化有效提高了h-BN的剥离效率和稳定分散,使得h-BN@JEFFAMINE M-600(R)纳米杂化材料的添加可以有效提高水性环氧基体的致密性和阻隔效应,进而增强复合涂层对金属基底的腐蚀防护.

    JEFFAMINEM-600(R)六方氮化硼水性环氧腐蚀防护3.5％质量分数NaCl

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