《中国表面工程》2007年第2期

表面工程系统接触力学模型；用于材料表面改性的空气介质阻挡放电发射光谱研究；适用于渗碳齿轮齿面修复的激光熔覆铁基自强化合金及其性能研究；等离子体电解氧化过程中参数控制模式分析；氧化铝增强无机硅酸锌耐蚀抗磨涂层的研究     

脉冲放电强度对磁控溅射Cr薄膜微观结构的影响

在脉冲非平衡磁控溅射环境中,通过提高脉冲靶电压(分别为600、700及800 V)使工作气体Ar获得3种不同强度的异常辉光放电状态(单脉冲峰值靶功率密度分别为10、30及70 W/cm2),并分别制备Cr薄膜.利用SEM、AFM、XRD及TEM等方法研究、比较了非平衡磁控溅射Cr薄膜的微观结构在不同Ar气脉冲异常辉光放电强度条件下的差异.结果表明,随Ar气脉冲异常辉光放电强度的增强:Cr薄膜沉积速率显著提高,薄膜表面粗糙度略有增大,但表面颗粒未出现长大现象,且尺寸均匀、细小,择优生长的Cr(110)晶面的衍射峰强度明显降低,结晶效果逐渐降低.不同异常辉光放电强度条件下制备的Cr薄膜均以柱状方式生长,微观组织呈现出纳米级尺度的晶粒(直径5 ～ 10 nm)镶嵌式分布的形态.     

低温等离子体表面改性高分子材料研究进展

综述了低温等离子体技术的最新进展,指出目前最具开发潜力的低温等离子体有大气压下辉光放电等离子体和介质阻挡放电等离子体。经低温等离子体处理的高分子材料表面发生多种物理和化学变化,例如产生刻蚀、形成致密的交联层以及引入极性基团,使材料的亲水性、粘结性、生物相容性等得到改善,故低温等离子体处理技术广泛用于高分子材料的表面改性,重点介绍了低温等离子体在医用高分子材料、合成纤维材料、薄膜材料中的研究概况和进展。     

改性钠磷酸盐无机树脂铸造粘结剂性能研究

通过采用H^＋对简单钠磷酸盐进行改性，获得了一种高稳定性的呈胶体状态的复合钠磷酸盐基粘结剂，并引入Al^3＋、Mg^2＋、B^3＋金属离子改性以提高其抗吸湿性。在较低温度下，H^＋、Al^3＋、Mg^2＋、B^3＋复合改性钠磷酸盐粘结剂砂（芯）型溃散性较好。     

网电极沿面介质阻挡放电等离子体润湿性改性及清洗性能研究

目的 针对大气压等离子体装置存在的等离子体面积小、温度高及均匀性差等问题，研发一种网电极沿面介质阻挡放电装置和等离子体清洗平台。方法 通过静电场仿真和实验，优化装置的结构参数，通过分析放电波形探究装置的放电特性。最终确定网孔的对角线尺寸为6 mm，采用厚度为0.3 mm的云母片作为介质材料。通过清洗平台对涂有润滑油的玻璃表面和铝片表面进行清洗实验，并通过AFM、SEM、EDS对清洗前后的表面形貌和元素组分进行分析，探究等离子体清洗机理。结果 放电装置的电场强度和放电功率与网孔尺寸、介质材料的相对介电常数及放电电压呈正相关，与介质厚度呈负相关，放电装置的放电功率随着频率的增加呈先增大后减小的趋势，样品表面接触角随着电压的增大显著降低，随着放电频率的增加呈先减小后增大的趋势，并在5.29 kHz时达到最大放电功率(79 W)。通过试验得到了玻璃的最优清洗参数，电压峰值为11.52 kV，放电频率为5.29 kHz，处理距离为0.3 mm，处理时长为20 min，样品移动速度为2 mm/s。得到了铝片的最优清洗参数，放电电压峰值为11.60 kV，放电频率为5.29 kHz，处理距离为0.3 mm，处理时长为30 min，样品移动速度为2 mm/s。结论 从润湿性改变、光学显微镜照片、扫描电镜、原子力显微镜及表面元素的角度对样本表面的油污进行检验，经检验发现，样品表面的油污被去除，并显著改善了其润湿性。等离子体清洗以化学反应为主，可在不对表面造成损伤的前提下去除表面有机污染物。     

