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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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    激光熔覆-渗氮复合改性38CrMoAl钢及耐腐蚀性能

    张勇杨文飞王安东樊伟杰...
    135-143页
    查看更多>>摘要：目的 增加38CrMoAl渗氮钢海洋环境下耐腐蚀性能.方法 采用激光熔覆设备和等离子体渗氮炉,在38CrMoAl表面先后进行FeCoCrNiAl0.5高熵合金(HEA)涂覆和离子渗氮处理,同时对激光熔覆-渗氮复合处理的38CrMoAl进行机理和耐蚀性分析.结果 复合处理38CrMoAl表面生成厚度约为0.6 mm高熵合金(HEA)+0.35μm氮化高熵合金(HEAN)改性层,氮化HEA层组织结构由HEA的单一FCC结构转变为复相(FCC+AlN+CrN)结构,基体、HEA和氮化HEA层的平均硬度分别为400、225、1164HV,复合处理后38CrMoAl盐雾试验下6 d后表面开始出现蚀坑,而未经过任何处理的38CrMoAl表面2 d后即出现明显的腐蚀现象.结论 激光熔覆-氮化复合处理能够有效改善38CrMoAl的耐腐蚀性能,中间的软韧型HEA层不仅增加了侵蚀性离子的扩散壁垒,还可作为高硬度表层和基体之间的缓冲介质而避免表面脆化.

    激光熔覆离子渗氮高熵合金38CrMoAl硬度耐腐蚀性能

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    工艺参数对浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光蓝宝石晶片的影响

    黄展亮柏显亭潘继生阎秋生...
    144-155页
    查看更多>>摘要：目的 为了实现蓝宝石晶片的高效超光滑表面加工,提出浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光方法,研究该方法对蓝宝石晶片的加工适应性.方法 搭建了浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光系统,通过单因素实验探究接入电压、工件及抛光盘转速、偏摆移动速度、抛光时间及抛光垫类型对蓝宝石晶片的加工效果,并深入分析负介电泳效应对CMP加工过程的影响.结果 直流介电泳辅助CMP方法可以显著提高蓝宝石晶片的抛光效果,在2000 V的接入电压下,化学机械抛光的材料去除率MRR提高了99.97％,达到了7.53 nm/min,表面粗糙度Ra降低至2.51 nm,工件表面划痕数量明显减少.工件及抛光盘转速、偏摆移动速度的提升都会使抛光MRR和Ra先升后降,带槽的抛光垫对介电泳效应控制磨料起促进作用.各个因素的影响对提高有效磨料数起交互作用,负介电泳效应促使磨料聚集在抛光垫表面,而工件与抛光垫的相对运动促使磨料更新循环.结论 采用接入电压2000 V、工件及抛光盘转速80 r/min、偏摆速度60 r/min,在精抛垫下抛光蓝宝石晶片90 min,可以获得表面粗糙度Ra为0.953 nm的光滑表面.

    介电泳效应化学机械抛光蓝宝石晶片工艺参数抛光垫有效磨料数加工效果

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    复合非浸没流场电解机械复合抛光工具设计及试验研究

    周亮魏颖印峻房晓龙...
    156-166页
    查看更多>>摘要：目的 为了提高电解机械复合抛光时电解液更新交换能力,提高电解机械复合抛光TB2钛合金的表面质量,探究流场对表面质量的影响.方法 提出了复合非浸没流场电解机械复合抛光模式,电解液通过送液装置从抛光间隙侧向和内喷液阴极径向供给到抛光区域.设计了径向内喷液工具阴极,借助计算流体力学软件,模拟工具阴极出液口处流场分布,优选工具阴极出液口分布方案;设计溶解特性试验,通过表面形貌分析,优选NaCl-乙二醇电解液浓度;提出通过设置抬刀距离控制黏性层厚度的方法,探究抬刀距离对抛光后表面质量的影响;通过表面形貌、粗糙度分析,探究复合非浸没流场流速对表面质量的影响.结果 采用五行两列的出液口分布方案后,流场更加均匀;电解液选择1 mol/L NaCl-乙二醇溶液;侧向冲液流速对电解抛光黏性层影响很大,当侧向冲液入口流速为0.8 m/s时,电解预处理表面粗糙度Ra最低为0.158μm,表面质量不均匀;当设置抬刀距离为+100μm、侧向冲液电解机械复合加工时,获得最低表面粗糙度Ra为38 nm的平滑表面,表面存在局部缺陷;在此基础上,进一步补充径向内喷液,在径向内喷液入口流速为0.1 m/s时,表面粗糙度Ra降到25.7 nm,表面质量更均匀.结论 侧向冲液+径向内喷液的复合流场分布均匀,有助于获得高质量的TB2钛合金电解机械复合抛光表面.

