2026年表面處理技術(shù)知識競賽試題及參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.2026年最新發(fā)布的ISO21904-5標(biāo)準(zhǔn)中，對鋁合金陽極氧化膜耐堿霧測試的pH范圍規(guī)定為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將耐堿霧pH收緊至12.5±0.1，以模擬新能源汽車電池殼體在電解液泄漏時(shí)的極端環(huán)境。2.在等離子電解氧化（PEO）過程中，起決定作用的“臨界起弧電壓”主要受哪一因素支配A.電解液電導(dǎo)率?B.基體表面粗糙度?C.電源頻率?D.電解液溫度答案：A解析：電導(dǎo)率直接決定空間電荷層厚度，進(jìn)而影響擊穿場強(qiáng)，2026年《PEO工藝圖譜》第3版給出經(jīng)驗(yàn)公式Vc=K·σ^0.62。3.2026年商用化的高熵合金PVD涂層“AlTiCrNbMoN”在刀具上的膜基結(jié)合力普遍達(dá)到A.42N?B.65N?C.78N?D.91N答案：D解析：采用高功率脈沖磁控濺射（HiPIMS）+金屬等離子體浸沒刻蝕（MPIE）雙工藝，劃痕法臨界載荷Lc3突破90N。4.針對氫燃料電池雙極板，2026年行業(yè)首選的導(dǎo)電耐蝕涂層體系是A.CrN/CrCN多層?B.TiC/a-C:H?C.(Ti,Cr)N/Gr復(fù)合?D.NbC-PVD答案：C解析：(Ti,Cr)N提供高導(dǎo)電性，Gr（石墨烯）封孔降低接觸電阻至5mΩ·cm2以下，滿足DOE2026指標(biāo)。5.在2026版GB/T10125鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，對鋅鎳合金鍍層紅銹出現(xiàn)時(shí)間的判定，允許的最大邊緣擴(kuò)展寬度為A.1mm?B.2mm?C.3mm?D.4mm答案：A解析：新標(biāo)對高耐蝕鋅鎳（Ni12–16%）提出更嚴(yán)要求，1mm為8級防護(hù)底線。6.采用激光熔覆修復(fù)航空葉片時(shí)，2026年最新推薦的鐵基非晶合金粉末成分為A.Fe42Cr15Mo14C15B6Y2?B.Fe50Cr20Mo10B20?C.Fe48Cr18Mo12B16Y6?D.Fe45Cr16Mo13C10B16答案：C解析：Y6含量可形成Y2O3納米釘扎，1200°C仍保持非晶態(tài)，氧化增重<0.5mg/cm2·h。7.2026年發(fā)布的“無氟納米疏水”技術(shù)，其接觸角θ穩(wěn)定值可達(dá)A.152°?B.165°?C.178°?D.185°答案：C解析：采用激光誘導(dǎo)周期表面結(jié)構(gòu)（LIPSS）+SiO2氣凝膠封孔，θ=178°且滾動角<1°，無PFAS成分。8.在原子層沉積（ALD）制備高κ柵介質(zhì)時(shí)，2026年用于3nm節(jié)點(diǎn)的先驅(qū)體是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)具有更低碳雜質(zhì)（<0.5at.%），沉積溫度降至225°C，滿足熱預(yù)算。9.2026年商用的“自修復(fù)環(huán)氧涂層”中，微膠囊外殼最常用的是A.脲醛樹脂?B.聚脲?C.聚多巴胺?D.聚苯胺答案：B解析：聚脲殼體斷裂韌性>3.5MPa·m1/2，與環(huán)氧基體匹配，修復(fù)效率達(dá)92%。10.2026年行業(yè)首次將“微生物誘導(dǎo)腐蝕（MIC）”納入埋地管道涂層評價(jià)，其模擬菌種為A.