利用双层辉光放电形成Mo-N硬质镀层

用双层辉光放电在钛合金Ti6Al4V表面形成了Mo-N硬质镀层。用X射线衍射仪和纳米压入仪分别对镀层的相结构、硬度和弹性模量进行了研究，并用涂层压入仪对镀层与基体间的结合强度进行了测定。结果表明：Ti6Al4V表面形成了均匀的Mo—N硬质镀层，镀层厚约10μm，由面心立方结构Mo2N化合物构成；Mo2N硬质镀层的硬度和弹性模量分别为13．80GPa和261．65GPa;镀层与基体间具有较好的结合强度。     

等离子体处理对CFRP筒状件内壁活化效果的影响∗

为解决碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）筒状件内壁表面化学惰性较高导致与金属涂层结合强度差的问题，采用射频辉光放电对其内表面进行活化处理来提高其表面活性。通过接触角测试和红外光谱分析，探究等离子体处理气压、射频电源功率、处理时间和离子种类对活化效果的影响。结果表明，经射频辉光放电等离子体处理后 CFRP 筒状件内壁表面等离子体活化效果明显，表面能显著提高。其他工艺参数相同情况下，活化效果随气压增大先提升后降低，随射频电源功率和处理时间的增大而提高，以氧等离子体活化效果最佳。其中，在处理气压 0.5 Pa、射频电源功率 500 W、处理时间 60 min、氧等离子体条件下效果最为显著，水和二碘甲烷的接触角分别由 71.29°、49.36°降低到 4.93°、5.39°，表面能从 38.85 mJ·m^?2 提升到 74.73 mJ·m^?2 。通过红外光谱分析，经等离子体处理后的 CFRP 中 C-H 和 C≡C 等非活性键被打断，带有 C=O 的醛基和羧基活性基团增多，浸润性大幅提高。活化后的 CFRP 基体与金属薄膜的膜基结合力由不足 0.1 MPa 提升至 0.49 MPa。研究通过射频辉光放电对 CFRP 筒状件内壁表面进行活化处理，为制备高结合强度的金属涂层打下基础。     

离子束增强沉积TiN的电子衍射强度和键强度

离子束增强沉积得到的TiN表面改性薄层的电子衍射强度与氮离子的注入能量有关,利用自编程序对其电子衍射强度和键强度作了计算,结果表明注入能量较高时出现的电子衍射强度异常现象是由于晶格中部分N原子的间隙位置发生了变化,这导致键强度也产生相应的变化.     

钛(TA2)及钛合金(TC4)表面等离子渗Nb研究

采用双层辉光离子渗金属技术进行钛（TA2）及钛合金（TC4）的等离子渗Nb表面改性研究。分析了合金化条件对渗层Nb含量及厚度的影响，在此基础上得到优化的典型工艺条件。研究发现，在1000℃进行合金化时，放电气压对渗层表面Nb含量有显著的影响，在本试验选取的气压范围（20～80Pa）之内，气压为65Pa时可以得到最佳质量的渗层。对此典型条件下渗层的组织形貌及成分分布特征进行了观察与分析，测试了渗层的显微硬度并用划痕法评价了渗层结合强度。结果表明，渗层表面Nb含量可达70％左右，向内逐渐降低，呈梯度分布特征。渗层与基体结合良好，硬度显著提高。     

钛合金的等离子体浸没离子注入表面强化处理

研究了等离子体浸没离子注入（PIII）技术对Ti6A14V合金表面性能的影响。分析比较了灯丝放电PIII和射频辉光放电PIII对基体表面进行氮离子注入后的改性效果。应用X射线衍射仪（XRD），扫描电镜（SEM）分析了注入层的相组成和组织结构：测试了经不同PIII工艺参数处理后试样的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：氮离子注入使Ti6A14V的粗大晶粒（α-β相）转变为细小致密的晶粒，表面层中形成了耐磨相TiN；处理后试样表面的显微硬度提高了80％，摩擦系数降到0．16，抗磨损性能得到了显著提高。