2024年, 第43卷, 第02期　
刊出日期：2025-07-11

  

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  高度取向碳纳米管化学镀铜工艺及其性能

  强荣明, 杨志刚, 杜广, 陈扬杰, 高进

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 1-8. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.001

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  [目的]在高度取向碳纳米管（SA-CNTs）薄膜表面均匀地镀上一层铜可以提高其电磁屏蔽性能，为其在柔性电路板、高速微处理器、雷达反射装置、移动通信设备等方面的应用奠定基础。[方法]首先对SA-CNTs薄膜表面进行碱性除油，然后采用多巴胺预活化，在SA-CNTs薄膜上形成一层聚多巴胺层，为后续AgNO₃活化提供更多的活化基点，并且由于聚多巴胺的还原性，AgNO₃能够在SA-CNTs薄膜上直接形成纳米银微粒，有助于化学镀铜时快速起镀，最终在SA-CNTs薄膜表面获得均匀、致密的金属铜层。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和接触角测量仪研究了多巴胺预活化对化学镀铜的影响。通过正交试验优化了化学镀铜工艺，分析了较优工艺条件下所得Cu镀覆SA-CNTs薄膜的表面形貌、相结构和电磁屏蔽性能。[结果]经多巴胺预活化的SA-CNTs薄膜表面可有效快速地进行化学镀铜反应，施镀过程中镀液性能稳定，所得Cu镀层结合力良好，在4～18 GHz频段的平均电磁屏蔽效能达到103.07 d B。[结论]多巴胺预活化有利于促进SA-CNTs薄膜表面化学镀铜，提高薄膜的电磁屏蔽性能，值得在柔性电路板制作方面推广应用。
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  航天用高强度弹簧镀锌工艺替代方案研究

  魏建中, 王福光, 郭文营

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 9-17. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.002

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  [目的]高强度弹簧是常用于为导弹空气舵、弹翼展开锁定提供驱动力的零件，通常采用高强度钢制造，以镀锌作为其表面防护手段，但该工艺过程存在氢脆导致弹簧脆性断裂的风险。[方法]分别对高强钢进行镀锌、镀锌镍合金、达克罗涂覆和离子镀铝，对比了不同镀(涂)层的厚度、结合力和耐蚀性，以寻找镀锌替代方案。[结果]达克罗涂覆、离子镀铝和镀锌镍合金都属于无氢脆或低氢脆表面处理工艺，但更推荐采用镀锌镍合金代替高强钢镀锌工艺。[结论]选择合适的表面处理工艺能够在一定程度上避免高强钢弹簧氢脆断裂问题。
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  硫酸阳极氧化对7A65航空铝合金疲劳性能的影响

  吕弛, 张锰, 岳珊, 陈素明

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 18-26. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.003

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  [目的]铝合金零件的疲劳性能是决定飞机服役寿命的关键因素。硫酸阳极氧化是铝合金零件常用的表面处理工艺，研究其对铝合金疲劳性能的影响对指导生产极其重要。[方法]针对新型航空铝合金7A65，采用重复退膜-阳极氧化的方式开展实验。通过疲劳试验机对试样进行疲劳性能测试，绘制应力-疲劳寿命曲线，分析和对比重复退膜和阳极氧化不同次数后7A65铝合金的疲劳性能。通过体视显微镜和扫描电子显微镜对典型断口形貌进行分析，并探讨了其疲劳失效机制。[结果]7A65铝合金在重复退膜-阳极氧化处理后疲劳极限明显下降。经过2次阳极氧化，7A65铝合金的疲劳极限下降为原疲劳极限的61.1%；继续进行退膜-阳极氧化处理，疲劳极限下降趋缓，4次阳极氧化后的疲劳极限为原疲劳极限的56.5%。在此过程中，其疲劳断口呈现出由单一裂纹源向多裂纹源，以及从韧性断裂向脆性断裂的转变。[结论]硫酸阳极氧化对7A65铝合金疲劳性能的影响较大，在生产中应当控制阳极氧化零件的返修次数。
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  铝基微纳米结构超疏水表面制备及其防冰/霜性能

  钟涛, 刘超, 张艳梅, 杨晚生

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 27-36. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.004