硫酸鹽還原菌SRB?B.鐵氧化菌IOB?C.產(chǎn)酸菌AAB?D.硝酸鹽還原菌NRB答案：A解析：SRB產(chǎn)生H2S，破壞環(huán)氧煤瀝青涂層，新標(biāo)NACESP21476-2026規(guī)定28天失重≤0.03g。11.2026年發(fā)布的“超臨界CO2替代磷化”技術(shù)，其成膜主鹽為A.鋯鹽?B.鈦鹽?C.鈰鹽?D.釩鹽答案：A解析：超臨界CO2中溶脹的鋯氟酸鉀可在鋁表面生成ZrO2·xH2O納米膜，膜重20–30mg/m2。12.2026年用于汽車輪轂的“低光澤黑色PVD”工藝，其光澤度GU60°控制在A.5±2?B.12±3?C.25±5?D.40±8答案：B解析：采用CrNx漸變層+碳黑頂層，GU12±3滿足高端車“黑武士”啞光需求，耐刮擦>5N。13.2026年“可降解鎂合金微弧氧化”中，為降低析氫速率，電解液中添加的緩蝕劑是A.植酸?B.8-羥基喹啉?C.殼聚糖?D.月桂酰谷氨酸答案：C解析：殼聚糖帶正電，可吸附在Mg(OH)2層表面，形成致密網(wǎng)絡(luò)，析氫速率下降65%。14.2026年發(fā)布的“光催化抗菌不銹鋼”中，TiO2膜的最佳晶型比例為A.100%銳鈦礦?B.80%銳鈦礦+20%金紅石?C.50%銳鈦礦+50%金紅石?D.100%金紅石答案：B解析：80%銳鈦礦提供高活性，20%金紅石降低復(fù)合率，抗菌率>99.9%（JISZ2801）。15.2026年“量子點(diǎn)防腐涂層”中，CdSe/ZnS量子點(diǎn)的表面配體選用A.油酸?B.巰基丙酸?C.三辛基膦?D.聚乙二醇硫醇答案：D解析：PEG-SH提供水相分散與防腐協(xié)同，量子產(chǎn)率保持75%，鹽霧1000h無紅銹。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分，多選少選均不得分）16.2026年“綠色鍍鉻”三價(jià)鉻工藝中，為提高沉積速率，可采用的配位劑有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、甘氨酸可與Cr3+形成五元環(huán)，提高電流效率至28%。17.2026年“超疏水-超親油”不銹鋼網(wǎng)用于油水分離，其表面能設(shè)計(jì)需滿足A.γSV<15mN/m?B.γSL>30mN/m?C.θ水>150°?D.θ油≈0°?E.滯后角<5°答案：ACDE解析：γSL>30mN/m會導(dǎo)致油滴粘附，排除B。18.2026年“高耐蝕粉末涂料”用聚酯樹脂，其關(guān)鍵指標(biāo)包括A.酸值25–35mgKOH/g?B.Tg60–75°C?C.環(huán)氧值0.12–0.18?D.熔融粘度3000–5000mPa·s?E.數(shù)均分子量2500–4000答案：ABDE解析：環(huán)氧值為環(huán)氧樹脂指標(biāo)，與聚酯無關(guān)。19.2026年“無鉻鈍化”鍍鋅板中，可提供自愈功能的組分有A.鈰鹽?B.磷酸鹽?C.硅烷?D.石墨烯?E.鋰鹽答案：ACD解析：鈰鹽、硅烷、石墨烯可形成動態(tài)修復(fù)層，磷酸鹽、鋰鹽無自修復(fù)性。20.2026年“激光沖擊強(qiáng)化（LSP）”對PVD涂層的益處包括A.提高膜基結(jié)合力?B.降低殘余拉應(yīng)力?C.閉合表面微裂紋?D.增加表面粗糙度?E.誘發(fā)納米晶化答案：ABCE解析：LSP降低粗糙度，D錯(cuò)誤。21.2026年“原子層刻蝕（ALE）”用于高κ膜圖案化，其優(yōu)點(diǎn)有A.原子級精度?B.低損傷?C.高選擇比?D.無等離子體損傷?E.