2024年, 第43卷, 第03期　
刊出日期：2025-07-11

  

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  5,5-二甲基乙内酰脲体系无氰镀镉层的结构及耐蚀性

  郭敏智, 谢焕钧, 柳鑫, 刘爽华, 詹修雯, 孟伟, 刘威, 王帅星, 杜楠

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 1-9. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.001

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  [目的]研究5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)体系无氰镀镉层的结构及性能，为拓宽其应用提供实验数据。[方法]选用碱性DMH体系电镀镉，采用扫描电镜和X射线衍射仪分析Cd镀层的微观结构，通过电化学测试、中性盐雾试验及长期浸泡试验研究Cd镀层的耐蚀性及其腐蚀行为演变规律。[结果]DMH体系Cd镀层外观呈亮白色，晶粒呈六棱柱形，尺寸虽略大于氰化物Cd镀层，但更致密，并且在(002)晶面呈高择优取向，其织构系数达到了99.834%。DMH体系Cd镀层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电流密度约为氰化物Cd镀层的40%，可以经受876h中性盐雾腐蚀。经六价铬钝化的Cd镀层在2 384 h的中性盐雾试验后仍未出现红锈。长期浸泡腐蚀过程中，镉镀试样的腐蚀控制步骤及腐蚀速率会随腐蚀产物的生成和破坏而变化。[结论]碱性DMH体系Cd镀层的耐蚀性可与氰化物Cd镀层相媲美，有望用于航空结构钢部件的防护。
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  响应曲面法优化氯化物体系三价铬电沉积工艺

  夏爽, 王彬, 王议, 刘中清

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 10-21. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.002

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  [目的]三价铬电沉积过程中伴随的剧烈析氢反应导致局部pH升高，是镀速急剧下降、镀层难以增厚及镀层性能恶化的主要原因。[方法]采用甲酸钠、草酸钠和尿素为氯化物体系三价铬电镀的配位剂，以在150 mA/cm²电流密度下电沉积10 min的沉积速率为响应因子，采用响应曲面法优化了镀液配方，建立了氯化物体系三价铬电沉积速率的多项式模型方程。通过单因素实验研究了添加剂、pH、温度、电流密度和沉积时间对沉积速率、镀液深镀能力和镀层耐蚀性的影响。[结果]三价铬电沉积的最佳配方和工艺条件为：三氯化铬0.6 mol/L，甲酸钠0.8 mol/L，草酸钠0.2 mol/L，尿素0.3 mol/L,p H 1.8，温度30℃，电流密度150 mA/cm²，时间30 min。在该条件下所得Cr镀层为非晶态结构，厚度在12μm以上，耐蚀性良好。[结论]选用合适的配位剂抑制电沉积过程中铬的羟桥化反应，是维持较高镀速和改善镀层性能的有效手段。
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  镀银层参数对配电开关柜内固定搭接电连接接触部位导电性影响的仿真分析和实验研究

  余亚东, 孙浩, 薛亚许

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 22-30. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.003

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  [目的]配电开关柜内固定搭接的导电性是确保开关柜可靠运行的重要参数。为提高固定搭接的导电能力，工业上目前主要在其接触部位采取镀银处理，但缺乏镀银层厚度、表面粗糙度和硬度对固定搭接部位导电性影响的研究，亟需给出合理的设计标准。[方法]以配电开关柜内的母排固定搭接为研究对象，通过构建三维多物理场耦合有限元模型研究了镀银层厚度、表面粗糙度、硬度及涂覆电力润滑脂对其接触部位导电性的影响，并投制了1∶1尺寸的试验样件进行实验验证。[结果]在母排固定搭接电连接接触部位镀银能够提高接触表面的导电性，镀银层的粗糙度和硬度对接触部位的导电性有一定的影响，镀银层厚度的影响则较小。涂覆电力润滑脂能够显著提高固定搭接接触部位的导电性。[结论]本文的研究结果可为配电开关柜内固定搭接电接触部位Ag镀层参数的标准化设计提供理论与实验依据。
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  氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中锡沉积的电化学行为

  付飞娥

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 31-40. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.004

