表面工程

1. 表面工程技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)工藝藝術(shù)，滿足不同工況服役與裝飾外觀的要求，顯著提高產(chǎn)品的使用壽命、可靠性與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

2. 表面工程技術(shù)是節(jié)能、節(jié)材和挽回經(jīng)濟(jì)損失的有效手段。采用有效的表面防護(hù)手段，至少可減少腐蝕損失15~35%，減少磨損損失33%左右。

3. 表面工程技術(shù)在制備新型材料方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)

4. 表面工程技術(shù)是微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)。以化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、光刻技術(shù)和離子注入為代表的表面薄膜沉積技術(shù)和表面微細(xì)加工技術(shù)是制作大規(guī)模集成電路、光導(dǎo)纖維和集成光路、太陽(yáng)能薄膜電池等元器件的基礎(chǔ)。

1.傳統(tǒng)表面工程技術(shù)的創(chuàng)新

2.復(fù)合表面工程技術(shù)的研究

3. 納米表面工程

納米表面工程是指充分利用納米材料的優(yōu)異特性提升和改善傳統(tǒng)的表面工程，通過特定方法使材料表面納米化、納米結(jié)構(gòu)或功能化，從而使材料表面性能提高或賦予其全新功能的系統(tǒng)工程。關(guān)鍵技術(shù)主要包括：納米熱噴涂技術(shù)、納米電刷鍍技術(shù)、納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)、金屬材料表面自身納米化、納米表面粘結(jié)技術(shù)、納米涂裝、納米薄膜氣相沉積技術(shù)等。

4.大力發(fā)展綠色再制造工程

5.研究開發(fā)新型功能材料

6.向自動(dòng)化、智能化的方向邁進(jìn)

7.追求環(huán)保零排放

無(wú)論用何種金屬加工方法加工，在零件表面總會(huì)留下微細(xì)的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)象，粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大鏡或顯微鏡仍能觀察到。這就是零件加工后的表面粗糙度，過去稱為表面光潔度。國(guó)家規(guī)定表面粗糙度的參數(shù)由高度參數(shù)、間距參數(shù)和綜合參數(shù)組成。 這是滾壓（無(wú)切削加工方式）加工的基礎(chǔ)條件。

滾壓加工是一種無(wú)切屑加工，在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件表面的微觀不平度輾平從而達(dá)到改變表層結(jié)構(gòu)、機(jī)械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時(shí)達(dá)到光整加工及強(qiáng)化兩種目的，是磨削、車削等機(jī)械加工無(wú)法做到的。

滾壓是一種無(wú)切削的塑性加工方法。

表面工程技術(shù)最突出的技術(shù)特點(diǎn)是無(wú)需改變整體材質(zhì)，就能獲得本體材料所不具備的某些特殊性能。表面技術(shù)多獲得的表面覆蓋層厚度一般從幾十微米到幾毫米。

表面工程技術(shù)分類：表面改性、表面處理、表面涂覆、復(fù)合表面工程、納米表面工程技術(shù)。表面工程與人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。

表面工程按學(xué)科特點(diǎn)分類

表面工程按工藝特點(diǎn)分類

1. 在改善和美化人們生活中的應(yīng)用

2. 在保護(hù)、優(yōu)化環(huán)境中的應(yīng)用

(1)凈化大氣：采用化學(xué)氣相沉積和溶膠-凝膠等技術(shù)制成的催化劑載體，可有效地治理被污染的大氣。

(2)凈化水質(zhì)：過濾膜可采用化學(xué)氣相沉積、陽(yáng)極氧化和溶膠-凝膠等表面工程技術(shù)來(lái)制備。

(3)吸附雜質(zhì)：采用表面技術(shù)制成的吸附劑，可使空氣、水、溶液中的有害成分被吸附，還可去濕、除臭。

(4)活化功能：遠(yuǎn)紅外具有活化空氣和水的功能。

(5)綠色能源：表面工程技術(shù)是開發(fā)綠色能源的基礎(chǔ)技術(shù)之一，許多綠色能源裝置都應(yīng)用了氣相沉積鍍膜和涂覆技術(shù)。

