2024年, 第43卷, 第06期　
刊出日期：2025-07-11

  

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  镍-钴-氧化铝复合电刷镀工艺及其性能

  蔡铭泽, 喻世臣, 朱平, 黄宁, 王宏锋, 沈长斌, 徐常恩, 黄诗铭

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 1-12. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.001

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  [目的]研究不同工艺参数和Al₂O₃纳米颗粒用量对45钢表面复合电刷镀Ni–Co–Al₂O₃的影响，提升45钢的耐磨性。[方法]通过扫描电子显微镜观察不同条件下所得镀层的表面形貌及截面形貌，以确定合适的工艺参数。再在此基础上研究了Al₂O₃纳米颗粒质量浓度对Ni–Co–Al₂O₃复合镀层显微硬度和耐磨性的影响，结合磨损形貌观察和元素组成分析，探讨了复合镀层的磨损机理。[结果]复合电刷镀的较佳工艺参数为：电压10 V，温度40～50℃，镀笔速率6～8 m/min。镀液中Al₂O₃纳米颗粒的质量浓度为20 g/L时，Ni–Co–Al₂O₃复合镀层的显微硬度最高（约为850 HV），耐磨性最好。Ni–Co–Al₂O₃复合镀层的磨损机理以疲劳磨损为主，并伴随轻微的粘着磨损。[结论]通过电刷镀技术可在45钢表面获得高硬度、耐磨损的Ni–Co–Al₂O₃复合镀层。
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  印制电路板盲孔填充电镀铜添加剂的研究进展

  何念, 连纯燕, 潘炎明, 王健, 冯朝辉, 段小龙

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 13-22. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.002

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  [目的]电子产品日益追求轻量化和微型化，这促使印制电路板(PCB)制造向更高精度、更高密度及更小孔径的方向发展。盲孔电镀填充是PCB制造的关键工艺之一。在酸性电镀铜溶液中添加抑制剂、光亮剂、整平剂等添加剂，可借助它们之间的协同效应来实现盲孔的超等角填充。[方法]综述了电镀铜抑制剂、光亮剂和整平剂的研究现状，探讨了它们的作用机制与协同效应，展望了未来的研究方向。[结果]使用适当的添加剂可实现盲孔“自下而上”的超等角填充。[结论]加强电镀铜添加剂的研究和开发可为PCB产业的持续发展提供有力的技术支撑。
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  铜-锌合金电沉积及脱合金化法制备多孔铜箔

  郭翡翔, 杨斌, 凌羽, 宋克兴, 卢伟伟, 安茂忠, 戎万, 孙梁

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 23-32. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.003

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  [目的]纳米多孔铜由于其开放的多孔结构、较高的比表面积、较低的密度等独特的理化性能，在储能、催化剂、传感器等领域有巨大的应用潜力。为了解决金属锂作为锂离子电池负极材料时存在的锂枝晶及安全问题，采用脱合金化法制备多孔铜箔成为近年来的研究热点。[方法]先以钛板为基体电沉积铜箔基底，接着电沉积Cu–Zn合金，再脱合金化处理得到多孔铜箔。重点研究了工艺参数对Cu–Zn合金镀层形貌、结构和性能的影响。[结果] Cu–Zn合金电沉积的较优工艺条件为：电流密度1.0 A/dm²，温度40°C，时间20 min。该条件下所得Cu–Zn合金镀层表面平整、结构均匀、形成单一合金相，经脱合金化处理后Zn元素的去除率为70.6%。[结论]采用电沉积+脱合金化的方法有望制得孔径均匀的多孔铜箔，但会产生裂纹，有待进一步研究和改善。
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  C/SiC复合材料表面SiC过渡层的包埋法制备与性能

  赵泽, 马壮, 高丽红

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 33-39. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.004

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  [目的]碳/碳化硅（C/SiC）复合材料是航空航天领域最有发展前景的高温热防护结构材料之一，但其表面由于制备过程中化学气相渗透而造成粗糙度低、与涂层间结合强度差的问题有待解决。[方法]以Si粉、C粉和少量Al₂O₃粉为原料，通过包埋法在C/SiC基体表面制备了SiC涂层。[结果]该涂层与基体之间具有较好的化学亲和性，热膨胀系数匹配度高，表面状态改善情况好。SiC涂层的表面粗糙度（Ra）相较于C/SiC基体实现了从1.732μm到5.531μm超2倍的提升，且涂层与基体结合良好，平均抗拉结合强度达到了4.946 MPa。[结论]该方法处理后的C/SiC复合材料满足了后续制备功能化涂层的要求。
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  低合金钢激光淬火表面强化处理层与渗碳处理层的性能比较

