中国表面工程

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张伟，吉小超，魏敏，徐滨士

中国表面工程. 2014, 27(3): 1-9.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.001

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为了科学评价再制造技术发展现状和竞争力，对再制造关键技术进行了分类、梳理和分析。采用文献计量学方法，重点分析了与废旧机电产品再制造相关的11项技术的国内外科技文献（SCI、CNKI）发文及专利申请情况，评价了再制造技术研究热点与趋势、研究水平和领先国家的技术发展态势。结果表明，再制造技术研究论文年均增长率达14.0%，专利年均增长率达27.8%。国外再制造技术热点主要集中在绿色清洗、无损检测与寿命评估、激光熔覆修复成形等，我国多集中在无损检测与寿命评估和修复成形两方面。我国再制造技术研究论文总体水平与发达国家还有较大差距，但部分再制造关键技术取得突破，已形成我国“尺寸修复、性能提升”的技术特色。我国在未来再制造技术体系构建中，应加强3类技术的协调发展，重点研发增材再制造技术、高效表面修复技术、智能先进涂层修复技术、绿色清洗技术以及无损检测与评估技术。

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沉积时间对钼薄膜结构和热疲劳性能的影响

朱晓岗，王波，张丽霞，于敦波，杨远飞

中国表面工程. 2014, 27(3): 10-14.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.002

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研究了等离子喷枪采用3个送粉位置时距离喷嘴90 mm处YSZ粒子的熔化状态（包括粒子温度及速度、粒子粒度分布、粒子撞击基体后的扁平形貌），其中送粉位置1和2为枪外送粉，送粉孔轴线距离喷嘴端面分别为9 mm和3.5 mm，送粉位置3为枪内送粉，送粉孔轴线距离喷嘴端面5 mm。结果表明，送粉位置沿等离子射流逆流方向移动时（分别对应送粉位置1、2和3），粒子熔化效果明显增强，粒子扁平化程度提高；涂层中未熔颗粒和孔隙百分比由33.25%减小至10.13%，涂层结合强度由16.25 MPa增加至37.25 MPa，涂层表面剥落20%时经历的热震次数由35次增加至130次；采用送粉位置3时，喷涂功率33.60 kW，低于其他送粉位置的电弧功率（46.75 kW），实现了低功率制备高性能YSZ涂层。

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Cu₂O/TiO₂/Pt复合薄膜的制备及其性能

余彬，王红霞，梁伟，张王刚

中国表面工程. 2014, 27(3): 15-19.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.003

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为了降解环境污染物，通过磁控溅射的方法在玻璃基底上溅射沉积Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光谱仪(UVvis)和光致发光光谱仪(PL)对复合薄膜的表面形貌和光学性能进行分析。通过可见光下对甲基橙溶液的光催化降解试验研究了薄膜的光催化活性。结果表明： Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜共有3层，从下到上依次为Pt层、锐钛矿型TiO2层和Cu2O层。薄膜表面平整致密，由形状规则的球形颗粒组成。Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜的光催化活性高于Cu2O/TiO2复合薄膜的和纯TiO2薄膜的光催化活性。光催化活性的提高是由于Pt层的存在进一步抑制了光生电子与空穴的复合，延长了光生载流子的寿命，提高了量子产率，进而有效地改善了薄膜的光催化活性。

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316L不锈钢表面溶胶-凝胶法制备TiO₂薄膜

王军，刘莹，刘小龙

中国表面工程. 2014, 27(3): 20-24.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.004

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为提高316L不锈钢的生物相容性，采用溶胶-凝胶法在316L不锈钢上制备了TiO2薄膜，研究了改性前后316L不锈钢的耐腐蚀性及血液相容性。采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）表征了退火温度对TiO2微观结构的影响；采用电化学工作站测试了涂覆TiO2薄膜前后材料在模拟体液中的耐腐蚀性能；基于接触角测试结果，研究了退火温度对TiO2薄膜亲/疏水性能的影响，计算了TiO2薄膜的表面能及薄膜材料与血液的界面张力。结果表明： 400 ℃和500 ℃退火的TiO2薄膜晶化为完整的锐钛矿结构，表面结构致密，接触角分别为76.9°和80.1°，在模拟体液中的自腐蚀电流分别为4.04 μA/cm2和6.33 μA/cm2，与血液间的界面张力远小于316L不锈钢。锐钛矿结构的TiO2薄膜具有良好的耐腐蚀性及血液相容性。

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AISI 316L奥氏体不锈钢空心阴极放电离子源渗氮技术

李杨，徐惠忠，邱剑勋，徐久军，王亮

中国表面工程. 2014, 27(3): 25-30.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.005