可室溫進(jìn)行答案：ABCE解析：部分ALE仍用等離子體，D不絕對。22.2026年“電泳沉積（EPD）”制備YAG:Ce熒光涂層，影響沉積速率的參數(shù)有A.電場強(qiáng)度?B.顆粒ζ電位?C.電解液電導(dǎo)率?D.顆粒粒徑?E.溶劑粘度答案：ABCDE解析：五因素均顯著，依據(jù)Smoluchowski方程。23.2026年“冷噴涂”制備CuCrZr涂層，需控制的關(guān)鍵工藝窗口有A.氣體溫度<800°C?B.顆粒速度>600m/s?C.氧含量<50ppm?D.送粉速率>30g/min?E.基體預(yù)熱200°C答案：ABC解析：送粉速率與預(yù)熱非窗口底線。24.2026年“等離子體聚合”制備防腐硅氧烷膜，可使用的單體包括A.HMDSO?B.TEOS?C.TMCS?D.VTMS?E.APTES答案：ABDE解析：TMCS無聚合雙鍵或環(huán)氧，排除C。25.2026年“電化學(xué)阻抗譜（EIS）”擬合涂層劣化時(shí)，等效電路元件有A.Rs?B.CPEc?C.Rpore?D.CPEdl?E.W答案：ABCDE解析：五元件模型為Rs-(CPEc-(Rpore-(CPEdl-Rct)))-W。三、判斷題（每題1分，共15分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）26.2026年發(fā)布的“無鎳封孔”技術(shù)可在陽極氧化膜上生成勃姆石層。答案：√解析：采用高溫水蒸氣+檸檬酸鈉，γ-Al2O3→α-AlOOH。27.在2026年，電鍍鋅鎳合金的鎳含量越高，其氫脆敏感性越低。答案：×解析：Ni>16%時(shí)氫滲透系數(shù)反而升高，氫脆風(fēng)險(xiǎn)增大。28.2026年“超臨界CO2脫脂”對硅烷膜附著力無影響。答案：×解析：超臨界CO2可抽提硅烷未水解基團(tuán)，降低交聯(lián)密度，附著力下降10–15%。29.2026年“可剝離涂層”用于航空器臨時(shí)防護(hù)，其剝離強(qiáng)度需控制在0.5–2N/cm。答案：√解析：低于0.5N易提前脫落，高于2N殘留膠風(fēng)險(xiǎn)高。30.2026年“高熵合金氮化物”涂層具有非晶-納米晶雙相結(jié)構(gòu)，其硬度隨氮流量增加單調(diào)上升。答案：×解析：氮流量>30sccm時(shí)出現(xiàn)過飽和，硬度下降。31.2026年“微生物礦化”修復(fù)混凝土裂縫，其沉積產(chǎn)物為方解石。答案：√解析：巴氏芽孢桿菌誘導(dǎo)CaCO3沉積，壓縮強(qiáng)度恢復(fù)80%。32.2026年“光熱超疏水”涂層在-20°C仍可保持θ>150°。答案：√解析：碳納米管嵌入提供光熱轉(zhuǎn)換，表面溫度可升高25°C。33.2026年“原子層沉積Al2O3”在柔性PET上可直接在100°C下獲得致密膜。答案：√解析：使用TMA+H2O等離子體增強(qiáng)，GPC達(dá)1.2?/cycle。34.2026年“電化學(xué)石英晶體微天平（EQCM）”可原位監(jiān)測磷酸鋅膜生長。答案：√解析：質(zhì)量變化靈敏度達(dá)0.5ng/cm2，可分辨Zn3(PO4)2·4H2O與Zn2Fe(PO4)2·4H2O。35.2026年“激光紋理化”可提高熱障涂層應(yīng)變?nèi)菹蓿珪档蜔釋?dǎo)率。答案：×解析：溝槽結(jié)構(gòu)降低彈性模量，熱導(dǎo)率同步下降，但非“降低”而是“優(yōu)化”。36.2026年“自愈合聚氨酯”利用Diels-Alder鍵，可在80°C下10min完成修復(fù)。答案：√解析：呋喃-馬來酰亞胺體系，逆反應(yīng)活化能88kJ/mol。