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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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    模拟海洋大气环境下钛铝连接件的电偶腐蚀研究

    董凯辉宋影伟蔡勇韩恩厚...
    11-21页
    查看更多>>摘要：目的 探究海洋大气环境下飞机结构用钛铝连接件的电偶腐蚀行为,分析结构件各位置的电偶腐蚀差异,完善钛、铝金属间的电偶腐蚀机理.方法 通过动电位极化曲线、零电阻电流(ZRA)及中性盐雾试验等,比较浸泡和薄液膜 2 种测试条件对腐蚀过程的影响.利用有限元模拟(FEM)表征电偶作用在钛铝表面的影响范围,并预测各位置的腐蚀程度,最后通过腐蚀形貌和失重试验加以验证.结果 在模拟海洋大气环境下钛及铝合金的阴极反应速率相较于浸泡条件下有所提高,耦合后两金属间的电偶电流密度由浸泡时的 1.52 μA/cm2提升至11.00 μA/cm2,腐蚀形态由局部点蚀凹坑转变为连续网格状腐蚀条纹.另外,钛与铝金属间的电偶电位(Eg=-700 mV,vs.SCE)与阳极铝合金的自腐蚀电位(Ecorr,Al=-680 mV,vs.SCE)接近,两者间较低的电位差使得电偶作用在铝表面的影响距离只有 10～15 mm.结论 钛铝连接件的电偶腐蚀主要集中在与钛直接接触的铝合金交界处,但不同边界位置的腐蚀深度也可能相差 4 倍以上,这主要与电偶作用影响范围内的阴/阳极面积比有关.

    钛合金铝合金电偶腐蚀有限元模拟大气腐蚀薄液膜

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    微弧氧化后Mg-8Li合金表面MgLiAlY-LDHs@GO膜层的生长及耐蚀性能

    周岩吴量汪安汪瑞俊...
    22-33,74页
    查看更多>>摘要：目的 提高 Mg-8Li合金的耐蚀性能.方法 首先在 Mg-8Li合金表面制备微弧氧化膜(MAO),然后使用原位水热法在微弧氧化膜表面原位生长掺杂氧化石墨烯(GO)的四元(MgLiAlY)层状双羟基金属氧化物(LDHs)智能自修复膜层.采用SEM、XRD、FT-IR、EDS、ICP等手段研究MgLiAlY-LDHs@GO膜层的形貌、结构以及成分.通过 EIS、Tafel 以及浸泡试验等研究膜层的耐蚀性能,分析膜层的腐蚀行为,阐释其耐蚀机理.结果 GO的掺杂可以促使LDHs纳米片生长得更加致密,主体层板中具有缓蚀作用的Y3+可以提高涂层的耐蚀性,四元LDHs的生长所需要的Mg2+、Li+、Al3+等离子来源于镁锂合金基体以及微弧氧化膜的溶解,其中Li+也可以促进LDHs纳米片生长得更为均匀细密.膜层的腐蚀电流密度为6.03×10-7 A/cm2,比MAO膜层降低了1个数量级,提高了镁锂合金的耐蚀性能.结论 GO的负载使LDHs的耐蚀性能和膜层稳定性均有一定程度的提升,引入稀土元素Y会改变LDHs的骨架,造成晶格畸变,使得LDHs微观形貌呈现褶皱状,剩下部分以Y(OH)3形式存在于涂层表面,可进一步提高膜层的耐蚀性能和稳定性.

    镁锂合金微弧氧化层状双羟基金属氧化物氧化石墨烯耐蚀性能自修复膜层

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    终电压对铝合金Mo和V黑色微弧氧化膜形成过程的影响