    电解机械复合抛光流场表面质量工具设计钛合金

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    Ti6Al4V表面激光渗碳磨削及其强化机理

    邓延生曹长虹陶彦辉孙聪...
    167-174页
    查看更多>>摘要：目的 利用激光渗碳磨技术,研究Ti6Al4V表面性-形协同控制机理.方法 以Ti6Al4V为研究对象,提出了一种高效的加工强化一体化技术——激光渗碳磨削.即对工件表面预涂覆渗碳膏,并置于马弗炉中干燥,形成稳定的固态碳源.采用激光辅热的方式对磨削加工过程进行表面性形协同抗疲劳制造.通过对比实验研究了激光渗碳磨削和传统磨削对Ti6Al4V表面力学性能和加工表面质量的影响.对Ti6Al4V表面微相组成、硬度、耐磨性和表面粗糙度进行表征.探究了激光渗碳合金化对材料磨削去除的正向作用以及磨削热回火对重熔层性能的调节作用.结果 激光辅热足以使磨削表面温度高达1700℃,实现表面主动渗碳,且激光渗碳磨削后,Ti6Al4V表面形成具有均匀树枝状晶和颗粒状碳化物的重熔层,加工表面硬度达到850HV,磨损损失仅为常规磨削的6.7％,表面粗糙度Ra降低22％.结论 激光渗碳磨是一种高效的Ti6Al4V表面性-形协同制造新技术.渗碳重熔层不仅提高了加工表面力学性能,还会影响表层材料的磨削特性,使加工表面更加光整.该技术实现了磨削加工-强化一体化制造,对指导工业生产具有重要的实际意义.

    Ti6Al4V激光渗碳磨削性-形协同控制加工强化一体化

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    利用Ti/Ag中间层实现金刚石与GaN的室温键合

    乔冠中李淑同王越刘金龙...
    175-182页
    查看更多>>摘要：目的 为了实现金刚石与GaN的良好键合,利用Ti/Ag中间层,在室温下开展了多晶金刚石与GaN的键合技术研究.方法 首先,分别在抛光自支撑多晶金刚石晶圆以及GaN晶圆表面,通过磁控溅射依次沉积Ti黏附层、Ti/Ag梯度层以及纳米Ag层,形成Ti/Ag过渡层复合结构.然后通过真空键合系统成功实现了金刚石与GaN键合.通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,对键合前后样品表面进行形貌及结构分析;通过超声扫描显微镜(SAM),以及拉伸力学测试系统,对键合后的键合率以及键合强度进行评价.结果 借助Ti/Ag中间层进行键合,对晶圆表面的粗糙度具有较高容忍度,且在常温下即能实现良好键合,室温键合率达到95.5％.通过拉伸强度测试可知,键合强度达到13.7 MPa.结论 Ag纳米颗粒高的表面活性是实现键合界面常温融合的关键,而Ti底层良好的附着特性,Ti/Ag梯度层的引入以及Ti与Ag之间通过扩散反应形成的金属间化合物,则是提高金刚石与GaN键合强度的关键因素.

