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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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    极地航行船舶防覆冰涂层研究进展

    张祎轩刘涛刘耀虎刘杰...
    1-10页
    查看更多>>摘要：两极地区是未来重要的能源和资源基地.然而,极地长年低温多冰,极大限制了我国对两极地区的科学考察、商业航运和能源开发进程.因此,发展长效稳定的防覆冰技术是推进极地发展战略的关键.系统阐明了船舶在极地航行过程中面临的结冰困境,分析了船舶积冰的类型,总结了目前解决船舶覆冰问题的多种防除冰技术及发展现状,包括主动防除冰技术(机械除冰、超声导波除冰、加热除冰、化学熔融除冰等)和被动防覆冰涂层技术(气体润滑防覆冰涂层、液体润滑防覆冰涂层、"类液体"润滑防覆冰涂层、界面可控断裂防覆冰涂层等),同时对各技术在极地船舶防冰应用中的优缺点和可行性进行了深入分析.展望了船舶装备对特种防冰涂层的关键需求,提出主、被动协同除冰技术是实现极地船舶防覆冰的重要策略.

    极地船舶防冰涂层材料冰黏附

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    激光熔覆铁基合金涂层的研究进展

    李垭焓谭诚香李梦瑶田煜博...
    11-27,66页
    查看更多>>摘要：激光熔覆技术作为一种先进的材料表面改性技术,具有加工效率高、涂层稀释率低且与基体结合强度高、自动化程度高、环境友好等优点.在各类熔覆材料中,铁基合金在成分上与钢铁材料最为接近,且其成本相对较低,近年来在设备零部件表面强化和再制造领域得到广泛应用.结合国内外最新相关研究成果,从材料体系、工艺参数、外场辅助技术等方面对激光熔覆铁基合金涂层的研究进展进行了综述.总结了熔覆材料的选材依据以及铁基自熔性合金粉末、不锈钢粉末、铁基非晶合金粉末、铁基复合粉末等各类材料的特点和应用.系统讨论了激光功率、扫描速度、光斑直径、送粉速率等工艺参数对铁基涂层成形质量和微观组织及性能的影响机制,并介绍了工艺参数优化在高质量熔覆层制备中的应用.同时,论述了超声振动、电磁场、温度场等外场辅助技术在激光熔覆铁基合金涂层中的应用,阐明了外加能场对激光熔覆过程中熔池及凝固组织的作用机理.最后对激光熔覆铁基合金涂层未来的发展方向进行了展望.

    激光熔覆铁基涂层研究进展材料体系工艺参数外场辅助

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    小孔内表面磁力研磨加工技术研究进展

    张博李富柱郭玉琴王匀...
    28-44页
    查看更多>>摘要：磁力研磨加工是提高小孔内表面质量的一种重要光整技术,利用该技术能高效提升小孔类零部件在极端环境下的使役性能.针对小孔内表面的磁力研磨光整加工,按其发展历程对磁力研磨加工技术进行总结,归纳了磁性磨粒研磨、磁针磁力研磨、液体磁性磨具研磨、超声辅助磁力研磨和电解磁力复合研磨等加工方法的技术特点,并分析评述了其局限性.对磁力研磨加工过程中材料去除机理进行了研究,材料主要以微量切削与挤压、塑性变形磨损、腐蚀磨损、电化学磨损等方式去除,材料种类不同,去除机理也不同.其中,硬脆性材料主要以脆性断裂、塑性变形和粉末化的形式去除;塑性材料在经历滑擦阶段、耕犁阶段和材料去除阶段后主要以切屑的形式去除.此外,还对磁力研磨加工过程中的材料去除模型进行了研究,对单颗磁性磨粒材料去除模型和"磁力刷"材料去除模型进行了分析讨论.最后,对磁力研磨加工技术今后的研究发展给出了建议并进行了展望.