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  [目的]研究氯化胆碱与乙二醇物质的量比为1∶3的低共熔溶剂（用ChCl-3EG表示）中Sn（Ⅱ）电沉积的电化学行为及所得Sn镀层的耐蚀性，并将测试结果与氯化胆碱与乙二醇物质的量比为1∶2的体系（用Ch Cl-2EG表示）进行对比。[方法]先通过循环伏安法研究了Sn（Ⅱ）在ChCl-3EG体系中的电化学还原过程，研究了温度和主盐浓度对其电化学行为的影响。采用计时电流法研究了该体系中锡的形核生长机理，通过塔菲尔极化曲线测试研究了所得Sn镀层的耐蚀性，使用扫描电镜分析了Sn镀层的微观形貌。[结果]Sn（Ⅱ）在ChCl-3EG体系中的电化学还原是受扩散控制的不可逆过程。Sn（Ⅱ）在60°C的ChCl-3EG体系中的扩散系数为1.22×10^-6 cm²/s，与在ChCl-2EG体系中的扩散系数接近，但前者的扩散活化能明显更低。Sn（Ⅱ）的电结晶过程为三维瞬时形核，适当增大阴极电流密度有利于提高Sn镀层的耐蚀性。[结论]Sn（Ⅱ）在物质的量比为1∶3的氯化胆碱-乙二醇体系中更容易还原，能耗更低，得到的Sn镀层具有优异的耐蚀性，可作为电沉积或电解精炼锡的电解液。
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  基于电接触强化的铝合金表面电刷镀镍层改性研究

  丁浩, 周珊, 朱世根

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 41-47. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.005

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  [目的]对铝合金进行表面处理可提高其硬度和耐磨性，拓宽铝合金材料在机械零件方面的应用。[方法]采用电刷镀技术在1060铝合金表面制备Ni镀层，再通过电接触强化技术对Ni镀层进行改性。采用扫描电子显微镜和维氏硬度计考察了Ni镀层电接触强化前后的微观组织和显微硬度。通过摩擦磨损试验对比了1016铝合金及Ni镀层电接触强化前后的耐磨性。[结果]经电接触强化后，Ni镀层内部的裂纹及孔洞类缺陷减少，晶粒间隙减小，致密性提高，显微硬度增大到524.4～560.3 HV0.1范围内。1016铝合金在摩擦磨损试验后存在较深的犁沟和剥落，耐磨性较差。Ni镀层的耐磨性优于1016铝合金，但在摩擦过程中会发生剥落。经电接触强化的Ni镀层在摩擦过程中摩擦因数平稳，表面只是轻微擦伤，耐磨性最佳。[结论]结合电刷镀镍和电接触强化技术可显著提高铝合金的表面性能。
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  有色金属及合金表面电沉积工艺的研究进展

  宋启良, 郑玉杰, 贾方舟, 李吉丹, 常帅, 张意, 宋强

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 48-54. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.006

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  [目的]有色金属及合金的表面改性处理已成为材料科学研究的热点。[方法]概述了铝、镁、钛、铜及其合金表面水溶液电沉积及离子液体电沉积技术的研究进展，指出了目前存在的问题，展望了未来的发展趋势。[结果]采用电沉积技术能够在有色金属及合金表面制得性能理想的镀层。[结论]多数水溶液电沉积技术已较为成熟，离子液体电沉积虽较为环保，但有待进一步的研究和提升。
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  AZ91D镁合金表面钼–钛–锰导电膜化学转化工艺及其性能研究

  易爱华, 祝闻, 雷华, 黄智泉, 王政, 董家仁

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 55-63. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.007

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  [目的]对镁合金进行表面处理可获得兼具导电性和耐蚀性的膜层，进而满足电子通信领域的使用要求。[方法]采用以（NH₄）₂MoO₄、H₂TiF₆和KMn O₄为主成分的溶液，在AZ91D镁合金表面通过化学转化技术制备了钼-钛-锰（用MTM表示）导电膜。研究了前处理工艺和化学转化液的KMn O₄质量浓度对MTM膜层外观、形貌、组成、耐蚀性和导电性的影响。[结果]对AZ91D镁合金进行打磨、碱洗、酸洗、表调等前处理后在含4.2 g/L KMnO₄的转化液中处理所得的MTM膜层表面拥有最大面积分数的β相导电斑点，耐蚀性较好，导电性最佳（禁带宽度和接触电阻分别为2.556 eV和0.428Ω/in²）。[结论]本工艺制备的MTM膜层耐蚀性和导电性良好，在电子通信领域具有很好的应用前景。
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  低温液体氧氮化对奥氏体不锈钢磨损行为的影响

  李龙义, 杨涛, 樊勋, 陈波, 王均, 王天石

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 64-74. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.008