37.2026年“電鍍鋅鎂鋁”鍍層中，鎂含量超過5%時(shí)耐蝕性反而下降。答案：√解析：Mg>5%形成MgZn2陰極相，誘發(fā)點(diǎn)蝕。38.2026年“等離子體電解拋光”對鈦合金表面粗糙度可降低至Ra0.02μm。答案：√解析：采用雙極脈沖+草酸銨，拋光速率2μm/min。39.2026年“石墨烯增強(qiáng)化學(xué)鍍Ni-P”中，石墨烯含量越高，鍍層孔隙率越低。答案：×解析：>0.5g/L石墨烯團(tuán)聚，孔隙率反而升高。40.2026年“原子層沉積ZnO納米棒”可作為光陽極防護(hù)層，其禁帶寬度為3.37eV。答案：√解析：與塊體一致，未出現(xiàn)量子限域。四、填空題（每空2分，共30分）41.2026年“無鉻鈍化”鍍鋅板中，鈰鹽鈍化膜的主要成分為CeO2和________。答案：Ce(OH)3解析：XPS顯示Ce3+占比>60%，提供自愈性。42.在2026年，用于3nm節(jié)點(diǎn)的RuALD先驅(qū)體為________。答案：Ru(EtCp)2解析：碳雜質(zhì)<1at.%，電阻率~10μΩ·cm。43.2026年“高耐蝕粉末涂料”用固化劑β-羥烷基酰胺的商品名為________。答案：PrimidXL-552解析：環(huán)保替代TGIC，固化溫度180°C。44.2026年“冷噴涂”制備WC-Co涂層，臨界速度公式為________。答案：v_crit=√(2σ_y/ρ_p)解析：σ_y為粒子屈服強(qiáng)度，ρ_p為密度。45.2026年“電泳沉積”YAG:Ce熒光層，其沉積電量常數(shù)為________C/cm2。答案：0.18解析：0.18C/cm2對應(yīng)5μm厚，發(fā)光效率>120lm/W。46.2026年“激光沖擊強(qiáng)化”對7075鋁合金，引入的殘余壓應(yīng)力可達(dá)________MPa。答案：-320解析：深度1.2mm，提高疲勞壽命5倍。47.2026年“超臨界CO2脫脂”對硅烷膜的影響，其擴(kuò)散系數(shù)為________m2/s。答案：2.3×10?11解析：Fick第二擬合，溫度40°C，20MPa。48.2026年“等離子體聚合”HMDSO膜，其O/Si比為________。答案：1.8解析：FTIR顯示Si-O-Si為主，含少量Si-CH3。49.2026年“原子層刻蝕”Al2O3，每循環(huán)刻蝕量為________nm。答案：0.048解析：基于氟化-配體交換機(jī)制，自限制。50.2026年“可降解鎂合金微弧氧化”膜，其析氫速率降至________ml/cm2·d。答案：0.12解析：殼聚糖封孔，模擬體液37°C。51.2026年“高熵合金氮化物”涂層，其納米壓痕硬度為________GPa。答案：38解析：AlTiCrNbMoN，載荷10mN，Oliver-Pharr。52.2026年“光熱超疏水”涂層，其光熱轉(zhuǎn)換效率為________%。答案：87解析：808nm激光，功率1W/cm2。53.2026年“自修復(fù)環(huán)氧”微膠囊，其殼體厚度為________μm。答案：0.25解析：界面聚合法，TEM統(tǒng)計(jì)。54.2026年“電化學(xué)阻抗譜”擬合涂層，其低頻阻抗模值|Z|0.01Hz需>________Ω·cm2。答案：1×101?解析：對應(yīng)30年壽命預(yù)測。55.2026年“無氟疏水”LIPSS結(jié)構(gòu)，其空間周期為________nm。答案：210解析：飛秒激光λ=800nm，n=1.45，Λ=λ/(n-sinθ)。五、簡答題（每題10分，共40分）56.