    小孔内表面磁力研磨加工材料去除机理材料去除模型

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    建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

    陈惠
    45-54,89页
    查看更多>>摘要：随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验.施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿.综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制:外援型自修复涂层,在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊,当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂,形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底;本征型自修复涂层,其涂层基质对环境因素敏感,在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层,其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层;多重自修复涂层,通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中,使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能.总的来说,自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀,目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中,但仍需要在多个方面进行更加深入的研究,多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向,其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题.

    自修复防腐涂层外援型自修复本征型自修复多重自修复建筑装饰材料

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    5Cr油套管钢在含Clˉ的CO2环境中的腐蚀特性研究

    赵国仙刘冉冉李琼玮杨立华...
    55-66页
    查看更多>>摘要：目的 掌握油气井生产中CO2腐蚀对油套管的影响规律,研究兼顾耐蚀性和经济性的5Cr油套管材料在含Cl−的CO2环境中不同时间下的腐蚀演变规律.方法 采用XRD、XPS、SEM和EDS等技术分析5Cr油套管钢在不同时间下腐蚀产物膜的演变情况,利用丝束电极(WBE)和阻抗测试(EIS)技术对其腐蚀电化学行为进行研究.结果 5Cr油套管钢腐蚀后期的平均腐蚀速率约为初期的1/2,在腐蚀14 d后,腐蚀产物膜中的Cr富集大于30％,Cr、Fe质量比达到较高水平,约为基体的15倍.随着腐蚀的进行,电荷传递电阻和产物膜覆盖引起的电阻增大,电化学反应阻力增大.在腐蚀前期具有局部不均匀性,随着腐蚀的进行,电极腐蚀电位有负移现象,最终分布区间为−0.59～−0.61 V,电极表面阳极电流区域大幅减少.结论 在腐蚀时间延长的条件下,5Cr油套管钢腐蚀产物膜的致密性增加,电荷传递电阻呈变大趋势.在产物膜下的5Cr油套管钢区域,电流发生由阴极向阳极极性转变的现象,产物膜存在的孔隙使5Cr油套管钢基体金属被腐蚀,从而导致阳极电流的出现.表面局部腐蚀电位阳极区的形成和扩展使其有产生点蚀的倾向,但腐蚀产物逐渐沉积在点蚀坑内壁,形成了Cr富集的保护性表面层,原发生点蚀区域由原阳极活性点位转变为阴极区,对其发展起到了抑制作用.

    5Cr油套管钢CO2腐蚀腐蚀产物膜Cr元素富集电化学阻抗谱丝束电极

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    选区激光熔化制备Hastelloy X合金耐腐蚀性能研究

    邢玉涵尹瀛月张建华岳晓明...
    67-79页
    查看更多>>摘要：目的 研究低电流密度下电化学加工过程中选区激光熔化(SLM)制备Hastelloy X合金微观组织结构对其耐腐蚀特性的影响,为抑制低电流密度条件下电化学加工Hastelloy X合金表面杂散腐蚀奠定理论基础.方法 利用配备有电子背散射衍射系统的扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪研究SLM制备和锻造成形的Hastelloy X合金微观结构的差异,对比开路电位和极化曲线的测量结果,确定低电流密度下的ECM最优工艺参数,分析2种成形工艺制备Hastelloy X合金动电位极化曲线中的关键电化学参数,获得低电流密度下ECM过程中微观组织特征对SLM制备和锻造Hastelloy X合金耐蚀性能的影响规律.结果 与商用锻造Hastelloy X合金相比,SLM制备Hastelloy X合金具有精细的晶粒尺寸以及更小的再结晶比例,锻造Hastelloy X合金晶界和晶内析出了大量弥散分布的M23C6型碳化物.在优化的工艺参数条件下,SLM制备Hastelloy X合金在36℃的10％(质量分数)NaNO3电解液中具有较小的自腐蚀电流密度(2.01×10−6 A/cm2)和钝化电流密度(3.01×10−5 A/cm2).结论 SLM制备Hastelloy X合金在电化学加工过程中具有较高的耐腐蚀性能,能有效抑制杂散腐蚀现象,进而达到提高加工精度的目的.通过分析微观组织对SLM制备Hastelloy X合金耐腐蚀特性的影响规律,为电化学加工过程中抑制镍基高温合金的杂散腐蚀现象奠定了基础.