3.在結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用

表面工程技術(shù)在耐腐蝕性和裝飾性方面起著重要作用，同時(shí)在強(qiáng)化、耐磨、裝飾等方面也起著重要作用。

(1)表面防護(hù)：表面防護(hù)主要是指材料表面防止化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕等的能力。采用表面工程技術(shù)能顯著提高結(jié)構(gòu)件的防護(hù)能力。

(2)耐磨性：耐磨性是指材料在一定摩擦力條件下抵抗磨損的能力。它與材料特性以及載荷、速度、溫度等磨損條件有關(guān)。利用熱噴涂、堆焊、電刷鍍和電鍍等表面技術(shù)，在材料表面形成Ni基、Co基、Fe基、金屬陶瓷等覆層，可有效地提高材料或制件的耐磨性。

(3)表面強(qiáng)化：主要指通過各種表面強(qiáng)化處理來(lái)提高材料表面抵御除腐蝕和磨損之外的環(huán)境作用的能力。

(4)表面裝飾：具有光亮、色澤、花紋和仿照等功能。合理地選擇電鍍、化學(xué)鍍、氧化等表面技術(shù)，可以獲得鏡面鍍層、全光亮鍍層、亞光鍍層、緞狀鍍層，不同色彩的鍍層，各種平面、立體花紋鍍層、仿貴金屬、仿古和仿大理石鍍層等。

4.在功能材料和元器件中的應(yīng)用

功能材料主要指具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和生物等功能，以及一些聲、電、光、磁等互相轉(zhuǎn)換功能，而被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料，常用來(lái)制造各種裝備中具有獨(dú)特性能的核心部件。材料的功能特性與其表面成分、組織結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。

(1)電學(xué)特性：利用電鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積、離子注入等技術(shù)可制備具有電學(xué)特性的功能薄膜及其元器件。

(2)磁學(xué)特性：通過氣相沉積技術(shù)和涂裝等表面技術(shù)制備出磁記錄介質(zhì)、磁帶、磁泡材料、電學(xué)屏蔽材料、薄膜磁阻元件等。

(3)光學(xué)特性：利用電鍍、化學(xué)鍍、轉(zhuǎn)化膜、涂裝、氣相沉積等方法，能夠獲得具有反光、光選擇吸收、增透性、光致發(fā)光、感光等特性的薄膜材料。

(4)聲學(xué)特性：利用涂裝、氣相沉積等表面技術(shù)，可以制備摻雜Mn-Zn鐵氧體復(fù)合聚苯胺款頻段的吸波涂層、紅外隱身涂層、降低雷達(dá)波反射系數(shù)的納米復(fù)合雷達(dá)隱身涂層，聲反射和聲吸收涂層以及聲表面波器件等。

(5)熱學(xué)特性：采用磁控濺射，涂裝等方法制備。

(6)生物學(xué)特性：具有一定的生物相容性和物理化學(xué)性質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)材料，利用等離子噴涂、氣相沉積、等離子注入等方法形成的一用涂層，可在保持基體材料特性的基礎(chǔ)上，提高基體表面的生物學(xué)性質(zhì)、耐磨性、耐蝕性和絕緣性等，阻隔基體材料離子向周圍組織溶出擴(kuò)散，起到改善同人體機(jī)能的作用。在金屬材料上制備生物陶瓷涂層，提高材料的生物活性，用作人造關(guān)節(jié)、人造牙等醫(yī)學(xué)植入體。將磁性涂層涂覆在人體的一定穴位上，有治療疼痛、高血壓等功能。

(7)各種轉(zhuǎn)換功能：采用表面工程技術(shù)可獲得進(jìn)行光-電，熱-電，光-熱，力-熱，磁-光等轉(zhuǎn)換功能的器件。

5.在再制造工程中的應(yīng)用

(1)再制造工程的內(nèi)涵 再制造工程是在維修工程和表面工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)，是以產(chǎn)品全壽命周期論為指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)廢舊產(chǎn)品的性能提升為指標(biāo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)保為準(zhǔn)則，以先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)化為手段，來(lái)修復(fù)、改造廢舊產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱。簡(jiǎn)而言之為是廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)。其重要特征是，再制造以后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能達(dá)到或超過新品，成本只是產(chǎn)品的50%，可節(jié)能60%，節(jié)材70%，對(duì)環(huán)境的不良影響顯著降低，可有力的促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。