    金刚石氮化镓Ti/Ag中间层室温键合金属间化合物

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    基于仿生蛾眼结构制备减反射微晶玻璃

    胡伟尹勇明郝霞孟鸿...
    183-191页
    查看更多>>摘要：目的 采用湿法刻蚀制备减反射微晶玻璃,分析晶化时间对透过率、反射率和形貌的影响.方法 通过熔融法制备得到基础玻璃,调整晶化时间制备得到一系列不同晶粒尺寸(12.2～27.4 nm)的微晶玻璃,将制备得到的基础玻璃及不同晶粒尺寸的微晶玻璃放置在配制好的5％(质量分数)HF、2％(质量分数)SiO2、1.5％(质量分数)BaSO4、2％(质量分数)羧甲基纤维素钠、89.5％(质量分数)H2O的刻蚀液中,在25℃条件下,以40 kHz的超声频率双面蚀刻60 min,通过分光光度计测试刻蚀前后样品的透过率和反射率,利用扫描电子显微镜对刻蚀前后样品的表面和断面形貌进行表征.结果 基础玻璃在500℃核化230 min,665℃晶化135 min后,制备得到微晶玻璃的晶粒尺寸约为25.1 nm,进一步经过湿法刻蚀后,刻蚀深度约为150 nm,蛾眼玻璃透过率最高为98.02％.结论 微晶玻璃经过湿法刻蚀后增透效果明显,对X射线衍射(XRD)、掠入射X射线衍射(GIXRD)、扫描电子显微镜(SEM)的测试结果进行分析可知,微晶玻璃中存在晶体相和残余玻璃相,经过酸蚀处理后,表面能形成以透锂长石晶体和二硅酸锂晶体均匀分布的蛾眼结构,晶体尺寸为12.2～27.4 nm的微晶玻璃进行湿法刻蚀后透过率分布在95.99％～98.02％.

    微晶玻璃湿法刻蚀蛾眼结构晶粒大小透过率晶化工艺

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    丙烯酸树脂添加剂对银纳米线透明导电膜的影响

    欧孝宇张运生李旭陈琛...
    192-198,209页
    查看更多>>摘要：目的 通过丙烯酸树脂共混改性银纳米线溶液,弥补了银纳米线附着力差的缺点.方法 采用不同槽深的线棒在玻璃基底上多次涂覆,制备了含不同丙烯酸树脂添加量的银纳米线透明导电膜,利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透光率/雾度测定仪、非接触式电阻测试仪和百格法分别对银纳米线透明导电膜的表面形貌、表面粗糙度、透光率、雾度、方阻和附着力进行表征和测试,并通过最小二乘法将数据拟合得到银纳米线透明导电膜的透光率和方阻的关系.结果 随着丙烯酸树脂添加量的增加,银纳米线透明导电膜的附着力增强.在线棒槽深相同、丙烯酸树脂溶液添加量≤6％时,随着涂覆次数的增加,银纳米线透明导电膜的透光性下降、雾度上升,方阻逐渐降低;通过数据拟合发现,透光率与方阻的平方呈负相关,采用更大线棒槽深制备的银纳米线透明导电膜有更高的品质因数,在丙烯酸树脂添加量为4％(体积分数)、线棒槽深20μm、涂覆12次时,制备了透光率为84.3％、雾度为2.81％、方阻为28Ω/□的高品质因数银纳米线透明导电膜.结论 丙烯酸树脂溶液可以有效提升银纳米线透明导电膜的附着力,而丙烯酸树脂具有绝缘性,过量添加会增大银纳米线的接触电阻,使银纳米线网络的导电性下降.

    银纳米线丙烯酸树脂棒涂光电性能品质因数附着力

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    化学蚀刻参数对激光粉末床熔化钛合金多孔结构表面残粉去除效果的影响

