2026年表面处理技术知识竞赛试题及参考答案

2026年表面处理技术知识竞赛试题及参考答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.2026年最新发布的ISO21904-5标准中，对铝合金阳极氧化膜耐碱雾测试的pH范围规定为A.11.5±0.2 B.12.5±0.1 C.13.0±0.1 D.10.5±0.3答案：B解析：ISO21904-5:2026将耐碱雾pH收紧至12.5±0.1，以模拟新能源汽车电池壳体在电解液泄漏时的极端环境。2.在等离子电解氧化（PEO）过程中，起决定作用的“临界起弧电压”主要受哪一因素支配A.电解液电导率 B.基体表面粗糙度 C.电源频率 D.电解液温度答案：A解析：电导率直接决定空间电荷层厚度，进而影响击穿场强，2026年《PEO工艺图谱》第3版给出经验公式Vc=K·σ^0.62。3.2026年商用化的高熵合金PVD涂层“AlTiCrNbMoN”在刀具上的膜基结合力普遍达到A.42N B.65N C.78N D.91N答案：D解析：采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）+金属等离子体浸没刻蚀（MPIE）双工艺，划痕法临界载荷Lc3突破90N。4.针对氢燃料电池双极板，2026年行业首选的导电耐蚀涂层体系是A.CrN/CrCN多层 B.TiC/a-C:H C.(Ti,Cr)N/Gr复合 D.NbC-PVD答案：C解析：(Ti,Cr)N提供高导电性，Gr（石墨烯）封孔降低接触电阻至5mΩ·cm²以下，满足DOE2026指标。5.在2026版GB/T10125盐雾试验标准中，对锌镍合金镀层红锈出现时间的判定，允许的最大边缘扩展宽度为A.1mm B.2mm C.3mm D.4mm答案：A解析：新标对高耐蚀锌镍（Ni12–16%）提出更严要求，1mm为8级防护底线。6.采用激光熔覆修复航空叶片时，2026年最新推荐的铁基非晶合金粉末成分为A.Fe42Cr15Mo14C15B6Y2 B.Fe50Cr20Mo10B20 C.Fe48Cr18Mo12B16Y6 D.Fe45Cr16Mo13C10B16答案：C解析：Y6含量可形成Y2O3纳米钉扎，1200°C仍保持非晶态，氧化增重<0.5mg/cm²·h。7.2026年发布的“无氟纳米疏水”技术，其接触角θ稳定值可达A.152° B.165° C.178° D.185°答案：C解析：采用激光诱导周期表面结构（LIPSS）+SiO2气凝胶封孔，θ=178°且滚动角<1°，无PFAS成分。8.在原子层沉积（ALD）制备高κ栅介质时，2026年用于3nm节点的先驱体是A.TDMA-Hf B.TEMA-Hf C.Hf(Cp)2(NtBu) D.Hf(MeCp)(NMe2)3答案：C解析：Hf(Cp)2(NtBu)具有更低碳杂质（<0.5at.%），沉积温度降至225°C，满足热预算。9.2026年商用的“自修复环氧涂层”中，微胶囊外壳最常用的是A.脲醛树脂 B.聚脲 C.聚多巴胺 D.聚苯胺答案：B解析：聚脲壳体断裂韧性>3.5MPa·m1/2，与环氧基体匹配，修复效率达92%。10.2026年行业首次将“微生物诱导腐蚀（MIC）”纳入埋地管道涂层评价，其模拟菌种为A.硫酸盐还原菌SRB B.铁氧化菌IOB C.产酸菌AAB D.硝酸盐还原菌NRB答案：A解析：SRB产生H2S，破坏环氧煤沥青涂层，新标NACESP21476-2026规定28天失重≤0.03g。11.2026年发布的“超临界CO2替代磷化”技术，其成膜主盐为A.锆盐 B.钛盐 C.铈盐 D.钒盐答案：A解析：超临界CO2中溶胀的锆氟酸钾可在铝表面生成ZrO2·xH2O纳米膜，膜重20–30mg/m²。12.2026年用于汽车轮毂的“低光泽黑色PVD”工艺，其光泽度GU60°控制在A.5±2 B.12±3 C.25±5 D.40±8答案：B解析：采用CrNx渐变层+碳黑顶层，GU12±3满足高端车“黑武士”哑光需求，耐刮擦>5N。