(2) 再制造工程的效益和特色 效益體現(xiàn)在廢舊產(chǎn)品的零部件因被直接用作再制造的毛坯而不是回爐冶煉獲得鋼墊，避免了回爐時(shí)對(duì)能量的消耗和對(duì)環(huán)境造成的二次污染；避免了由鋼錠到新零件的二次制造時(shí)對(duì)能源的再次消耗和對(duì)環(huán)境的再度污染。一方面提高了產(chǎn)品的綠色度，另一方面避免了成為固體垃圾而造成的環(huán)境污染。

表面工程技術(shù)的作用就是制備出由于本體材料性能的表面覆蓋層，賦予工件表面耐蝕性、耐磨性即獲得電、磁、光、聲、熱等功能。

表面工程高效

——幾秒就可將表面加工至需要的表面精度，效率是

磨削的5-20倍、車削的10-50倍以上。

表面工程優(yōu)質(zhì)

——一次進(jìn)給實(shí)現(xiàn)Ra0.05-0.1um的鏡面精度；并使表

面得到擠壓硬化，耐磨性、疲勞強(qiáng)度提高；消除

了表面受力塑性變形，尺寸精度能相對(duì)長(zhǎng)期保持 穩(wěn)定。

表面工程經(jīng)濟(jì)

——無(wú)需大型設(shè)備的資金、占地、耗電、廢渣處理等

投入；無(wú)需專業(yè)的技工投入。

表面工程方便

——可裝夾在任何旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給設(shè)備上，無(wú)需專業(yè)培訓(xùn)

就可加工出鏡面精度。

表面工程環(huán)保

——沒有切屑（保護(hù)環(huán)境）、低能耗。

表面工程安全

——無(wú)切削滾壓刀具沒有刀刃。

無(wú)切削加工技術(shù)安全、方便，能精確控制精度，幾大優(yōu)點(diǎn)：

1、提高表面粗糙度，粗糙度基本能達(dá)到Ra≤0.08μm左右。

2、修正圓度，橢圓度可≤0.01mm。

3、提高表面硬度，使受力變形消除，硬度提高HV≥40°

4、加工后有殘余應(yīng)力層,提高疲勞強(qiáng)度提高30%。

5、提高配合質(zhì)量，減少磨損，延長(zhǎng)零件使用壽命，但零件的加工費(fèi)用反而降低。

冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力：1、表層金屬產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。2、里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

滾壓不是去除材料方式的加工，滾壓后的表層金屬纖維完整 。

加工后工件最高可達(dá)表面粗糙度Ra≤0.05μm，橢圓度≤0.01mm ，硬度的提高，鐵類可提高Hv40左右，不銹鋼可提高Hv100左右，疲勞強(qiáng)度提高30%。使工件表面受力塑性變形消除，尺寸精度相對(duì)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，極大提高了零部件的使用壽命。