  余总昌, 苏晓龙, 胡中辉, 王龙, 王斌, 李阳阳, 张永伟, 王延涛, 典叶昆

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 40-45. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.005

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  [目的]高压电气机构产品的传动类零部件广泛使用20Cr Mn Mo低合金钢制造。为使该材料达到产品使用性能要求，需要进行气体渗碳、淬火、回火及驱氢处理，存在工序繁多、生产周期长、效率低，有害气体排放量高等问题。[方法]以42CrMo低合金钢为基体，进行激光淬火表面强化处理。对比了42CrMo淬硬层与20Cr MnMo渗碳层的有效深度、显微硬度、组织结构、耐磨性和冲击功。[结果]经过激光淬火表面强化处理的42CrMo钢具有略优于渗碳20CrMnMo钢的综合性能。[结论]激光淬火表面强化处理技术有望替代20CrMnMo的传统处理工艺。
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  Co–Pt改性铝化物涂层的氧化行为

  张胜宝, 德先龙, 邓鹏, 尹斌, 邓春明

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 46-54. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.006

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  [目的]铝化物涂层的抗氧化性能及高温服役性能亟待提高。[方法]采用电镀和高温气相渗铝的方法，在镍基单晶高温合金表面制备了Co改性铝化物（NiCoAl）涂层、Pt改性铝化物（NiPtAl）涂层和Co/Pt共改性铝化物（NiCoPtAl）涂层，利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）研究了3种涂层在1 100℃下恒温氧化过程中的氧化行为及组织结构演变，探究Co的添加对铝化物涂层抗氧化性能及涂层/基体界面组织结构演变的影响。[结果]恒温氧化300 h后，NiCoAl涂层表现出最差的抗氧化性能，NiCoPtAl涂层和NiPtAl涂层的抗氧化性能则更优，它们的单位面积质量依次增大了0.426 26、0.342 53和0.296 01 mg/cm²。NiCoPtAl涂层试样互扩散区和二次反应区中的析出相较其他两种涂层少。[结论]适量Co的添加对铝化物涂层表面氧化层的形成有促进作用。在Co和Pt的协同作用下，铝化物涂层/单晶界面组织的稳定性更好。
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  光催化二氧化钛超亲水无机涂层的制备及性能

  陈君华, 神潇, 陈雨荫, 杨创辉, 王庆伟, 王璇, 利诗婷

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 55-61. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.007

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  [目的]超亲水涂层具有自清洁、防雾、防污等特性，但在玻璃上应用时透光性往往不够理想。[方法]以钛酸丁酯为前驱体，乙酰丙酮为抑制剂，无水乙醇和去离子水为溶剂，加入硝酸进行催化，合成了TiO₂溶胶，并将其涂覆在玻片上，经煅烧处理后获得超亲水性透明涂层。分别考察了溶胶的粒径及涂层的表面形貌、水接触角、透明度和热稳定性。[结果]TiO₂亲水涂层的水接触角为8.0°，400～700 nm波长范围内的透光率仅比空白玻璃低4个百分点，加热至800℃的过程中质量损失仅为8%。[结论]该涂层具有良好的亲水性和防雾性能。
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  层状润滑涂层的制备及防冰性能

  李贤明, 谭文胜, 杨凯钧, 刘强, 罗红祥, 王嵩钧

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 62-69. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.008

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  [目的]防结冰是目前风力发电机设备领域亟待解决的问题。[方法]以聚二甲基硅氧烷(PDMS)、液体石蜡和Fe3O4为主要原料，采用旋涂法在普通玻璃表面制备了层状润滑涂层，研究了它的表面稳定性和防冰性能。[结果]这种层状润滑涂层在70℃高温蒸发或水流冲击7 d后，润滑液的质量损失仅为3%左右。在15次重复结冰实验中，旋涂10层所得涂层表面的冰附着强度只从2.41 kPa增大到3.55 kPa。水滴在该涂层表面凝结的时间为363 s，比普通玻璃表面的结冰时间(40 s)长得多。[结论]该层状润滑涂层具有优良的表面稳定性及抗冰耐久性。
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  基于酰基氨基脲和脲键协同作用的自愈合聚脲材料的制备及性能

  徐舒心, 董小焕, 张开元, 张逸飞, 王哲, 管雨, 李少香

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 70-76. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.009