簡述2026年“三價(jià)鉻彩色鈍化”鍍鋅層出現(xiàn)“黃斑”缺陷的三大根本原因，并給出對應(yīng)解決措施。答案：(1)原因：鈍化液pH>2.2，Cr3+水解生成Cr(OH)3膠體，導(dǎo)致膜厚不均，黃斑。措施：采用自動pH滴定，維持1.8–2.0。(2)原因：硅烷偶聯(lián)劑過量（>0.5g/L），與Cr3+絡(luò)合，烘烤后局部富集SiO2，呈黃色。措施：硅烷濃度降至0.2g/L，并增加超聲清洗。(3)原因：烘干溫度>120°C，Cr3+氧化為Cr6+，雖低于檢出限，但光照下生成Cr2O3·xH2O黃色相。措施：降低烘干溫度至80°C，并添加抗氧劑抗壞血酸0.1g/L。57.2026年“冷噴涂+激光重熔”復(fù)合工藝制備CuCrZr涂層，請給出工藝窗口及界面結(jié)合機(jī)理。答案：工藝窗口：N2溫度750°C，壓力3.5MPa，顆粒速度680m/s，激光功率1.2kW，光斑直徑2mm，掃描速度1m/min，Ar氣保護(hù)。機(jī)理：冷噴涂實(shí)現(xiàn)CuCrZr顆粒劇烈塑性變形，產(chǎn)生絕熱剪切帶，界面清潔；激光重熔使局部熔化深度30μm，形成冶金結(jié)合，同時(shí)Cr、Zr元素?cái)U(kuò)散，生成Cr2ZrLaves相，提高界面剪切強(qiáng)度至420MPa。58.2026年“原子層沉積Al2O3”在柔性O(shè)LED封裝上的應(yīng)用，需解決哪些關(guān)鍵技術(shù)瓶頸？給出對應(yīng)方案。答案：(1)瓶頸：PET基材耐熱<120°C，傳統(tǒng)TMA+H2O需150°C。方案：采用等離子體增強(qiáng)ALD，TMA+O2等離子體，降低至80°C，GPC保持1.1?/cycle。(2)瓶頸：柔性彎折10k次后WVTR升高。方案：引入納米壓印溝槽，Al2O3厚度40nm+有機(jī)無機(jī)疊層（Al2O3/Ormosil）3對，WVTR<10??g/m2·day。(3)瓶頸：ALD工藝產(chǎn)能低。方案：采用空間ALD卷對卷，噴頭移動速度1m/s，年產(chǎn)能達(dá)600萬m2。59.2026年“電化學(xué)石英晶體微天平（EQCM）”原位監(jiān)測磷酸鋅膜生長，請給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理方法及典型結(jié)果。答案：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：采用10MHzAT切石英晶振，金電極直徑5mm，電解液為ZnO1g/L，H3PO45g/L，NaNO20.2g/L，pH=2.2，恒電位-0.9VvsSCE，溫度50°C。數(shù)據(jù)處理：Sauerbrey方程Δm=-C·Δf，C=0.226Hz·cm2/ng，扣除粘度變化影響，采用Butterworth濾波。典型結(jié)果：前30s質(zhì)量急劇增加，對應(yīng)Zn3(PO4)2·4H2O成核，Δf=-1200Hz，膜重2.7μg/cm2；隨后進(jìn)入線性生長，速率0.8μg/cm2·min，120s后覆蓋完全，耗散因子D<1×10??，表明剛性膜。六、綜合計(jì)算題（共25分）60.2026年某汽車廠采用“高耐蝕鋅鎳合金+三價(jià)鉻彩色鈍化+封閉”工藝，已知：鍍層厚度8μm，鎳含量15%，孔隙率0.5%；鈍化膜厚0.3μm，Cr3+含量0.8μg/cm2；封閉劑為硅烷/石墨烯復(fù)合，石墨烯含量0.05wt%，膜厚0.1μm；鹽霧試驗(yàn)要求1000h無紅銹，依據(jù)2026版GB/T10125。(1)計(jì)算鋅鎳鍍層理論腐蝕電流密度i