1、提高耐磨性、耐腐蝕、耐疲勞、耐氧化、防輻射性能；

2、提高表面自潤(rùn)滑性；

3、實(shí)現(xiàn)表面的自修復(fù)性（自適應(yīng)、自補(bǔ)償和自愈合）；

4、實(shí)現(xiàn)表面的生物相容性；

5、改善表面的傳熱性或隔熱性；

6、改善表面的導(dǎo)電性或絕緣性；

7、改善表面的導(dǎo)磁性、刺激一星或屏蔽性；

8、改善表面的增光性、反光性或吸波性；

9、改善表面的濕潤(rùn)性或憎水性；

10、改善表面的黏著性或不黏性；

11、改善表面的吸油性或干磨性；

12、改善表面的摩擦因數(shù)（提高或降低）；

13、改善表面的裝飾性或仿古作舊性等

14、還有諸如減震、密封、催化等。

表面改性--鏡面滾壓

鏡面滾壓原理：它是一種壓力光整加工，是利用金屬在常溫狀態(tài)的冷塑性特點(diǎn)，利用滾壓工具對(duì)工件表面施加一定的壓力，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng)，填入到原始?xì)埩舻牡桶疾ü戎?，而達(dá)到工件表面粗糙值降低。由于被滾壓的表層金屬塑性變形，使表層組織冷硬化和晶粒變細(xì)，形成致密的纖維狀，并形成殘余應(yīng)力層，硬度和強(qiáng)度提高，從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。表面滾壓能在表面產(chǎn)生約5mm深的殘余壓應(yīng)力區(qū)，因此能較大幅度地改善材料表面的疲勞壽命、抗應(yīng)力腐蝕能力，特別適合晶體結(jié)構(gòu)為面心立方的金屬與合金的表面改性。

表面工程柄部圖

螺紋柄、BT柄、十字柄等，柄部的不同只是為了適應(yīng)加工的機(jī)床使用，如：鉆床、銑床、車床、鏜床、加工中心、攻鉆專機(jī)（如圖）等。

表面工程滾壓刀應(yīng)用

而滾壓刀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有其它變化，為適應(yīng)加工工件的不同，有不同的尺寸要求，滾壓刀基本是根據(jù)工件的需要定制，要擴(kuò)大滾壓刀具的加工范圍，就必須考慮工件的尺寸范圍，并確定滾壓刀的加工與調(diào)節(jié)范圍，以擴(kuò)大使用范圍，從而降低刀具的采購(gòu)成本。2100433B

· 1983年首次由Prof. T.Bell提出。英Birmingham大學(xué)成立澳福森表面工程研究所

· 1985年發(fā)行表面工程(Surface Engineering)雜志

· 1986年在布達(dá)佩斯國(guó)際熱處理聯(lián)合會(huì)更名為國(guó)際熱處理與表面工程聯(lián)合會(huì)

· 1987年在英國(guó)，1988年在日本召開ICSE

· 1987年12月在京成立中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程研究所。88年創(chuàng)刊《表面工程》雜志。11月召開首屆表工程 研討會(huì)。1998年表面工程雜志更名為《中國(guó)表面工程》(CSE)