    选区激光熔化电化学加工HastelloyX合金微观结构电化学行为

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    海水拌和混凝土中不锈钢筋早期腐蚀电化学行为研究

    曹文凯郑海兵王艳丽李伟华...
    80-89页
    查看更多>>摘要：目的 研究海水拌和混凝土中不锈钢筋早期腐蚀电化学行为,从而有效解决海水海砂混凝土中的钢筋腐蚀问题.方法 采用压滤法提取了海水拌和水泥浆体孔溶液,监测了孔溶液pH值和氯离子浓度随时间的变化,采用开路电位(OCP)、交流阻抗(EIS)等电化学方法,结合扫描电子显微镜SEM(EDS)、背散射(BSE)形貌观测手段研究了不锈钢筋腐蚀电化学行为,深入分析了不锈钢筋在海水拌合水泥浆体中的钝化动力学过程.结果 尽管在早期304和316L不锈钢筋电位降至负值,均低于−0.35 V,氯离子浓度达到0.7 mol/L,但并未发生活化腐蚀,均可以发生正常钝化现象,海水拌和水泥浆体中316L不锈钢极化阻抗相比对照组(非海水拌合样品)有提升,腐蚀速率更低.随着水泥水化过程的发展,腐蚀电流密度逐渐降低至较低水平,304不锈钢腐蚀电流密度约为0.014μA/cm2,316L不锈钢电流密度低于0.006μA/cm2,展现出较高的耐腐蚀性能.海水拌和水泥浆体的电阻率与对照组浆体有一定差异,但整体相差较小.结论 304和316L不锈钢尽管在早期可以发生正常钝化现象,电化学结果体现出较高的耐蚀性能,但其在服役期的氯离子临界浓度值及脱钝机理需要进一步研究.

    海水海砂混凝土不锈钢腐蚀行为电化学

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    氮气流量对VNbMoTaWNx薄膜作为PEMFC不锈钢双极板改性层性能的影响

    李荣斌黄从发周滔张如林...
    90-98页
    查看更多>>摘要：目的 降低SS316L表面的接触电阻,提高耐腐蚀性能.方法 采用非平衡场磁控溅射离子镀技术在SS316L不锈钢表面制备VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWNx薄膜.使用场发射扫描电镜、XRD衍射仪、XPS光电子能谱仪、电化学工作站、接触电阻测试装置,研究了改性涂层的组成和结构对接触电阻和耐腐蚀性能的影响.结果 扫描电子显微镜结果表明,所有薄膜表面致密且连续、与基体结合良好.随着氮气流量的增加,氮化物相逐渐增多、柱状晶结构减少、薄膜更加致密紧凑.XRD结果表明,未通氮气的高熵合金薄膜具有高熵合金体心立方结构,并沿(110)晶面方向生长.随着氮气流量的增加,氮化物相逐渐增多,薄膜晶体结构开始从体心立方结构转变为面心立方结构.结合XPS分析结果可知,VNbMoTaWNx薄膜表面主要由金属氮化物和少量高熵合金BCC相组成,并且随着氮气流量的增加,金属氮化物相逐渐增多.与单层VNbMoTaW薄膜相比,VNbMoTaWNx薄膜具有更好的耐腐蚀性和导电性能.氮流量为12 mL/min的高熵合金氮化物薄膜具有最优异的综合性能.表面改性后的薄膜接触电阻大幅度降低,在1.4 MPa的压力下,与碳纸的接触电阻仅为12.2 mΩ·cm2,接近美国能源部(DOE)的技术目标.由动电位极化曲线测得VNbMoTaWNx-12 mL/min在模拟PEMFC阴极环境下的腐蚀电流密度为0.040μA/cm2,与SS316L基体相比,薄膜的耐腐蚀性得到了很大提升.在0.6 V恒电位模拟阴极环境下,VNbMoTaWNx-12 mL/min的电流密度稳定在1.01μA/cm2,接近美国能源部1μA/cm2的目标.结论 VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWNx薄膜能显著提高SS316L基体的耐腐蚀性和导电性能.