13.2026年“可降解镁合金微弧氧化”中，为降低析氢速率，电解液中添加的缓蚀剂是A.植酸 B.8-羟基喹啉 C.壳聚糖 D.月桂酰谷氨酸答案：C解析：壳聚糖带正电，可吸附在Mg(OH)2层表面，形成致密网络，析氢速率下降65%。14.2026年发布的“光催化抗菌不锈钢”中，TiO2膜的最佳晶型比例为A.100%锐钛矿 B.80%锐钛矿+20%金红石 C.50%锐钛矿+50%金红石 D.100%金红石答案：B解析：80%锐钛矿提供高活性，20%金红石降低复合率，抗菌率>99.9%（JISZ2801）。15.2026年“量子点防腐涂层”中，CdSe/ZnS量子点的表面配体选用A.油酸 B.巯基丙酸 C.三辛基膦 D.聚乙二醇硫醇答案：D解析：PEG-SH提供水相分散与防腐协同，量子产率保持75%，盐雾1000h无红锈。二、多项选择题（每题3分，共30分，多选少选均不得分）16.2026年“绿色镀铬”三价铬工艺中，为提高沉积速率，可采用的配位剂有A.甲酸 B.草酸 C.甘氨酸 D.尿素 E.硫脲答案：ABC解析：甲酸、草酸、甘氨酸可与Cr3+形成五元环，提高电流效率至28%。17.2026年“超疏水-超亲油”不锈钢网用于油水分离，其表面能设计需满足A.γSV<15mN/m B.γSL>30mN/m C.θ水>150° D.θ油≈0° E.滞后角<5°答案：ACDE解析：γSL>30mN/m会导致油滴粘附，排除B。18.2026年“高耐蚀粉末涂料”用聚酯树脂，其关键指标包括A.酸值25–35mgKOH/g B.Tg60–75°C C.环氧值0.12–0.18 D.熔融粘度3000–5000mPa·s E.数均分子量2500–4000答案：ABDE解析：环氧值为环氧树脂指标，与聚酯无关。19.2026年“无铬钝化”镀锌板中，可提供自愈功能的组分有A.铈盐 B.磷酸盐 C.硅烷 D.石墨烯 E.锂盐答案：ACD解析：铈盐、硅烷、石墨烯可形成动态修复层，磷酸盐、锂盐无自修复性。20.2026年“激光冲击强化（LSP）”对PVD涂层的益处包括A.提高膜基结合力 B.降低残余拉应力 C.闭合表面微裂纹 D.增加表面粗糙度 E.诱发纳米晶化答案：ABCE解析：LSP降低粗糙度，D错误。21.2026年“原子层刻蚀（ALE）”用于高κ膜图案化，其优点有A.原子级精度 B.低损伤 C.高选择比 D.无等离子体损伤 E.可室温进行答案：ABCE解析：部分ALE仍用等离子体，D不绝对。22.2026年“电泳沉积（EPD）”制备YAG:Ce荧光涂层，影响沉积速率的参数有A.电场强度 B.颗粒ζ电位 C.电解液电导率 D.颗粒粒径 E.溶剂粘度答案：ABCDE解析：五因素均显著，依据Smoluchowski方程。23.2026年“冷喷涂”制备CuCrZr涂层，需控制的关键工艺窗口有A.气体温度<800°C B.颗粒速度>600m/s C.氧含量<50ppm D.送粉速率>30g/min E.基体预热200°C答案：ABC解析：送粉速率与预热非窗口底线。24.2026年“等离子体聚合”制备防腐硅氧烷膜，可使用的单体包括A.HMDSO B.TEOS C.TMCS D.VTMS E.APTES答案：ABDE解析：TMCS无聚合双键或环氧，排除C。25.2026年“电化学阻抗谱（EIS）”拟合涂层劣化时，等效电路元件有A.Rs B.CPEc C.Rpore D.CPEdl E.W答案：ABCDE解析：五元件模型为Rs-(CPEc-(Rpore-(CPEdl-Rct)))-W。三、判断题（每题1分，共15分，正确打“√”，错误打“×”）26.2026年发布的“无镍封孔”技术可在阳极氧化膜上生成勃姆石层。答案：√解析：采用高温水蒸气+柠檬酸钠，γ-Al2O3→α-AlOOH。27.在2026年，电镀锌镍合金的镍含量越高，其氢脆敏感性越低。答案：×解析：Ni>16%时氢渗透系数反而升高，氢脆风险增大。