第1章 表面工程技術(shù)的分類、作用及選擇原則1

1.1 表面工程及其特征1

1.1.1 表面工程的技術(shù)特征1

1.1.2 表面工程的科學(xué)體系2

1.2 表面工程技術(shù)的分類與作用4

1.2.1 表面工程技術(shù)的分類4

1.2.2 表面工程技術(shù)的作用和功能6

1.3 表面工程技術(shù)的設(shè)計(jì)、選擇和應(yīng)用16

1.3.1 表面工程技術(shù)設(shè)計(jì)、選擇的原則16

1.3.2 表面工程技術(shù)的工藝規(guī)程21

第2章 熱噴涂技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇24

2.1 熱噴涂技術(shù)原理與涂層的形成24

2.1.1 熱噴涂涂層形成的基本過程24

2.1.2 熱噴涂涂層的結(jié)構(gòu)25

2.1.3 熱噴涂涂層與基體的結(jié)合26

2.2 熱噴涂的分類與技術(shù)特征27

2.2.1 熱噴涂技術(shù)的分類27

2.2.2 熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)28

2.2.3 熱噴涂的工藝步驟29

2.3 火焰噴涂31

2.3.1 線材火焰噴涂31

2.3.2 粉末火焰噴涂32

2.3.3 高速火焰噴涂34

2.3.4 爆炸噴涂35

2.4 電弧噴涂37

2.4.1 電弧噴涂原理37

2.4.2 電弧噴涂設(shè)備38

2.4.3 電弧噴涂的特點(diǎn)38

2.5 等離子噴涂39

2.5.1 常規(guī)等離子噴涂39

2.5.2 真空等離子噴涂40

2.5.3 超聲速等離子噴涂41

2.5.4 水穩(wěn)等離子噴涂43

2.6 其他噴涂技術(shù)44

2.6.1 激光噴涂44

2.6.2 冷氣動(dòng)力噴涂45

2.7 熱噴涂材料47

2.7.1 熱噴涂材料的性能要求47

2.7.2 熱噴涂材料的分類48

2.7.3 金屬、合金線材與粉末49

2.7.4 自熔性合金67

2.7.5 陶瓷材料73

2.7.6 塑料粉末82

2.7.7 復(fù)合材料83

2.8 熱噴涂涂層的設(shè)計(jì)與選擇85

2.8.1 熱噴涂涂層設(shè)計(jì)的基本原則85

2.8.2 熱噴涂工藝、設(shè)備、材料的選擇86

2.8.3 熱噴涂技術(shù)的選擇與應(yīng)用90

第3章 電化學(xué)鍍覆技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇101

3.1 電鍍101

3.1.1 電鍍過程與基本理論基礎(chǔ)101

3.1.2 電鍍?nèi)芤旱慕M成107

3.1.3 金屬共沉積的條件及特征108

3.1.4 金屬與合金的電鍍112

3.1.5 復(fù)合電鍍126

3.2 電刷鍍131

3.2.1 電刷鍍的基本原理131

3.2.2 電刷鍍的特點(diǎn)132

3.2.3 電刷鍍?cè)O(shè)備132

3.2.4 電刷鍍工藝134

3.2.5 電刷鍍?nèi)芤?36

3.2.6 電刷鍍的應(yīng)用139

3.3 化學(xué)鍍140

3.3.1 化學(xué)鍍的基本原理141

3.3.2 化學(xué)鍍鎳142

3.3.3 化學(xué)鍍鈷146

3.3.4 化學(xué)鍍銅149

3.3.5 化學(xué)鍍鐵152

3.3.6 化學(xué)復(fù)合鍍154

3.4 電化學(xué)鍍覆層的設(shè)計(jì)與選擇159

3.4.1 電鍍層159

3.4.2 電刷鍍層163

3.4.3 化學(xué)鍍層168

第4章 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇172

4.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜基礎(chǔ)172

4.1.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的分類172

4.1.2 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成方式與制備方法173

4.1.3 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的用途174

4.2 金屬與合金的化學(xué)氧化174

4.2.1 鋼鐵的化學(xué)氧化174

4.2.2 鋁及鋁合金的化學(xué)氧化179

4.2.3 鎂及鎂合金的化學(xué)氧化181

4.2.4 銅及銅合金的化學(xué)氧化182

4.3 金屬與合金的陽(yáng)極氧化182

4.3.1 鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化183

4.3.2 鎂及鎂合金的陽(yáng)極氧化193

4.3.3 金屬與合金的微弧氧化196

4.4 金屬與合金的磷化處理200

4.4.1 磷化的分類、性質(zhì)和機(jī)理200

4.4.2 鋼鐵的磷化處理202

4.4.3 有色金屬的磷化處理204

4.5 金屬的鈍化206

4.5.1 金屬鈍化的分類206

4.5.2 鋼鐵的鈍化207

4.5.3 有色金屬及其合金的鈍化208

4.6 化學(xué)轉(zhuǎn)換膜的設(shè)計(jì)及選擇210

4.6.1 化學(xué)氧化210

4.6.2 陽(yáng)極氧化及微弧氧化213

4.6.3 磷化及鈍化216

第5章 表面改性技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇220

5.1 化學(xué)熱處理220

5.1.1 化學(xué)熱處理的原理與分類220

5.1.2 滲碳223

5.1.3 滲氮228

5.1.4 碳氮共滲與氮碳共滲234

5.1.5 滲金屬236

5.1.6 其他化學(xué)熱處理239

5.2 表面熱處理239

5.2.1 表面熱處理的分類240

5.2.2 表面熱處理的組織性能及材料240

5.2.3 感應(yīng)表面熱處理241

5.3 高能量密度表面處理244

5.3.1 激光表面處理244

5.3.2 電子束表面處理248

5.4 離子注入249

5.4.1 離子注入原理及特征250

5.4.2 離子注入的裝置與工藝參數(shù)251

5.4.3 離子注入的改性原理251

5.5 化學(xué)熱處理及表面強(qiáng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇252