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  [目的]在铝上构建具有粗糙微纳米结构的超疏水表面，可赋予其良好的防冰/霜性能。但在实际应用中铝的超疏水性会逐渐变差甚至失效，微纳米结构的稳定性是影响疏水耐久性的主要因素之一。[方法]先通过二次阳极氧化在铝表面制备纳米多孔结构，再用不锈钢筛网模板压印的方法在铝表面获得微米级结构，扩孔处理后采用低表面能物质(如三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟代正辛基硅烷)进行修饰，最终获得了微纳米结构的铝基超疏水表面(标记为MN-SHS)，并就其表面形貌、水接触角、液滴粘附性、防冰/霜性能和耐久性与只进行二次阳极氧化的铝试样和进行二次阳极氧化+扩孔的铝试样作对比。[结果]MN-SHS样品表面的水接触角达到164°，液滴粘附性低，防冰/霜性能和耐久性最优。[结论]采用阳极氧化结合微米压印技术可制得具有微纳米复合结构的铝基超疏水表面，在防冰/霜方面具有很好的应用前景。
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  一种兼具装饰性和耐蚀性的镁合金红色微弧氧化膜层的制备

  马焕祥, 林国峰, 徐曦东, 王苗, 王文博

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 37-44. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.005

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  [目的]镁合金微弧氧化在装饰性方面的研究报道不多。[方法]采用微弧氧化技术在ZM5镁合金表面制备了红色的微弧氧化陶瓷层，研究了主盐Na₂SiO₃和着色剂CuSO₄的质量浓度，配位剂的种类，以及氧化时间对膜层的影响。[结果]在含有Na₂SiO₃ 20.0g/L、CuSO₄ 0.5g/L、乙二胺四乙酸二钠0.5g/L和NaF 0.5g/L的电解液中，以电流密度3.5A/dm²氧化25min，能够获得厚度约为31.4μm的红色微弧氧化膜。该膜层致密，主要由MgO、Mg₂SiO₄和CuO组成，在铜加速乙酸盐雾试验中出现锈蚀的时间为48h。[结论]ZM5镁合金表面红色微弧氧化膜的耐腐蚀性能比在不加CuSO₄时所得白色微弧氧化膜更好。
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  VW63Z镁合金微弧氧化-电泳复合膜层的制备及其性能研究

  黄文涛, 褚杰, 蔡微波, 邹文兵, 雪生兵, 梁海迪, 范剑波, 杨伟

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 45-52. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.006

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  [目的]VW63Z稀土镁合金的耐蚀性有待提高。[方法]先在由35～40 g/L KF和2～8 g/L NaOH组成的电解液中以电压350～380 V、电流密度5.0～6.0 A/dm²、频率60～100 Hz和占空比40%～50%的条件微弧氧化10～14 min，再在立邦POWERNICS 301（ZY）GRAY型涂料中以电压80～100 V电泳3～4 min，在VW63Z镁合金表面制备了复合膜层，通过形貌观察、厚度测量、硬度检测、耐水性测试、耐酸性测试、耐碱性测试、结合力检测及中性盐雾试验对其性能进行评价。[结果]微弧氧化-电泳复合膜层结构致密，厚度高达38.6～41.8μm，铅笔硬度至少8H，耐水性、耐酸性和耐碱性良好，附着力0级，耐中性盐雾试验长达1 632 h。[结论]微弧氧化-电泳复合工艺可有效提高VW63Z稀土镁合金的耐蚀性。
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  基于超快激光定域去除的Cu/Ag复合金属网格透明电极性能优化研究

  王轶伦, 李双双, 李保家

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 53-61. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.007

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  [目的]Ag网格透明电极方块电阻低，但反射率高。[方法]在钠钙玻璃基底表面利用等离子射频磁控溅射沉积Cu/Ag复合金属薄膜，然后采用飞秒脉冲激光定域去除金属层，获得Cu/Ag复合金属网格透明电极。分析了激光能量密度、激光扫描速率和激光扫描线重叠率对电极材料去除的影响机制。[结果]在激光能量密度1.4 J/cm²、激光扫描速率300 mm/s和激光扫描线重叠率70%的工艺参数下获得了综合光电性能最为出色的Cu/Ag复合金属网格透明电极，其平均透光率为87.58%，方块电阻为2.15Ω，品质因子为1.235×10^-1Ω^-1。[结论]该电极的综合性能与传统商用ITO（掺锡氧化铟）透明电极相比有巨大提升。
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  润滑油添加剂羟基硅酸镁/二硫化钼含量对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副摩擦学行为的影响

  金洋, 张鹏, 曾大海, 王启伟, 涂小慧, 陈德馨

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 62-68. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.008