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  [目的]奥氏体不锈钢被广泛用于制造各种航空电子装备零部件，但其硬度和耐磨性欠佳。[方法]采用低温液体氧氮化技术对304奥氏体不锈钢进行表面改性处理。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度计等分析了所得复合改性层的微观组织和截面显微硬度分布，通过摩擦磨损试验探究了表面改性层的耐磨性。[结果]低温液体氧氮化表面改性层由外侧致密的Fe₃O₄相和内侧富氮S相构成。S相是含氮过饱和固溶体，含有大量位错、层错和孪晶，因此硬度较高。载荷和温度会影响不锈钢样品的磨损行为，温度升高和载荷增大都会使304奥氏体不锈钢样品和低温液体氧氮化样品的平均摩擦因数轻微下降，磨损体积损失增大。不过低温液体氧氮化处理能够缩短304奥氏体不锈钢样品初始磨损阶段的持续时间，使其在载荷10 N、温度200°C条件下的最大磨损体积损失由1.086 mm³降至0.144 mm³。[结论]低温液体氧氮化处理能够显著提高304奥氏体不锈钢的耐磨性。
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  工艺参数对激光选区熔化316L零件电解质等离子抛光的影响

  袁益民, 李辉, 谢鹏远, 王厚强, 胡丽, 葛晓宏

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 75-83. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.009

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  [目的]激光选区熔化技术(SLM)制备的316L不锈钢零件表面不易抛光。[方法]采用电解质等离子抛光技术对其进行抛光，研究了工艺参数对工件表面粗糙度(Ra)、微观形貌、元素含量、物相组成和耐蚀性的影响，并采用正交试验法进行工艺优化。[结果]各工艺参数对粗糙度的影响排序为：抛光电压>抛光时间>抛光液温度>下潜深度。最佳工艺参数为：抛光电压320 V，抛光时间300 s，抛光液温度80℃，下潜深度250 mm。抛光后的表面粗糙度可由2.108 4μm降低至0.212 7μm，表面Cr元素含量由初始的13.92%增大到17.28%，在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位正移，腐蚀电流密度降低。[结论]电解质等离子抛光可有效改善SLM制备的316L零件的表面形貌，降低其表面粗糙度，提高其耐蚀性。
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  纳米二氧化钛/玻璃鳞片协同增强环氧树脂的耐磨性研究

  张瑞珠, 张国钰, 魏常涛, 王彬亚

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 84-91. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.010

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  [目的]环氧树脂（EP）复合材料虽有良好的力学性能和化学稳定性，但脆性大、摩擦因数高、耐磨性差，使其难以满足运动摩擦部件的性能要求。[方法]通过向EP基体中添加改性纳米TiO₂和玻璃鳞片（GF）制备了TiO₂/GF/EP复合材料，研究了纳米TiO₂添加量对复合涂层性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对涂层的断面形貌和分子结构进行了表征。[结果]利用KH-550硅烷偶联剂对纳米TiO₂进行改性处理消耗了其表面大量的羟基，有效减少了纳米TiO₂的团聚。GF和改性纳米TiO₂与EP基体的界面相容性良好，TiO₂/GF/EP复合涂层的致密性与纯EP涂层相比明显提高。对于添加了相对于EP质量4%的纳米TiO₂和30%的GF的复合涂层，其显微硬度比纯EP提高了46.8%，摩擦因数和磨损后的质量损失分别比纯EP减小了46.1%和52.0%。[结论]改性纳米Ti O₂和GF共同作为填料加入，可使EP的显微硬度和耐磨性得到明显提高，摩擦因数明显减小，综合性能得到提升。
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  钝化处理对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在西沙群岛海洋大气环境下耐腐蚀性能的影响

  杨丽媛, 孙志华, 詹中伟, 刘明, 赵明亮

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 92-97. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.011

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  [目的]研究未钝化和钝化处理的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在西沙海洋大气环境下暴露1年的腐蚀行为。[方法]采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、视频显微镜(VM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器研究了未钝化和钝化0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢腐蚀后的表面形貌及腐蚀产物的成分。[结果]在海洋大气环境下暴露一定时间后，未钝化和钝化处理的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢表面均发生了腐蚀，且以点蚀为主，腐蚀质量损失随时间变化的曲线符合幂函数规律，腐蚀产物的主要成分为β-FeOOH。对比腐蚀产物覆盖面积和腐蚀坑深度可知，钝化处理能够提高0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的耐腐蚀性能，但在西沙海洋大气环境下服役时不能提供长期保护。[结论]应探索新的防护手段来提高0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在海洋大气环境中的耐腐蚀性能。
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  磷酸盐陶瓷涂层耐高温冲蚀磨损性能研究