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采用双层圆筒不锈钢板组成空心阴极电极结构，作为奥氏体不锈钢渗氮的等离子体源。对AISI 316L奥氏体不锈钢分别进行常规直流离子渗氮和空心阴极等离子体源渗氮处理试验。氮化温度均为450 ℃，氮化时间为4 h。采用X射线衍射仪、金相显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析表征氮化试样。结果表明：空心阴极等离子体源渗氮能够有效处理AISI 316L奥氏体不锈钢，可在表面制备5 μm厚的γN相氮化层。与传统离子渗氮相比，氮化表面硬度均一，粗糙度较低，特别是边缘效应明显降低。γN相氮化层的耐蚀性能优异，且减摩效果较好。

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活性屏与工件的距离对40Cr钢活性屏离子渗氮行为的影响

郭俊文，田林海，林乃明，唐宾

中国表面工程. 2014, 27(3): 31-37.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.006

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为提高40Cr钢的抗磨及耐蚀性能，用304不锈钢冲孔板制成的活性屏对 40Cr钢进行离子渗氮 (ASPN)处理，研究了活性屏与工件的距离对渗层组织结构和性能的影响，并与普通直流离子渗氮(DCPN)进行了比较。用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、辉光放电光谱仪(GDOES)、显微硬度计、往复摩擦磨损试验机和电化学工作站对渗层组织、相成分、硬度、耐磨及耐腐蚀性能进行分析。结果表明：经不锈钢活性屏离子渗氮处理后，试样表面得到了致密均匀的渗氮层，渗层主要由εFe23N、γ′Fe4N和CrN相组成，且随着试样与活性屏距离从10 mm、20 mm增加到30 mm，对应的渗层厚度从6 μm、4.7 μm减小到3.5 μm。经氮化处理后，40Cr钢的耐磨性和耐腐蚀性都有显著的提高， ASPN处理后试样的耐腐蚀性较DCPN有明显的提高。

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Y₂O₃-CeO₂稀土氧化物对激光熔覆生物陶瓷涂层中HA的影响

蒋海兵，刘其斌，张玲琰

中国表面工程. 2014, 27(3): 38-42.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.007

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为降低激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力，提高涂层与基材的结合强度，选用宽带激光熔覆方法，在TC4合金表面制备一层含HA和βTCP的梯度活性生物陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对在体外模拟体液中浸泡14 d后的涂层进行形貌和相组成的研究。结果表明：当Y2O3质量分数为0.6%，CeO2质量分数分别为0%，0.2%，0.4%和0.6%时，生物陶瓷涂层在SBF中浸泡14 d后，基材与涂层之间呈良好的冶金结合；涂层表面都有白色球状颗粒生成；且涂层当中HA的生成量各不相同。当CeO2质量分数为0%时几乎不生成HA，为0.2%时HA的生成量最大，而后随着CeO2的含量增加HA生成量减少。说明当Y2O3质量分数为0.6%，CeO2的含量为0.2%时，生物陶瓷涂层具有较好的生物活性。

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Si/Zr质量比对SiC/ZrC涂层微观结构及其抗氧化性能的影响

刘树仙，董志军，张贤，朱辉，朱传佳，李轩科

中国表面工程. 2014, 27(3): 43-49.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.008

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采用反应熔体浸渗工艺在C/C复合材料表面制备了SiC和SiC/ZrC抗氧化涂层，并利用XRD、SEM和EDS等分析手段研究了浸渗粉料中Si/Zr质量比对抗氧化涂层的相组成和微观结构的影响，考察了SiC和SiC/ZrC涂层在1 400 ℃静态空气气氛中的抗氧化性能，初步探讨了SiC/ZrC涂层的抗氧化机制。研究结果表明，随着浸渗粉料中Si/Zr质量比由4.5∶1.5降至2∶4，制得的SiC/ZrC涂层表面涂层致密性呈现先增后降的趋势，而涂层厚度则逐渐减小。当Si/Zr质量比为3∶3时，制得SiC/ZrC涂层C/C复合材料表现出优良的抗氧化性能，在空气气氛中1 400 ℃氧化6 h后增重0.5 %左右，而SiC涂层C/C复合材料在相同条件下氧化5 h后失重率达到26.71%。SiC/ZrC涂层优异的抗氧化性能与其表面形成的一层致密、连续的ZrSiO4SiO2ZrO2玻璃膜有关。

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纯镁超声微弧氧化-HF-Na₂SiO₃复合处理对生物涂层的影响

李慕勤，刘江，蔡丁森，赵永辉，苑宇琦

中国表面工程. 2014, 27(3): 50-56.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.009