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  [目的]制备具有优异力学性能和室温自愈合能力的材料具有极大的挑战性。[方法]以间苯二甲酰肼（IPDH）和硫脲为扩链剂，通过在聚合物硬段中引入酰基氨基脲和脲键基团来制备室温自愈合聚脲材料，分析了不同氢键密度下聚合物的化学结构、热学性能、力学性能和自愈合性能。[结果]以IPDH与硫脲的物质的量比3∶2所制备的材料显示了较好的综合力学性能：拉伸强度19.33 MPa，断裂伸长率929.6%，韧性52.69 MJ/m³。聚合物中存在的多种氢键作用赋予了材料优异的自愈合能力。断裂试样经25°C修补5 h后断裂面基本消失，36 h后拉伸强度和断裂伸长率均恢复了至少80%。[结论]该材料可以在温和的条件下愈合，在智能保护材料方面有潜在的应用前景。
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  硅溶胶-异丁基三乙氧基硅烷复合乳液对泡沫混凝土防水性能的影响

  付静, 刘世豪, 刘宇平, 李学昭

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 77-84. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.010

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  [目的]研究硅溶胶-异丁基三乙氧基硅烷（IBTS）复合乳液对泡沫混凝土防水性能的影响，为拓宽其应用提供实验数据。[方法]通过宏观力学特性试验和微观结构分析，综合考察了该复合乳液对泡沫混凝土的防护效果。[结果]涂抹了复合乳液的泡沫混凝土表现出比涂抹了单一IBTS乳液的泡沫混凝土更优异的抗渗透性能和耐久性，其水渗透深度和碳化深度更小，浸水48 h后的吸水率为0.46%，氯离子迁移系数为1.1×10^-12 m²/s，冻融240次后的质量损失率为0.55%，且动弹性模量仍维持冻融试验前的85.34%。[结论]复合乳液的防水机理涉及表面效应、化学反应、物理效应等多个方面，通过形成致密的防水层、填充孔隙和微裂纹、吸附并包固水分子等方式来防止水分渗透和扩散，从而提高泡沫混凝土的防水性能。
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  磁控溅射玫瑰金靶材的刻蚀行为

  袁军平, 陈令霞, 潘成强, 黄宇亨, 周翔, 林善伟, 朱佳宜

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 85-92. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.011

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  [目的]磁控溅射玫瑰金膜层相比于电镀工艺具有突出的环保优势，但很少有关于磁控溅射靶材刻蚀行为的研究报道。[方法]以Au85玫瑰金制作平面溅射靶材，进行真空磁控溅射镀膜。研究了靶电流、功率密度、磁场布置等对靶材表面刻蚀行为的影响。[结果]靶电流和功率密度较低时辉光稳定，溅射过程平稳；靶材粒子会优先沿着某个晶面逐层溅射出来，形成阶梯状直线条纹；靶材表面形成V形刻蚀沟槽，刻蚀区斜坡与靶面法向夹角为75°～76°。随着靶电流和功率密度的增大，溅射过程偶有弧光放电现象发生，刻蚀区表面形成乳突状显微形貌；靶电流过高时，靶材在短时间内就会出现熔穿。靶座的磁场布置存在端部效应，使刻蚀槽的深度和宽度存在不均匀的现象。[结论]为提高贵金属平面靶的利用率，应改善磁场布置，并将功率密度控制在出现弧光放电的阈值内。
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  机器学习在超临界二氧化碳制膜技术教学中的应用实践

  眭志强, 李树华, 林璟, 杨伟, 梁红, 蔡史佳, 乔智威

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 93-101. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.012

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  [目的]探索将超临界二氧化碳（CO₂）辅助制备金属-有机框架（MOF）膜与机器学习技术相结合的创新教学模式，以提高本科生在实验数据处理、分析和预测方面的能力。[方法]在教学过程中，学生首先使用数据提取工具从复杂的实验图表中提取CO₂在MOF材料上的吸附等温线数据，构建包含数据点和材料性能参数的数据集。随后，学生应用极致梯度提升（XGB）和随机森林（RF）两种机器学习算法对提取的数据集进行训练和测试，建立材料性能预测模型。[结果]数据提取工具显著提高了数据处理的效率和准确性，XGB模型在材料性能参数预测方面表现出良好的准确性和可解释性。通过这种结合数据提取和机器学习的教学模式，学生在数据处理和预测方面取得了显著进步，增强了他们的数据分析和科研能力。[结论]本工作提出的教学模式为化学工程和材料科学领域的实验数据处理和分析提供了有效的解决方案，具有较高的应用价值。
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  6061铝合金黄色微弧氧化膜层制备工艺优化及性能表征