    刘圆敬刘丹单大勇韩恩厚...
    34-42页
    查看更多>>摘要：目的 以钼酸盐和钒酸盐为着色剂,探究终电压对黑色微弧氧化膜形成过程的影响.方法 在六偏磷酸钠和硅酸钠的微弧氧化体系中,添加NH4VO3和Na2MoO4 作为着色剂,在清洁的 6063 铝合金表面获得不同终电压下的微弧氧化膜,通过SEM、XRD、XPS分析膜层的形貌、结构和成分,通过色差仪和紫外可见分光光度计表征膜层的颜色特性和吸光率,通过极化曲线和电化学阻抗谱分析膜层的电化学性能.结果 膜层的主要成分为O、Al、P、Si、Mo、V,其中Mo、V以MoO3、MoO2、V2O5、V2O3 的形式存在.当终电压从350 V提高至550 V时,微弧氧化膜层的微孔变得少而大,颜色由褐色逐渐变为黑色,L从65.01减小到22.63,对可见光(波长250～800 nm)的吸收率从69.4%增至96.5%以上,膜层厚度和粗糙度从4.00、0.55 μm分别增至 35.00、2.41 μm,自腐蚀电流密度降至1.48×10-6 A/cm2,自腐蚀电位(vs.SCE)正移至-0.07 V,阻抗值大幅提高,达到2.48×105 Ω·cm2.结论 NH4VO3、Na2MoO4 是铝合金黑色微弧氧化的有效着色剂,反应生成的V2O5、V2O3、MoO3、MoO2是膜层呈现黑色的根本原因,随着终电压的升高,膜层吸光率和耐蚀性均提高,氧化膜的完整性对膜层性能的影响显著.

    铝合金黑色微弧氧化耐蚀性着色机理吸光率电化学

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    添加Al(NO3)3对镁合金表面水滑石蒸汽涂层耐蚀性能的影响

    马言耀潘仕琪张芬崔蓝月...
    43-55,74页
    查看更多>>摘要：目的 研究原位蒸汽法制备层状双金属氢氧化物(LDH)的反应机理,以及添加 Al(NO3)3 对 AZ91D镁合金表面水滑石蒸汽涂层耐蚀性的影响和耐蚀机理.方法 在蒸汽源中添加不同浓度的Al(NO3)3,以提供Al3+,采用原位蒸汽法在150℃下进行5 h水热反应,在AZ91D镁合金表面制备水滑石蒸汽涂层.使用XRD、FT-IR、SEM、EDS 等测试手段对水滑石蒸汽涂层进行表征,通过动电位极化、电化学阻抗和盐雾试验,研究水滑石蒸汽涂层的生长机理及腐蚀机理.结果 基于不同浓度梯度的 Al(NO3)3,在 AZ91D 镁合金表面成功制备了水滑石蒸汽涂层,涂层的主要组成物相为 Mg(OH)2、Mg-Al-NO3-LDH、Mg-Al-CO32-LDH.Al(NO3)3/LDH相较于未添加Al(NO3)3得到的LDH,其生长均匀、结构致密,耐腐蚀性能由大到小的顺序为LDH-100、LDH-200、LDH-50、LDH-20、LDH、AZ91D镁合金.水滑石蒸汽涂层的腐蚀产物主要为Mg(OH)2、MgCO3.结论 在添加 100 mmol/L的Al(NO3)3作为蒸汽源时,充足的Al3+保证了合成结构致密水滑石的需要,副产物最少,且耐蚀性最好.最后,讨论了水滑石蒸汽涂层的生长机理和腐蚀机理.

    镁合金水滑石原位蒸汽法耐蚀性能成膜机理

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    甘油磷酸钙浓度对钛合金MAO涂层性能的影响

    肖水清秦晋王学禹赵融芳...
    56-64页
    查看更多>>摘要：目的 提高医用钛合金的生物活性.方法 在含葡萄糖酸钙(CaGlu2)、葡萄糖酸镁(MgGlu2)、植酸钠(Na12Phy)和磷酸(H3PO4)的基本溶液中,分别添加8、10、12 g/L甘油磷酸钙(Ca-GP),采用MAO方法在Ti-6Al-4V表面制备3 种涂层.使用SEM、EDS、XRD、XPS和AFM检测涂层表面形貌、化学成分、物相结构、元素存在状态和表面粗糙度,并测试涂层的接触角、结合强度以及体外生物活性.结果 经过MAO处理后,钛合金表面可成功生长出多孔陶瓷涂层,Ca-GP参与了MAO涂层形成.当Ca-GP的质量浓度为8 g/L时,涂层非常粗糙,Ca和Mg的原子数分数分别为 7.56%和1.74%.随着Ca-GP浓度的增加,微孔均匀性变好,表面微裂纹减少,且钙磷原子比(Ca/P)显著提高.在含8、10 g/L的Ca-GP溶液中,制备的涂层以Ti、锐钛矿和金红石型TiO2组成为主;在 12 g/L的Ca-GP溶液中生成的涂层,Ca/P原子比可达1.77,含有TiP2O7、Mg3(PO4)2和少量HA.Ca-GP能显著增加涂层的粗糙度,且稍微增加涂层与基体之间的结合强度.接触角测试结果表明,Ca-GP能明显改善涂层的亲水性.结论 随着Ca-GP浓度增加,涂层中钙含量增加,表明钙离子通过扩散进入 MAO 涂层中.在含 12 g/L Ca-GP 溶液中制备的涂层,含 TiP2O7、Mg3(PO4)2和HA,且Ca/P原子比与HA中的Ca/P原子比接近.模拟体液中浸泡试验结果表明,添加 12 g/L Ca-GP制备的MAO样品,表面形成了大量颗粒状HA,表现出优异的体外生物活性.