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  [目的]内燃机活塞环服役环境恶劣，需要良好的润滑条件来改善其磨损情况。[方法]在2Cr13钢球上电镀硬铬，分析了硬铬镀层的微观形貌、显微硬度和厚度。以镀铬钢球和灰铸铁作为摩擦副进行摩擦磨损试验，以模拟活塞环的服役环境。研究了添加剂羟基硅酸镁/二硫化钼（MSH/MoS₂）含量不同的润滑油中镀铬层与灰铸铁之间的摩擦学行为。[结果]镀铬层具有微裂纹，显微硬度高达（1 013.7±32.4） HV，平均厚度达（84.2±3.6）μm。润滑油中MSH/MoS₂纳米颗粒的质量分数为1.0%时，对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副的减摩抗磨效果最显著，相较于采用纯润滑油时，镀铬钢球的平均摩擦因数和磨斑直径分别下降了28.2%和24.2%，灰铸铁的磨损率也下降了23.1%。[结论]润滑油中添加适量MSH/MoS₂纳米颗粒对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副起到很好的减摩抗磨效果。
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  不同成分体系780 MPa级别双相钢的硅烷涂装性能

  张静, 孟凡月, 王浩宇, 夏明生, 邝霜, 黄健, 吴俊娜, 万盛兴, 于慧勇

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 69-75. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.009

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  [目的]车用高强度双相钢硅烷前处理后涂装性能的研究鲜有报道。[方法]选取了C–Si–Mn、C–Mn–Cr和C–Mn–Cr–Al三个成分体系的780MPa强度级别的双相钢进行相同工艺的硅烷化和电泳处理，通过中性盐雾、石击、循环盐雾腐蚀等手段评价了不同成分体系钢板上的硅烷膜和电泳漆膜的品质。[结果]C–Si–Mn成分体系钢板的硅烷涂装性能最差，硅烷膜表面出锈，电泳漆膜的附着力及耐蚀性较差，不能满足一般汽车厂的要求；C–Mn–Cr成分体系钢板经硅烷涂装后，除耐石击+循环盐雾腐蚀性能外，其他性能基本都能满足一般汽车厂的要求；C–Mn–Cr–Al成分体系的硅烷涂装性能最优，硅烷膜及电泳漆膜的各项性能均能满足一般汽车厂的要求。[结论]在应用780 MPa级别双相钢的过程中，应当根据应用环境来选择适合的成分体系。
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  等离子喷涂硅酸盐搪瓷涂层及其热循环行为研究

  杨均, 姚青, 李怀峰, 卞清, 裴妍娜, 薛召露

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 76-83. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.010

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  [目的]硅酸盐搪瓷涂层在冷热循环过程中的失效行为很少受到关注。[方法]采用喷雾造粒与烧结相结合的方式制备了多组分硅酸盐团聚烧结喷涂粉末材料，随后采用大气等离子喷涂技术在12CrMoV合金钢表面制备了SiO₂–Al₂O₃–Na₂CO₃–CaO基硅酸盐搪瓷涂层，研究了该涂层的微观组织和在700℃下的水淬热震循环行为。[结果]硅酸盐团聚烧结喷涂粉末材料呈球形，粒径分布在20～60μm之间。等离子喷涂硅酸盐涂层呈明显的堆叠层状铺展沉积，表面较为粗糙，其内部虽然存在一定数量的闭孔，但整体较为致密，除了含有一定数量的非晶相，还有SiO₂、Al₂SiO₅和Ca₂MgSi₂O₇晶相。该涂层在700℃水淬热震循环145次后发生部分脆性剥落。[结论]热震循环过程中发生的金属基体氧化、晶相分解，以及冷热交变循环等因素产生的热应力可能是导致涂层失效的原因。
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  国产新型高氮不锈钢耐腐蚀性能研究

  贾静焕, 詹中伟, 孙志华, 赵明亮, 盛伟

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 84-90. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.011

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  [目的]高氮不锈钢具有高强韧、抗疲劳、耐磨损、耐腐蚀等优点，在航空航天、机械制造、石油化工和海洋工程领域备受关注。国内在研发高氮不锈钢过程中主要关注其制备工艺、组织结构及力学性能，耐蚀性方面的研究较少。[方法]在不同温度(280、595和630°C)下对国产30Cr15Mo1N高氮不锈钢材料进行回火处理，得到二次析出相尺寸不同的组织。通过电化学测试、浸泡腐蚀试验和中性盐雾试验，结合形貌分析，研究了高氮不锈钢的二次析出相对其耐蚀性的影响。[结果]随回火温度升高，30Cr15Mo1N高氮不锈钢中的二次析出相增加、尺寸增大。280℃回火处理的30Cr15Mo1N高氮不锈钢在不同介质中的腐蚀速率最低，具有最优异的耐电化学腐蚀和盐雾腐蚀性能。[结论]析出相对30Cr15Mo1N高氮不锈钢的腐蚀行为具有重要影响，析出相尺寸增大对其耐蚀性不利。
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  某高压管汇Y型三通管开裂原因分析