  朱枝胜, 李康, 祝闻, 易爱华, 廖忠淼, 田君, 李志恒, 陈胤, 蔡雨菲, 刘玉婷

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 102-109. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.013

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  [目的]铝合金本色单一且在使用中易发生腐蚀，导致美观度下降。[方法]通过优化电参数与着色剂高锰酸钾的添加量，在6061铝合金表面制备了色泽均匀的黄色微弧氧化陶瓷膜。采用Lab色差评价体系对膜层的颜色进行定量分析。[结果]确定了最优的工艺参数为：频率500 Hz，占空比20%，脉冲比5∶1，正向电流密度8 A/dm²，负向电流密度2 A/dm²，高锰酸钾质量浓度0.8 g/L。由此获得的黄色膜层的b值为19.2，色差为0.09，与基体结合紧密且表面有典型的“火山口”形貌。该黄色膜层主要由γ-Al₂O₃和少量非晶相组成，表面均匀分布着大量锰氧化物是其显示黄色的主要原因。[结论]控制锰氧化物的生成可调节黄色微弧氧化膜的颜色。
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  2A12包铝薄板阳极氧化膜黑点原因分析及解决

  闫思洁, 王晓伟, 邵星海

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 110-116. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.014

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  [目的]2A12包铝薄板在硫酸阳极氧化及封闭后表面出现大量针尖状黑点。解决该问题对指导生产极其重要。[方法]先通过扫描电镜和能谱仪对比了黑点位置和正常区域阳极氧化膜及基体的形貌和元素组成，然后结合生产实际来分析黑点出现的原因，并进行验证试验，提出了控制膜层黑点的措施。[结果]2A12包铝薄板表面存在含碳夹杂物，对应部位在阳极氧化过程中不参与反应成膜。阳极氧化前用硝酸-氢氟酸处理2A12包铝薄板，黑点问题得以解决。[结论]原材料状态是影响包铝薄板硫酸阳极氧化的因素之一。因此除了控制好各工序的工艺参数外，还应对原材料的品质进行严格把控。
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  钝化液中金属杂质对镀锌层三价铬钝化的影响

  奚军生, 袁景追, 喻岚, 严寒, 刘威, 王帅星, 唐华, 杜楠

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 117-122. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.015

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  [目的]研究金属杂质离子对镀锌三价铬钝化效果的影响，为钝化液中金属杂质离子含量的控制提供参考。[方法]采用添加不同质量浓度的Fe²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺的三价铬钝化液对镀锌层进行钝化处理。通过三维视频显微镜、动电位极化曲线测试等研究了上述3种金属杂质离子对钝化膜外观及耐蚀性的影响。[结果]钝化液中Fe²⁺的质量浓度超过0.1 g/L或Cu²⁺的质量浓度超过0.03 g/L时即可导致钝化膜不均匀、颜色变暗甚至起粉，以及耐蚀性显著变差。钝化液中Zn²⁺质量浓度小于2 g/L时对钝化膜外观和耐蚀性影响不大，但不小于4.0 g/L时会导致钝化膜耐蚀性严重下降，因此钝化液中Zn²⁺的质量浓度应控制在4.0 g/L以内。[结论]3种金属杂质均会导致钝化膜性能下降，必须严格控制三者在钝化液中的含量。
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  暗棕壤中Cl^-/SO₄^2-质量比对镀锌钢和不锈钢腐蚀行为的影响

  王铁铮, 李可可, 高健桐, 关潇卓, 张楠, 李达, 张兰河

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 123-133. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.016

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  [目的]探究吉林地区暗棕壤中氯离子（Cl-）和硫酸根离子(SO₄^2-)对典型接地材料腐蚀的影响。[方法]通过室内加速腐蚀试验考察不同Cl^-/SO₄^2-质量比下镀锌钢和不锈钢腐蚀速率的变化，采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析金属腐蚀产物的变化，探讨镀锌钢和304不锈钢的腐蚀机理。[结果]低浓度SO₄^2-的存在会促进Cl^-对镀锌钢的点蚀，SO₄^2-浓度高则能减缓Cl^-对镀锌钢的腐蚀。但镀锌层厚度有限，在强酸性环境下会因为快速溶解而逐渐失去防腐作用。与镀锌钢相比，304不锈钢在暗棕壤中的耐蚀性更优，但其成本更高，并且304不锈钢的点蚀随着Cl^-/SO₄^2-质量比的增大而加剧。[结论]镀锌钢较适用于温和的中性土壤环境。304不锈钢比镀锌钢更耐腐蚀，但不适用于腐蚀性阴离子含量高的土壤环境。
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  新型接地材料在汕头土壤浸出液中的腐蚀电化学行为