    石文天韩一凡李建曹尚国...
    199-209页
    查看更多>>摘要：目的 采用超声辅助化学蚀刻的方法,去除激光粉末床熔化(Laser Beam Powder Bed Fusion,L-PBF)技术成形的多孔结构表面残粉,提升多孔结构的表面精度和质量.方法 利用超声辅助化学蚀刻试验平台,探究溶液配比、蚀刻时间、蚀刻温度对粉末去除效果的影响.对比分析不同工艺参数处理后的试件表面形貌、支杆直径、质量变化.结果 超声辅助可以显著提升化学蚀刻后的表面质量;蚀刻温度在30～60℃范围内,试件蚀刻后的尺寸精度最高;采用溶液体积比为HF∶HNO3∶H2O=4∶14∶82,加热温度为50℃,蚀刻9 min,试件的尺寸精度误差可低至0.24％.结论 通过蚀刻时间与溶液浓度的合理配比,可以有效去除试件表面的残粉,提升试件的表面质量,残粉去除率达到了91.9％;通过增加酸性溶液浓度、控制溶液温度,可以将蚀刻效率提升2倍以上,同时达到有效去除残粉和提升蚀刻效率的效果.

    L-PBF钛合金化学蚀刻粉末去除尺寸精度

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    氟硒双掺羟基磷灰石涂层体外矿化性能及抗菌性能研究

    王家琪白玉李婷高元明...
    210-218页
    查看更多>>摘要：目的 制备一种具有抗菌能力和骨骼矿化能力的HA涂层,探究在Se/P(物质的量比)为0.15时,不同掺F量对涂层抗菌能力和矿化能力的影响.方法 采用共沉淀法制备F、Se共掺羟基磷灰石悬浮液(Se-F-HA),经洗涤和过滤将其固含量调整至10％,通过悬浮液等离子喷涂技术(SPS),在医用金属钛表面沉积Se-F-HA涂层,通过XRD、XPS、SEM-EDS对涂层进行表征.以体外矿化实验和抗菌实验评价涂层矿化能力和抗菌能力.结果 XRD表明3种涂层均为HA相,F、Se并未引起HA相变;EDS和XPS表明F、Se成功进入HA晶格,元素并未发生明显氧化.矿化实验表明,随着掺F量的增加,涂层失重减少,形成矿化层速率加快,磷灰石密度增加.矿化5 d后Se-1.5FHA涂层增重0.013 g/cm2,矿化后3种涂层Ca/(Se+P)(物质的量比)值均高于1.67,表明涂层表面吸附Ca2+、PO43-,形成Ca/P(物质的量比)大于1.67的磷灰石层.抗菌实验表明,Se-F-HA涂层对细菌增殖起到明显的抑制作用.结论 F、Se可以促进HA涂层的矿化,F可以有效降低SeHA溶解度.Se-FHA涂层对金黄色葡萄球菌的增殖起到明显抑制作用,相较于HA组,Se-1.5FHA组细菌数量下降了近2个数量级,为骨缺损提供了具有良好抗菌能力和骨骼矿化能力的材料.

    生物涂层氟硒双掺羟基磷灰石矿化性能矿化过程抗菌性能悬浮液等离子喷涂

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    具有病灶治愈功能的淫羊藿苷洗脱涂层修饰血管支架

    柯佑黄楠熊开琴马青...
    219-230页
    查看更多>>摘要：目的 开发一种ICA洗脱涂层,以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为药物递送载体,实现靶向治疗.方法 利用超声雾化喷涂技术在血管支架表面构建ICA洗脱涂层,利用傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、水接触角(WCA)检测仪和场发射扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对涂层的材料学性质进行检测;通过紫外分光光度计(UV-Vis)检测药物释放行为;通过体外溶血率和血小板的黏附与激活实验验证该涂层的血液相容性;通过体外细胞实验进一步评价该涂层的细胞相容性.结果 研究结果显示,涂层构建成功,且ICA的装载并未对PLGA涂层的力学性能产生影响,同时实现了ICA体外至少28 d的持续释放.血液相容性的评价结果显示,该涂层有效减少了血小板的黏附和聚集,且该涂层能够抑制SMCs的异常增殖,促进ECs的黏附、增殖,有效调控巨噬细胞向组织修复型转变.结论 ICA洗脱支架涂层显示出潜在的抗血栓、抗炎、促内皮和抑制平滑肌细胞异常增殖的特性,有望为心血管疾病患者提供一种安全和有效的治疗选择.

    淫羊藿苷药物洗脱涂层促内皮抗炎抗血栓

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