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为调控纯镁微弧氧化生物涂层的降解速度和生物活性，分别对纯镁超声微弧氧化涂层进行Na2SiO3和HFNa2SiO3处理，通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、涂层附着力自动划痕仪、销盘式摩擦磨损试验机及电化学腐蚀工作站等对涂层进行检测分析，研究两种处理对微弧氧化膜组织结构和性能的影响。结果表明：经不同处理后涂层表面孔隙减少，生成新相SiO2，并使生物相容性好的MgSiO3相得到提高；此外，HFNa2SiO3处理还生成了生物相容性好的新相MgF2。HFNa2SiO3处理制得的涂层比Na2SiO3处理制得的涂层更加均匀致密，孔隙填充更好。两种处理制得的涂层均与基体结合良好，耐蚀性能均得到提高。

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葡萄糖酸钠络合剂Ca-P电解液体系对陶瓷膜表面形貌的影响

石茂林，李洪友，刘晓梅

中国表面工程. 2014, 27(3): 57-64.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.010

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采用葡萄糖酸钠络合剂CaP电解液体系，在纯钛表面微弧氧化制备了生物钙磷陶瓷膜，研究了电解液组分对陶瓷膜表面形貌、孔隙率、孔隙密度、孔径尺寸的影响规律。通过扫描电子显微镜(SEM)、图形处理软件(ImageJx)分析了陶瓷膜表面形貌。结果表明： NaOH浓度对陶瓷膜孔隙率影响极差达17%，NaOH浓度较低时，为单次击穿烧结孔隙结构，NaOH浓度升高，陶瓷膜为反复涂覆烧结而成；改变Ca、P元素电解质浓度能够改善电解液电导率，孔隙率为20%~33.3%，浓度适中时表面呈现火山口状结构；葡萄糖酸钠浓度对于陶瓷膜形貌影响较小，孔隙率大于30%，多呈火山口状孔隙结构。葡萄糖酸钠为络合剂钙磷电解液体系制备的陶瓷膜表面性能与常用络合剂性能相近，具有环保与替代意义。

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医用钢316L表面制备TiC/Ni涂层的反应喷涂锻造工艺

陈大智，何剪太，张阳德，陈威，苏宏艺，高一翔

中国表面工程. 2014, 27(3): 65-70.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.011

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为使粉末反应喷涂技术实用化，提出并研究了反应喷涂锻造工艺。将Ti、C粉按化学计量配制，并加入少量Ni，混合后压成棒材作为喷涂材料。以铝包镍为过渡层，采用陶瓷棒喷枪，进行氧乙炔火焰反应喷涂锻造工艺试验，在316L钢板表面制备了TiC/Ni金属陶瓷涂层。工艺参数为：基体预热温度300~400 ℃，乙炔压力0.12~0.13 MPa，乙炔流量0.7~0.8 m3/h，氧气压力0.4~0.5 MPa，氧气流量1.3~1.4 m3/h，空气压力0.4~0.8 MPa，喷涂角度90°，喷涂距离100~150 mm。涂层经锻造气孔减小，与基体结合紧密，耐磨性能提高。实测锻造涂层的弹性模量147.79 GPa，基体弹性模量202.99 GPa。锻造试样涂层在不同载荷下的维氏硬度为541 HV0.1、542 HV0.2、499 HV0.5，能够满足作为植入件的硬度要求。

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启闭机活塞杆表面超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的性能

赵坚，陈小明，吴燕明，王莉容，伏利，马红海

中国表面工程. 2014, 27(3): 71-75.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.012

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采用超音速火焰热喷涂技术在启闭机活塞杆材料40Cr钢表面制备WC10Co4Cr涂层，通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段对涂层的基本性能进行了研究并与基材的性能进行了对比分析。结果表明：涂层的显微硬度为1 330 HV0.3是基体的3.9倍，摩擦因数小于基体，其耐磨性能达到基体的145倍，涂层的耐腐蚀性能较基体也有大幅提高，并且涂层致密度高孔隙率低于0.45%，与基体之间的结合强度高于70.37 MPa。将涂层应用于活塞杆表面可以大幅提高其表面性能，特别是耐磨性能及耐腐蚀性能，使得活塞杆的使用寿命提高为常用电镀铬的3倍以上。

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磁场下W-20Cu复合材料的干摩擦学性能

王凤梅，谢敬佩，李炎，王爱琴，马窦琴，刘舒

中国表面工程. 2014, 27(3): 76-80.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.013

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采用水热合成法制得纳米WCu复合粉末，并在1 050 ℃经热压烧结制备出W20Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了W20Cu的组织形貌、磨损形貌及磨屑，并在室温下与7075铝合金配副进行磁场干摩擦磨损试验。结果表明：水热合成热压烧结法制得的W20Cu复合材料的硬度达215 HB，电导率为45% IACS。不加磁场时，W20Cu复合材料销磨损面黏附较厚的高含Al层，磨屑呈螺旋状，磨损机制主要为粘着磨损；随着磁场强度的增加，黏附层变薄，销的磨损程度略微减弱而环的磨损加剧，摩擦副的摩擦因数有减小趋势，磨屑逐渐呈细小的碎片状及粒状，磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损。