  李俊松, 周梦鑫, 王震宇

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 134-139. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.017

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  [目的]研究导电高分子基复合接地材料在汕头地区变电站土壤浸出液中的腐蚀电化学行为，为导电高分子基复合接地材料的服役寿命和工程设计提供理论参考与数据支撑。[方法]通过开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱等电化学测试，对比研究了不同接地材料在汕头土壤浸出液中的腐蚀电化学行为。[结果]与20钢和镀锌钢相比，导电高分子基复合接地材料的腐蚀电位最正，腐蚀电流密度最低，低频阻抗模值最大。不同接地材料在汕头土壤浸出液中的耐腐蚀性能大小排序为：导电高分子基复合接地材料>镀锌钢> 20钢。[结论]导电高分子基复合接地材料在汕头土壤浸出液中的耐蚀性明显高于20钢与镀锌钢。
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  镀银铜基电接触器件在沿海大气环境中的组织结构变化

  陈云翔, 陈奕扬, 杨丙坤, 张波, 万芯瑗, 夏晓健, 赵博

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 140-147. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.018

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  [目的]研究镀银铜基电接触器件暴露在沿海大气环境中时镀银层的组织变化过程。[方法]分析和比较了镀银铜基电接触器件在海洋大气中暴露不同时间后的宏观形貌、微观形貌及其腐蚀电化学行为。[结果]在海洋大气中暴露1年时电接触器件为银白色，3年后变为浅黄色，6年后电接触器件表面布满铜绿。微观形貌观察表明，电接触器件在海洋大气中暴露的前3年内镀银层基本完好，其主要物相为单质Ag和Ag₂O。6年后镀银层基本脱落，主要物相为Cu、CuO和Cu（OH）₂。电化学测试表明，电接触器件的导电性随着海洋大气暴露时间的延长而逐渐变差。[结论]本研究可为镀银铜基电接触器件在沿海大气环境中使用寿命的评估提供参考。
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  抗腐蚀蔓延水性环氧富锌涂料的制备与性能

  康鑫, 时卓, 孙连来, 郭建, 高琳琳, 于勐

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 148-157. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.019

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  [目的]要延长涂层的使用寿命，需阻止腐蚀介质沿着涂层被划伤的部位侵入而腐蚀金属基材，抑制腐蚀蔓延。[方法]选用环氧树脂乳液、胺类固化剂、颜填料、腐蚀抑制剂及其他助剂制备了一种具有优异抗腐蚀蔓延能力的水性环氧富锌涂料，讨论了成膜物质含量、固化剂种类和颜填料复配形式对涂层耐蚀性的影响，探讨了涂层抗腐蚀蔓延的机理。[结果]在成膜物质的质量分数为15%，选用聚酰胺固化剂，以绢云母、超磷锌白和石墨烯作为颜填料，并加入适量腐蚀抑制剂的情况下，所制备的涂料综合性能最好，其涂层经中性盐雾试验2 160 h后依然具有良好的附着力，平均扩蚀宽度仅为1.43 mm。[结论]腐蚀抑制剂对涂层湿态附着力的提升，以及石墨烯对锌粉利用率的提升，共同赋予了该涂层优异的抗腐蚀蔓延性能。
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  浅析汽车涂装水处理工艺中的细菌管理

  钟明强, 张宝林, 向微凡, 李明, 郑泽宇

  电镀与涂饰. 2024, 43(06): 158-162. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.06.020

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  [目的]前处理电泳相关水洗槽受环境影响，容易出现生菌问题，而一旦槽体生菌，难以彻底清除，很容易对槽体循环及车身电泳品质造成不良影响。[方法]分析了异噻唑啉酮、双氧水、硝酸等化学杀菌剂的利弊后，引入紫外线杀菌灯对细菌管理进行改善。[结果]长期开启紫外线杀菌灯可有效降低水洗槽内细菌的数量，从而减少化学杀菌剂的用量。[结论]向水洗槽导入紫外线杀菌灯可大幅降低杀菌成本，减少环境污染，提高杀菌效率。