  程鸿宇, 张学斌, 王平, 刘伟, 苏海林

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 98-104. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.012

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  [目的]垃圾焚烧炉锅炉管道面临严重的高温冲蚀磨损问题，本文研究了磷酸盐陶瓷涂层的耐高温冲蚀磨损性能，以期实现对垃圾焚烧炉锅炉管道的长寿命保护。[方法]以浓磷酸、氢氧化铝、氧化镁和氧化锌为原料，在12Cr1Mo V钢表面制备了磷酸盐陶瓷涂层。在不同冲蚀颗粒质量和冲蚀角下对涂层进行高温冲蚀磨损试验，利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了磷酸盐陶瓷涂层的微观组织结构和冲蚀磨损形貌，探究了涂层的高温冲蚀磨损机理。[结果]磷酸盐陶瓷涂层的冲蚀质量损失随着单位时间内冲蚀颗粒质量的增加而线性增大，涂层磨损率最大时的冲蚀角是90°，随着冲蚀角减小，冲蚀率逐渐减小，冲蚀区域由圆形变为椭圆形。涂层表面在冲蚀后出现许多凹坑，冲蚀角越大则凹坑越深、越明显。[结论]磷酸盐陶瓷涂层在高温冲蚀磨损试验中符合脆性材料的冲蚀磨损规律，它适用于垃圾焚烧炉锅炉管道防护领域。
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  低吸水率水性隔热保温涂料的制备及性能

  孙一文, 吴连锋, 万众, 王贤明, 韩晶杰

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 105-112. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.013

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  [目的]随着水性隔热保温涂料在工业涂装领域的广泛应用，其吸水率较高引发的涂层隔热性能下降问题亟需解决。[方法]以苯丙乳液作为主要成膜物，以偶联剂表面改性的中空玻璃微珠作为隔热填料，以涂层的导热系数和吸水率作为主要性能指标，制备了一种低吸水率的水性隔热保温涂料。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对不同偶联剂处理的中空玻璃微珠进行了表征，通过扫描电子显微镜(SEM)考察了涂层的微观结构和形貌，测试了浸水前后涂层的导热系数、力学性能和粘结强度。[结果]铝酸酯偶联剂的改性效果比硅烷偶联剂好。当铝酸酯偶联剂改性中空玻璃微珠添加量为25%(质量分数)时，涂层的综合性能最优，24 h吸水率为9.32%，浸水168 h后的导热系数为0.122 8 W/(m·K)，拉伸强度为2.45 MPa，断裂伸长率为28.37%，拉拔法粘结强度为2.32 MPa。[结论]采用合适的偶联剂对中空玻璃微珠进行表面改性可有效改善隔热保温涂料体系中有机-无机界面的相容性，从而降低其吸水率，增强其力学性能。
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  氟硅树脂共混复配对透明疏水涂层性能的影响

  赵苏, 王婧雯

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 113-119. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.014

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  [目的]采用低表面能且耐候性较好的氟硅树脂(FSi)作为基底材料，与光泽度较好的双酚A型环氧丙烯酸树脂(EPA)或者环氧树脂(E51)共混，制备出适用于玻璃基底的透过率高、力学性能好的疏水涂层，探讨不同树脂配比对涂层性能的影响。[方法]通过扫描电镜、接触角测量仪、紫外可见分光光度计、附着力拉拔测试仪和铅笔硬度计，对涂层进行性能测试及微观形貌表征。[结果]随着FSi含量的增大，涂层性能会受到一定影响。FSi与E51复配的效果优于FSi与EPA复配。当FSi与E51的质量比为1∶1时，涂层的附着力可达6.16 MPa，铅笔硬度3H，水接触角124.98°，透过率在可见光波长范围内可达70%以上，吸水率则只有3%～6%，磨损后的质量损失最小且水接触角仍维持在105°左右。[结论]以氟硅树脂为基底复配环氧树脂作为成膜物，可以提高透明疏水涂层的性能，具有较好的应用前景。
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  适用于地面装备的特种降温涂层研究与应用

  李昱霖, 张兴勇, 卞付国, 张崇印, 童刚生, 薛参

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 120-132. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.015