    钛合金微弧氧化钙磷比HA生物活性

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    6063铝合金中性无铬转化膜制备及膜层性能分析

    穆松林郭加林欧云才杜军...
    65-74页
    查看更多>>摘要：目的 提高铝合金微小器件的耐蚀性,开发一种条件温和可控的转化膜成膜工艺.方法 采用中性无铬转化工艺,在 6063 铝合金表面制备转化膜.通过研究NaF、NH4HF2、KMnO4、十二烷基硫酸钠(SDS)和没食子酸等几种添加剂对转化膜外观与耐蚀性的影响,确定NH4HF2 为最佳添加剂.采用电化学方法分析膜层的耐蚀性,用SEM和EDS分析表面形貌及元素组成,并采用XRD和XPS表征膜层晶态结构和化合物组成.基于检测结果,简要分析转化膜的成膜过程.结果 最终得到了中性转化处理的最佳成膜工艺为EDTA-2Na 8.0 g/L,单宁酸 1.0 g/L,Na2WO4 6.0 g/L,H2ZrF6 4.0 g/L,NH4HF2 3.0 g/L,pH 6.6,成膜温度为30℃,成膜时间为15 min.该工艺所制备的转化膜外观致密均匀,颜色为浅黄色.电化学测试结果表明,转化膜具有良好耐蚀性,自腐蚀电流密度由基体铝合金的 16.22 µA/cm2下降为转化处理后的0.87 µA/cm2.EDS能谱分析结果表明,膜层主要由Al、C、F、O、Na、Zr和W元素组成.XRD结果显示,膜层中含有Na3AlF6 晶体.XPS分析结果表明,膜层中还含有Al2O3、AlF3、WO3、ZrF4以及金属有机络合物.结论 采用中性转化处理工艺,可以在 6063 铝合金表面制备有色均匀、耐蚀性良好的转化膜,膜层主要由 Al 的难溶化合物组成.

    铝合金中性无铬转化膜性能分析耐蚀性成膜过程

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    5056铝箔表面新型三价铬转化膜的形成过程及影响因素

    左浩越李铭昊闫江蓉魏翔...
    75-84页
    查看更多>>摘要：目的 提高5056 铝箔的耐腐蚀性能,探究新型三价铬转化膜的形成过程和主要影响因素.方法 在自主研发的新型三价铬转化液中对5056 铝箔进行表面处理,通过改变镀膜时间、镀液pH、镀液温度来调控转化膜的结构和性能;通过重铬酸钾点滴测试、电化学测试、接触角测试、中性盐雾试验,对新型转化膜的耐腐蚀性能和表面特性进行表征;采用超薄切片辅助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱对膜层的结构和成分进行分析.结果 在优化工艺条件下,可在 5056 铝箔表面获得一层厚度约为 80 nm、具有较强疏水特性的化学转化膜,其主要成分为TiO2、ZrO2、Al2O3、Cr(OH)3;经过三价铬转化膜处理后,在中性盐雾试验进行1 632 h后未观察到5056铝箔试样出现明显腐蚀迹象,也未发现三价铬向六价铬的转变.结论 采用新型三价铬镀膜处理可以大幅提高 5056 铝箔在含NaCl环境中的耐腐蚀性能,随着镀膜时间的延长,合金表面先后经历转化膜的形核、稳定生长、开裂起皮、再生长与开裂起皮动态平衡等 4 个阶段,当转化膜稳定生长并完全覆盖合金表面时,其耐腐蚀性能最好.