  朱海舟, 刘进鹏, 高城, 李永山, 吴鹏, 蔡锐

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 91-100. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.012

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  [目的]某高压管汇Y型三通管在酸压施工作业过程中发生泄漏。[方法]通过无损探伤、宏观分析、金相分析、化学成分分析、力学性能分析、微观分析、应力计算等手段，对某高压管汇Y型三通管的材质、断口特征、应力场分布等进行了研究。[结果]现场发生泄漏的三通管在化学成分、拉伸性能、耐冲击性能、金相组织等方面都与库房完好的三通管基本一致，但冲击功均较低，断口呈脆性断裂特征，内壁存在明显的腐蚀产物及腐蚀坑。[结论]三通管发生纵向开裂的主要原因为地面交联酸的腐蚀导致大量腐蚀坑的形成，并在较高的内压作用下造成局部应力集中，超过管材的强度极限。
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  氟改性硅溶胶的制备及性能

  李智锐, 张莉苗, 李坤泉, 韩欣欣, 陈璐, 吴文剑

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 101-108. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.013

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  [目的]具有特殊润湿性的透明疏水材料在自清洁、金属防腐、微流体运输、防结冰、油水分离等领域具有广阔的应用前景。[方法]以正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体，十七氟硅烷偶联剂(FAS)和环氧硅烷偶联剂(KH560)为改性剂，采用两步法制备了氟改性硅溶胶，并将其涂覆在载玻片和聚丙烯(PP)纤维织物表面，制成了疏水材料。采用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对其进行表征，考察了改性剂的用量、水解时乙醇的比例及稀释倍数对材料疏水性能的影响。[结果]在乙醇与水的质量比为3∶2，偶联剂总用量为3%(质量分数)，FAS与KH560的质量比为1∶1的条件下制备的硅溶胶稀释10倍后可以在载玻片和织物表面形成致密的涂层，它们对水的接触角分别达到了112°和153°，且具有优异的自清洁性能。[结论]通过溶胶-凝胶法，利用TEOS与FAS共水解的方式，可以获得性能优异的疏水材料。
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  阻燃剂对水性钢结构防火涂料性能的影响

  梁永平, 秦川, 黄佩兵, 丁国清, 刘凯吉

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 109-115. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.014

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  [目的]为实现碳达峰、碳中和目标，水性涂料的需求日益增加。应用于石化领域的防火涂料更有耐特种火的性能要求。[方法]研制了一种基于乙酸乙烯酯乳液的水性膨胀型钢结构防火涂料，通过热重分析，以及阻燃性、烟密度和耐特种火性能测试，考察了分别以二苯基磷酸乙酯、苯基磷酰氨酸二苯基酯和(4-乙酰基苯基)-磷酸二乙酯作为阻燃剂对其性能的影响。[结果]综合残炭量、热分解温度、氧指数、UL94标准水平/垂直测试结果、烟密度、钢结构升温曲线等指标，采用苯基磷酰氨酸二苯基酯的水性钢结构防火涂料具有最长的点燃时间、最低的燃烧速率、最小的烟密度和最低的最终升温，综合性能最佳。[结论]该涂料满足GB 14907–2018《钢结构防火涂料》标准对室内防火涂料的全部性能要求，配套水性聚氨酯面漆后也可通过全部室外防火涂料测试，可望用于石化领域。
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  水性饰面型防火涂料的制备及其耐火性能研究

  袁忠大, 张小锋

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 116-122. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.015

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  [目的]配方对防火涂料的性能有很大影响。[方法]以苯丙乳液和硅溶胶作为基料，聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺作为阻燃体系，二氧化钛作为颜填料，六偏磷酸钠作为分散剂，磷酸三丁酯作为消泡剂，羧甲基纤维素作为增稠剂，研制了一种适用于钢结构的水性饰面型复合膨胀防火涂料。利用模拟大板燃烧试验考察了各组分的质量分数对涂料性能的影响，并采用扫描电镜(SEM)对防火涂层燃烧后的微观结构进行表征。[结果]最佳配方为：苯丙乳液20.0%，硅溶胶4.0%，聚磷酸铵27.0%，季戊四醇22.0%，三聚氰胺21.0%，颜填料4.0%，助剂2.0%。此时涂料的耐燃时间长达57 min，燃烧后形成的炭层致密。[结论]该涂料具有良好的防火阻燃效果。
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  气相法纳米粉体对聚酯粉末涂料性能的影响

  王杰, 张勇, 朱宁杰, 王成刚

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 123-130. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.016