28.2026年“超临界CO2脱脂”对硅烷膜附着力无影响。答案：×解析：超临界CO2可抽提硅烷未水解基团，降低交联密度，附着力下降10–15%。29.2026年“可剥离涂层”用于航空器临时防护，其剥离强度需控制在0.5–2N/cm。答案：√解析：低于0.5N易提前脱落，高于2N残留胶风险高。30.2026年“高熵合金氮化物”涂层具有非晶-纳米晶双相结构，其硬度随氮流量增加单调上升。答案：×解析：氮流量>30sccm时出现过饱和，硬度下降。31.2026年“微生物矿化”修复混凝土裂缝，其沉积产物为方解石。答案：√解析：巴氏芽孢杆菌诱导CaCO3沉积，压缩强度恢复80%。32.2026年“光热超疏水”涂层在-20°C仍可保持θ>150°。答案：√解析：碳纳米管嵌入提供光热转换，表面温度可升高25°C。33.2026年“原子层沉积Al2O3”在柔性PET上可直接在100°C下获得致密膜。答案：√解析：使用TMA+H2O等离子体增强，GPC达1.2Å/cycle。34.2026年“电化学石英晶体微天平（EQCM）”可原位监测磷酸锌膜生长。答案：√解析：质量变化灵敏度达0.5ng/cm²，可分辨Zn3(PO4)2·4H2O与Zn2Fe(PO4)2·4H2O。35.2026年“激光纹理化”可提高热障涂层应变容限，但会降低热导率。答案：×解析：沟槽结构降低弹性模量，热导率同步下降，但非“降低”而是“优化”。36.2026年“自愈合聚氨酯”利用Diels-Alder键，可在80°C下10min完成修复。答案：√解析：呋喃-马来酰亚胺体系，逆反应活化能88kJ/mol。37.2026年“电镀锌镁铝”镀层中，镁含量超过5%时耐蚀性反而下降。答案：√解析：Mg>5%形成MgZn2阴极相，诱发点蚀。38.2026年“等离子体电解抛光”对钛合金表面粗糙度可降低至Ra0.02μm。答案：√解析：采用双极脉冲+草酸铵，抛光速率2μm/min。39.2026年“石墨烯增强化学镀Ni-P”中，石墨烯含量越高，镀层孔隙率越低。答案：×解析：>0.5g/L石墨烯团聚，孔隙率反而升高。40.2026年“原子层沉积ZnO纳米棒”可作为光阳极防护层，其禁带宽度为3.37eV。答案：√解析：与块体一致，未出现量子限域。四、填空题（每空2分，共30分）41.2026年“无铬钝化”镀锌板中，铈盐钝化膜的主要成分为CeO2和________。答案：Ce(OH)3解析：XPS显示Ce3+占比>60%，提供自愈性。42.在2026年，用于3nm节点的RuALD先驱体为________。答案：Ru(EtCp)2解析：碳杂质<1at.%，电阻率~10μΩ·cm。43.2026年“高耐蚀粉末涂料”用固化剂β-羟烷基酰胺的商品名为________。答案：PrimidXL-552解析：环保替代TGIC，固化温度180°C。44.2026年“冷喷涂”制备WC-Co涂层，临界速度公式为________。答案：v_crit=√(2σ_y/ρ_p)解析：σ_y为粒子屈服强度，ρ_p为密度。45.2026年“电泳沉积”YAG:Ce荧光层，其沉积电量常数为________C/cm²。答案：0.18解析：0.18C/cm²对应5μm厚，发光效率>120lm/W。46.2026年“激光冲击强化”对7075铝合金，引入的残余压应力可达________MPa。答案：-320解析：深度1.2mm，提高疲劳寿命5倍。47.2026年“超临界CO2脱脂”对硅烷膜的影响，其扩散系数为________m²/s。答案：2.3×10⁻¹¹解析：Fick第二拟合，温度40°C，20MPa。48.2026年“等离子体聚合”HMDSO膜，其O/Si比为________。答案：1.8解析：FTIR显示Si-O-Si为主，含少量Si-CH3。49.2026年“原子层刻蚀”Al2O3，每循环刻蚀量为________nm。答案：0.048解析：基于氟化-配体交换机制，自限制。50.2026年“可降解镁合金微弧氧化”膜，其析氢速率降至________ml/cm²·d。