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  [目的]为了有效降低太阳辐射引起的导弹温升，考察了一种针对地面装备的特种涂层的降温性能。[方法]通过基料与颜填料的筛选，确定以环氧树脂搭配固化剂作为基料，金红石型二氧化钛作为主要颜填料。对涂层方案及其作用机理进行分析后，确定了特种降温涂层的设计原则。对涂层建立了热传导模型，分析辐射来源，对地面装备进行了仿真分析。[结果]通过试样级试验验证了特种涂层的环境适应性与降温性能。[结论]该特种降温涂层解决了太阳辐射下地面装备内部升温较高的问题，为地面装备的应用打下了基础。
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  基于INSGA-Ⅲ算法的船舶舱室喷涂轨迹规划

  郭勤政, 卜赫男, 彭洋, 葛子康

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 133-143. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.016

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  [目的]舱室喷涂是船舶涂装至关重要的环节之一，喷涂轨迹规划直接影响涂装作业效率和涂层品质，而舱室喷涂环境比较复杂。[方法]首先对舱室喷涂区域进行划分，分别建立不同区域的漆膜厚度成长模型，以考虑涂层质量、喷涂效率和涂料用量多目标优化建立喷涂轨迹目标函数，并采用混合改进多目标优化算法INSGA-Ⅲ求解目标函数。设计算法流程，生成各区域喷涂工艺优化方案，并进行喷涂轨迹仿真。[结果]按优化后的轨迹进行喷涂，涂层厚度均匀性满足舱室涂层质量要求，同时喷涂轨迹规划效率和涂料利用率显著提升，舱室涂装成本有效降低。[结论]该方法在提升轨迹规划效率、保证喷涂质量与均匀性等方面表现出色，为后续提升舱室涂装技术奠定了基础。
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  基于仿真软件的汽车喷涂快速调试方法

  李明, 钟明强, 邓俊杰, 郭江华, 向微凡, 杨路

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 144-149. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.017

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  [目的]汽车喷涂工艺调试涉及多个方面，包括工艺、设备、涂料等，传统的喷涂轨迹示教方法效率低且成本高。[方法]使用离线仿真软件对喷涂轨迹进行制作、校准和优化，以实例的形式阐述了喷幅测定、膜厚均一性调试及内外板工艺调试的过程。[结果]通过离线仿真对喷涂轨迹和工艺参数进行快速匹配与模拟运行，能够减少实车示教所需的工时，提升喷涂调试效率，实现新车型的快速导入。[结论]所总结的包括轨迹设计与编辑、喷涂轨迹校准与运行，以及工艺调试流程在内的整套汽车喷涂快速调试方法，还有针对内板工艺问题和颜色调试经验的标准化梳理，有助于从事汽车喷涂工艺调试的人员提高解决喷涂缺陷问题的效率。
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  化学沉淀法去除化学镀镍废液中磷的工艺研究

  崔作兴, 杨晓杰, 李学田, 邵忠财

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 150-156. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.018

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  [目的]对化学镀镍废液中的含磷物质进行正确处理和有效回收是实现可持续发展的有效策略。[方法]采用化学沉淀法处理化学镀镍废液，使其中的磷以羟基磷灰石(HAP)沉淀形式得以回收。研究了反应温度、初始pH及Ca/P比(指硝酸钙与废液中磷的质量比)对磷去除率的影响，通过正交试验优化工艺参数。[结果]在温度为75℃、初始pH为12及Ca/P比为1.67的条件下处理后，化学镀镍废液的磷去除率达到了99.998%，并且所得沉淀为HAP。[结论]采用本工艺可有效去除化学镀镍废液中的磷，并且随之产生的HAP有望得以回收利用。
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  大型船舶制造涂装废气治理组合工艺和装备设计

  易师, 周益辉, 雷细平, 何曦

  电镀与涂饰. 2024, 43(03): 157-162. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.03.019

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  [目的]大型船舶制造涂装废气成分复杂、污染物浓度高、排放风量大，同时含有漆雾、粉尘和挥发性有机物(VOCs)。[方法]根据大型船舶制造涂装废气的排放特征，提出了一套“分级分质漆雾净化+沸石分子筛转筒+蓄热式热力氧化”的组合式治理工艺，分别阐述了各主要部分的设计原理、结构组成、关键参数和工程应用。[结果]该工艺可实现涂装废气中污染物的高效分离净化，废气在处理后能连续稳定地达到排放标准。[结论]单一处理方法无法实现大型船舶制造涂装废气的有效治理，经济高效的组合工艺和装备可有效降低处理成本，提高治理效率。