    铝合金铝箔三价铬转化膜耐腐蚀性能

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    激光表面织构技术调控材料摩擦学性能的研究进展

    李文轩段海涛李国政詹胜鹏...
    85-101,157页
    查看更多>>摘要：表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一.近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用.综述了激光表面织构的最新进展及应用,讨论了目前激光表面织构技术存在的问题及解决方法,总结了 3 种不同加工原理下的激光处理方法存在的问题,包括形状参数难控制、精度较差及灵活性较低等,并介绍了液相辅助加工技术在激光表面织构技术中的应用,同时分析了不同工艺参数包括密度、形状及深度等对材料摩擦学性能的影响.综述了激光表面织构技术复合涂层技术的研究现状,其中激光表面织构与非金属或金属涂层复合,包括氧化石墨烯填充PTFE涂层复合激光表面织构、复合热丝化学气相沉积增强激光表面织构、复合电液雾化增强激光表面织构及复合激光熔覆技术增强激光表面织构.总结了激光表面织构技术结合不同润滑技术对材料摩擦学性能的影响.最后展望了激光表面织构在各个领域的未来发展方向.

    激光加工表面织构摩擦性能涂层复合工艺参数

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    医用介入导丝用疏水和亲水涂层的研究进展

    李涛马迅刘平王静静...
    102-116页
    查看更多>>摘要：医用介入导丝被广泛应用于各类介入手术,是目前经皮冠状动脉成形(PTCA)术及经皮血管成形术(PTA)中常用的医疗器械之一.在医用介入导丝表面添加亲水或疏水涂层,可以减小导丝在临床应用中的组织摩擦和组织损伤,有效提高导丝的通过性、抗菌性和生物相容性,减少炎症.综述了近年来国内外医用介入导丝亲水和疏水涂层材料,介绍了这些涂层的机理、附着力优化、抗菌修饰等方面内容,重点介绍了聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚对二甲苯等涂层材料体系的研究进展,介绍了不同材料体系在医用导丝亲水和疏水涂层的作用机理和实际应用,同时介绍了亲疏水涂层的制备工艺,重点阐述了层层自组装、紫外光接枝、等离子体接枝和化学气相沉积等制备方法的可操作性、优势和劣势.最后在总结前人研究成果的基础上,对医用介入导丝涂层的现状及面临的问题进行了探讨,并对医用介入导丝涂层的发展方向及提高涂层综合性能等方面进行了展望.

    医用介入导丝润滑性亲水涂层疏水涂层表面改性抗菌抑菌

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    仿生侵蚀介质对滚刀/大理岩滚动摩擦磨损行为的影响

    杨康辉吴志鑫苏叶茂刘少锐...
    117-126页
    查看更多>>摘要：目的 对比去离子水和仿生侵蚀介质2 种工况下,滚刀/大理岩摩擦副在不同法向载荷作用下的滚动摩擦磨损行为,阐明仿生侵蚀介质对大理岩破碎去除和滚刀磨损的影响规律和作用机制,为化学手段辅助提升全断面隧道掘进机(TBM)破岩效率提供参考.方法 表征自制仿生侵蚀介质对大理岩和H13 钢滚刀的腐蚀性,基于自制滚压破岩模拟试验机研究滚刀/大理岩摩擦副的滚动摩擦磨损行为.结果 仿生侵蚀介质对滚刀无明显腐蚀性,但会诱导大理岩表面产生次生裂隙和溶蚀孔,弱化岩石表面的力学性能.在法向载荷为45、75、105 N时,相较于去离子水工况,在仿生侵蚀介质工况下大理岩的磨损体积分别提高了25.3%、9.3%、17.5%,滚刀破岩比能分别下降了 28.3%、11.4%、20.0%.在法向载荷为 45 N时,岩石表面的破坏形式主要为矿物颗粒破碎剥落.在法向载荷为75 N时,岩石的去除量明显增大,表面形成了密实核.在法向载荷为 105 N时,岩石表面发生显著开裂和去除现象.结论 仿生侵蚀介质能促进大理岩的破碎和去除,降低滚刀磨损和破岩比能.仿生侵蚀介质的作用受到岩石破坏形式的影响,在法向载荷较低时,岩石表面破坏形式以矿物颗粒剥落和密实核形成为主,仿生侵蚀介质仅作用于岩石表层,其效果有限;在法向载荷较高时,岩石表面会产生裂纹和开裂,有利于仿生侵蚀介质向岩石内部的渗透,刀具的破岩效率显著提高.

    TBM滚刀大理岩仿生侵蚀介质滚动法向载荷摩擦磨损

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