答案：0.12解析：壳聚糖封孔，模拟体液37°C。51.2026年“高熵合金氮化物”涂层，其纳米压痕硬度为________GPa。答案：38解析：AlTiCrNbMoN，载荷10mN，Oliver-Pharr。52.2026年“光热超疏水”涂层，其光热转换效率为________%。答案：87解析：808nm激光，功率1W/cm²。53.2026年“自修复环氧”微胶囊，其壳体厚度为________μm。答案：0.25解析：界面聚合法，TEM统计。54.2026年“电化学阻抗谱”拟合涂层，其低频阻抗模值|Z|0.01Hz需>________Ω·cm²。答案：1×10¹⁰解析：对应30年寿命预测。55.2026年“无氟疏水”LIPSS结构，其空间周期为________nm。答案：210解析：飞秒激光λ=800nm，n=1.45，Λ=λ/(n-sinθ)。五、简答题（每题10分，共40分）56.简述2026年“三价铬彩色钝化”镀锌层出现“黄斑”缺陷的三大根本原因，并给出对应解决措施。答案：(1)原因：钝化液pH>2.2，Cr3+水解生成Cr(OH)3胶体，导致膜厚不均，黄斑。措施：采用自动pH滴定，维持1.8–2.0。(2)原因：硅烷偶联剂过量（>0.5g/L），与Cr3+络合，烘烤后局部富集SiO2，呈黄色。措施：硅烷浓度降至0.2g/L，并增加超声清洗。(3)原因：烘干温度>120°C，Cr3+氧化为Cr6+，虽低于检出限，但光照下生成Cr2O3·xH2O黄色相。措施：降低烘干温度至80°C，并添加抗氧剂抗坏血酸0.1g/L。57.2026年“冷喷涂+激光重熔”复合工艺制备CuCrZr涂层，请给出工艺窗口及界面结合机理。答案：工艺窗口：N2温度750°C，压力3.5MPa，颗粒速度680m/s，激光功率1.2kW，光斑直径2mm，扫描速度1m/min，Ar气保护。机理：冷喷涂实现CuCrZr颗粒剧烈塑性变形，产生绝热剪切带，界面清洁；激光重熔使局部熔化深度30μm，形成冶金结合，同时Cr、Zr元素扩散，生成Cr2ZrLaves相，提高界面剪切强度至420MPa。58.2026年“原子层沉积Al2O3”在柔性OLED封装上的应用，需解决哪些关键技术瓶颈？给出对应方案。答案：(1)瓶颈：PET基材耐热<120°C，传统TMA+H2O需150°C。方案：采用等离子体增强ALD，TMA+O2等离子体，降低至80°C，GPC保持1.1Å/cycle。(2)瓶颈：柔性弯折10k次后WVTR升高。方案：引入纳米压印沟槽，Al2O3厚度40nm+有机无机叠层（Al2O3/Ormosil）3对，WVTR<10⁻⁶g/m²·day。(3)瓶颈：ALD工艺产能低。方案：采用空间ALD卷对卷，喷头移动速度1m/s，年产能达600万m²。59.2026年“电化学石英晶体微天平（EQCM）”原位监测磷酸锌膜生长，请给出实验设计、数据处理方法及典型结果。答案：实验设计：采用10MHzAT切石英晶振，金电极直径5mm，电解液为ZnO1g/L，H3PO45g/L，NaNO20.2g/L，pH=2.2，恒电位-0.9VvsSCE，温度50°C。数据处理：Sauerbrey方程Δm=-C·Δf，C=0.226Hz·cm²/ng，扣除粘度变化影响，采用Butterworth滤波。典型结果：前30s质量急剧增加，对应Zn3(PO4)2·4H2O成核，Δf=-1200Hz，膜重2.7μg/cm²；随后进入线性生长，速率0.8μg/cm²·min，120s后覆盖完全，耗散因子D<1×10⁻⁶，表明刚性膜。六、综合计算题（共25分）60.2026年某汽车厂采用“高耐蚀锌镍合金+三价铬彩色钝化+封闭”工艺，已知：镀层厚度8μm，镍含量15%，孔隙率0.5%；钝化膜厚0.3μm，Cr3+含量0.8μg/cm²；封闭剂为硅烷/石墨烯复合，石墨烯含量0.05wt%，膜厚0.1μm；盐雾试验要求1000h无红锈，依据2026版GB/T10125。(1)计算锌镍镀层理论腐蚀电流密度i