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  [目的]气相法制备的纳米粉体可作为粉末涂料的分散助剂。[方法]研究了气相二氧化硅和气相氧化铝对聚酯粉末涂料的流动性、上粉率、储存稳定性，以及涂层硬度、附着力、光泽等性能的影响。[结果]添加0.1%～0.3%(质量分数)疏水改性的气相二氧化硅对粉末涂料的流动性和储存稳定性有显著的提升，对上粉率及涂层硬度、附着力有略微的提升，但对涂层有一定的消光作用；添加0.1%～0.2%(质量分数)气相氧化铝对粉末涂料上粉率有显著的提升，对流动性、储存稳定性及涂层硬度、附着力也有略微的提升，但对涂层的光泽影响较小。[结论]在粉末涂料中疏水型气相二氧化硅和气相氧化铝搭配使用，可获得更优的性能。
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  成膜温度对无铬达克罗涂层结构组成和耐蚀性的影响

  徐驰, 卞启玉, 邓志远, 徐哲婷, 殷成龙, 秦孔飞, 侯琳琳, 高雪莹, 张晔娜, 李庆鹏, 杨宏强

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 131-142. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.017

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  [目的]温度对水性无铬达克罗涂层成膜机制的影响尚不明确。[方法]采用KH560硅烷偶联剂作为成膜物，钼酸盐作为钝化剂，片状锌、铝粉作为牺牲阳极组分，制备出一种水性无铬达克罗涂料。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、中性盐雾试验、电化学测量等手段对不同温度(240～600°C)下成膜后涂层的表面形貌、相组成及耐蚀性进行表征与分析。[结果]成膜温度为330°C和390°C时，涂层微观结构最佳，片状锌、铝粉层层叠加，且表面光滑平整，无明显缺陷，经720 h中性盐雾试验后无红锈。成膜温度为330°C时，涂层的腐蚀电流密度最小，极化电阻最大，表现出优异的防护性能。[结论]成膜温度太高或太低都不利于获得耐蚀性良好的无铬达克罗涂层。
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  舱体内隔热层自动喷涂技术的改进

  党文伟, 李晓升, 李鲲, 赵金龙

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 143-148. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.018

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  [目的]舱体内双组分轻质有机硅隔热涂料TR-37的自动喷涂状态及涂层厚度均匀性有待提高。[方法]探讨了喷涂黏度、喷涂间隔和喷涂扇幅对喷涂状态和涂层厚度的影响。采用舱段模拟件进行了自动喷涂厚度均匀性验证，并分析了表面凹凸不平、局部涂层厚度超差、边缘区域存在喷涂阴影等缺陷的改进措施。[结果]当涂料喷涂黏度为26～28 s，喷涂间隔为30 min，喷涂扇幅为100～150 mm时，可保证优良的喷涂状态及涂层外观品质。[结论]本研究为持续提升内隔热层喷涂效率及涂层外观品质提供了参考。
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  PCB化学镀铜废液中铜的资源化回收工艺研究

  梅以宁, 魏喆, 魏立安

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 149-154. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.019

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  [目的]化学镀铜废液含有高浓度重金属离子，属于危险废物，给环境保护带来巨大压力。[方法]基于破络沉淀的原理处理化学镀铜废液，以回收其中的铜。研究了不同促进剂、促进剂投加量、初始pH和反应时间对铜回收效果的影响，再进一步通过正交试验对回收工艺进行优化。[结果]最优的工艺条件为：促进剂CAT-2投加量10 g/L，初始pH 14.0，反应时间48 h。在该条件下处理后废液的总铜浓度由初始的3 680 mg/L降至1.00 mg/L，铜回收率达到99.97%。[结论]采用破络沉淀法可实现对化学镀铜废液中铜的有效回收，有利于提高资源利用率，降低企业生产成本。
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  某电镀园区络合态锌镍废水处理工艺改造

  毋浪鹏, 郑元武, 许海亮, 钟晓丽, 陈伟龙, 刘可

  电镀与涂饰. 2024, 43(02): 155-160. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.02.020

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  [目的]电镀废水中的锌离子和镍离子一般以稳定的络合态形式存在，处理难度大。某电镀园区络合态废水的原处理工艺为一级氧化破络沉淀+二级螯合沉淀，处理后出水的镍、锌不能稳定达标。[方法]将该园区的废水处理工艺改为一级脱氮破络沉淀+二级螯合沉淀。[结果]改造后，出水的总镍和总锌均能稳定满足GB 21900–2008标准中“表3”的要求，同时吨水运行成本相比于改造前降低了约30元，一年可为园区节约72万元，实现了降本增效的目的。[结论]改造工艺运行稳定，处理效果佳，具有良好的环境效益和经济效益。