    质子交换膜燃料电池双极板高熵合金薄膜耐腐蚀性接触电阻

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    4种典型热镀锌板表面钝化膜耐腐蚀性能研究

    黎敏邵蓉王长成郭敏...
    99-110页
    查看更多>>摘要：目的 分析4种热镀锌板钝化膜体系成分,考察不同钝化膜的耐腐蚀性及防腐机理.方法 通过SEM、XPS、GDS、红外光谱、润湿角,分析了4种钝化膜的微观结构和化学成分.通过电化学、中性盐雾、循环盐雾试验,验证了镀锌板钝化膜的耐腐蚀性.结果 耐指纹膜、自润滑膜、全无铬钝化的主体均含Si和O,膜厚约1μm,耐指纹膜中还含有Sn和P,自润滑膜和全无铬钝化中含有较多的P和Sn,三价铬钝化膜主要含有Si、O、Cr、C、P,膜厚仅为0.05μm.4种钝化膜的成分分布与光整坑有较强的对应关系,光整坑中成膜较厚,光整坑外部出现明显的Zn元素强度,说明该处钝化膜较薄,三价铬具有最优的疏水性,全无铬和耐指纹也具有较好的疏水性,自润滑板疏水性较差,三价铬钝化的自腐蚀电流密度为0.97µA/cm2,全无铬、自润滑、耐指纹的自腐蚀电流密度依次为1.6、2.3、2.6µA/cm2.全无铬中树脂交联密度较高,三价铬钝化存在致密的氧化物膜,疏水性较好,对去极化剂的阻隔能力也更强,电荷在界面转移阻力较大,而耐指纹板和自润滑板存在部分孔隙,所以其平面耐腐蚀性稍差.在循环腐蚀过程中,由于存在干湿交替,高盐环境对钝化膜的持续攻击时间较短,故4种钝化膜在循环腐蚀过程中平面处的耐腐蚀性均优于中性盐雾环境中,盐雾结果与电化学结果有较好的一致性.结论 不同表面膜耐腐蚀性有一定区别,三价铬和全无铬具有较优的耐平面腐蚀性和划叉腐蚀性.

    无铬钝化三价铬钝化划叉耐蚀性

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    6-DAS/DMIC对Q235钢在甲醇甲酸介质中的缓蚀协同作用

    何伟刘金彦王佳刘倩...
    111-122,143页
    查看更多>>摘要：目的 研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用.方法 通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的性能与行为,同时利用软件模拟计算缓蚀剂分子的轨道排布与分子动力学,揭示分子结构与缓蚀性能间的联系.结果 该复配缓蚀剂能够抑制Q235钢在甲醇甲酸介质中的腐蚀过程,降低腐蚀速率.缓蚀效率随复配比的提高而增大.在复配比为6-DAS:DMIC=1:8时,失重法测得缓蚀效率最高达到93.98％;通过电化学法获得的缓蚀效率最高达到92.32％,并且通过电位的移动证明其为控制阳极过程的混合型缓蚀剂.表征技术表明,该复配缓蚀剂能有效吸附并在钢表面形成一层缓蚀分子膜层,其可以隔绝腐蚀介质与金属的接触,保护基底金属免受介质的腐蚀.结论 该复配缓蚀剂能够有效降低腐蚀介质对Q235钢的侵蚀作用,实验数据与表征技术相互吻合,证明了该复配缓蚀剂是一种优良的有机缓蚀剂.研究结果为后续开发更高效的绿色缓蚀剂提供了思路和方法.

    缓蚀剂Q235钢腐蚀防护分子吸附协同作用

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