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热处理对铁基TiC复合涂层的组织及磨损性能的影响

张发云，贺定勇，蒋建敏，邓冬

中国表面工程. 2014, 27(3): 81-85.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.014

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采用电弧喷涂技术在低碳钢Q235基体上制备铁基TiC复合涂层，利用箱式电阻炉对涂层进行400、500、600、700和800 ℃的热处理，研究其对铁基TiC复合涂层组织和磨粒磨损性能的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的显微组织结构、磨损表面和相组成进了分析和研究。结果表明：热处理对FeTiC复合涂层的组织、硬度和耐磨性有显著影响，500~700 ℃热处理能够改善电弧喷涂铁基TiC涂层的耐磨性；500 ℃热处理后的涂层具有较好的耐磨损性能；随着热处理温度的增加，涂层中出现更多的氧化物相，涂层的磨损机理由犁沟切削和脆性脱落逐步转化为以脆性脱落为主。

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铁基硬面堆焊药芯焊丝的开发及应用

刘振英，张丽

中国表面工程. 2014, 27(3): 86-94.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.015

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为解决水泥、电力、冶金、矿山等行业立磨、辊压机、耐磨板等耐磨部件的耐磨损问题，对铁基硬面堆焊药芯焊丝进行了研究。通过调整药芯焊丝中碳、铬含量以及一种或多种强化合金元素种类与含量，制备了碳含量4%~6%，铬含量20%~35%，其他合金元素含量小于10%的铁基硬面堆焊合金，分析了堆焊合金显微组织和硬度，对合金中硬质碳化物面积百分比、碳化物尺寸进行了定量分析，对堆焊合金的耐磨性进行了试验。结果表明：堆焊合金的主要组织为初生碳化物(Cr，Fe)7C3、共晶碳化物(Cr，Fe)7C3、残余奥氏体及少量其他碳化物；随合金中初生碳化物的增加，合金硬度和耐磨性增加，但碳化物过多时，硬度继续增加，耐磨性反而下降；适量合金元素Nb、Mo等的加入，在合金中以固溶体和细小弥散分布的硬质相的形式存在，有利于提高合金的耐磨性。通过配方设计和应用试验，成功开发出6种硬面堆焊用药芯焊丝。

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有机氟硅烷对玻璃表面的浸润改性

李青柳，刘铭，马栋，王波

中国表面工程. 2014, 27(3): 95-100.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.016

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为研究有机氟硅烷对玻璃表面润湿性的影响，利用1H,1H,2H,2H全氟癸基三乙氧基硅烷对普通玻璃表面进行化学修饰，在玻璃基体表面形成含有-CF3的强疏水性基团。通过控制试验温度和处理时间，研究了不同处理条件下玻璃表面的疏水效果的变化趋势。通过对玻璃表面进行不同程度的打磨处理，研究了玻璃表面粗糙度对表面接触角的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、表面粗糙度测试仪和红外光谱（FTIR）对玻璃表面处理后形貌、粗糙度和化学结构进行了观察和表征，利用表面接触角仪测定了不同处理条件后玻璃表面的接触角。结果表明，浸润时间与温度的增加在一定范围内均可提高玻璃表面疏水性，且表面粗糙度的增加有利于疏水性能的提高。最终通过将表面粗糙化与表面化学修饰相结合，使玻璃表面获得优异疏水性能，表面接触角最高可达到127.9°。

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退役工程机械产品再制造绿色性评价

邓乾旺，罗井知，王长文，罗正平

中国表面工程. 2014, 27(3): 101-107.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.017

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退役工程机械产品再制造不仅延续了产品的生命周期，而且有利于资源再利用及生态环境保护，并具有巨大的经济价值。目前对回收后的退役产品的绿色性评价研究多将环境和经济因素进行分开评价，将两个因素合并成一个统一评价尺度量值的研究较少。以某工程机械企业再制造过程为研究对象，提出多属性效用决策方法构建绿色性评价的多目标决策模型，采用总效用值对绿色性进行度量。运用生命周期评价、生命周期成本的集成思想建立了绿色性评价指标体系，包括资源、生态环境、人因和经济等方面因素。最后，通过实例分析了退役产品再制造修复方案的绿色性效用值计算过程。该方法模型可为再制造企业选择最优的处理方案以及再制造加工工艺提供决策支持。

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油水体系中碳钢腐蚀磨损行为研究取得重要进展

李曙

中国表面工程. 2014, 27(3): 108-108.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9289.2014.03.018

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