5.5.1 化學(xué)熱處理252

5.5.2 表面感應(yīng)熱處理260

5.5.3 表面激光熱處理263

第6章 涂裝技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇266

6.1 涂裝、涂料及成膜過程266

6.1.1 涂裝的分類及其功能266

6.1.2 涂料的組成及分類267

6.1.3 涂裝工藝過程與成膜過程270

6.1.4 多層涂膜與涂膜的防護(hù)機(jī)理273

6.1.5 常用涂料膜層274

6.2 浸涂277

6.2.1 浸涂的特點(diǎn)277

6.2.2 浸涂設(shè)備278

6.2.3 浸涂方法278

6.3 噴涂涂裝279

6.3.1 空氣噴涂279

6.3.2 高壓無(wú)氣噴涂282

6.3.3 靜電噴涂283

6.4 電泳涂裝285

6.4.1 電泳涂裝的原理與過程286

6.4.2 電泳涂裝的特點(diǎn)286

6.4.3 電泳涂裝的設(shè)備287

6.4.4 電泳涂裝工藝及影響因素288

6.5 粉末涂裝289

6.5.1 粉末涂裝的特點(diǎn)289

6.5.2 粉末涂料的種類及制備290

6.5.3 流化床涂裝法292

6.5.4 粉末靜電涂裝293

6.6 涂裝技術(shù)及涂膜的設(shè)計(jì)與選擇296

6.6.1 涂裝要素設(shè)計(jì)與選擇的原則296

6.6.2 涂裝技術(shù)的選擇與應(yīng)用297

第7章 氣相沉積技術(shù)的設(shè)計(jì)與選擇319

7.1 物理氣相沉積320

7.1.1 物理氣相沉積的特點(diǎn)320

7.1.2 真空蒸鍍320

7.1.3 濺射鍍膜324

7.1.4 離子鍍膜328

7.2 化學(xué)氣相沉積333

7.2.1 化學(xué)氣相沉積的特點(diǎn)、分類與應(yīng)用333

7.2.2 化學(xué)氣相沉積原理334

7.2.3 化學(xué)氣相沉積的設(shè)備及工藝335

7.2.4 化學(xué)氣相沉積方法336

7.3 氣相沉積技術(shù)的選擇與應(yīng)用342

7.3.1 物理氣相沉積342

7.3.2 化學(xué)氣相沉積348

第8章 復(fù)合表面處理技術(shù)的選擇與應(yīng)用353

8.1 表面復(fù)合化學(xué)熱處理353

8.2 激光復(fù)合表面處理371

8.3 氣相沉積復(fù)合表面處理378

8.4 電化學(xué)鍍覆復(fù)合表面處理388

第9章 表面處理技術(shù)的比較與選擇396

9.1 飛機(jī)起落架的電鍍硬鉻與超聲速火焰噴涂WC涂層396

9.2 表面處理技術(shù)對(duì)Co"para" label-module="para">

9.3 熱鍍鋅鋼工件的表面FEVE氟碳涂料的涂裝401

9.4 近海水工鋼閘門的熱噴鋅 涂料封閉防腐技術(shù)404

9.5 45鋼的氮碳共滲 化學(xué)鍍鎳雙重表面強(qiáng)化工藝407

9.6 電站閥門三種表面鍍層耐蝕和抗氧化性能的比較409

9.7 三種汽車零件磷化工藝的選擇與改進(jìn)410

9.8 無(wú)油潤(rùn)滑、高壓動(dòng)密封件滲氮與復(fù)合表面處理工藝414

9.9 重載傳動(dòng)件磨損軸頸的熱噴涂修復(fù)417

9.10 不同鍍覆層材料在西沙海洋大氣環(huán)境中的腐蝕行為419

9.11 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸損傷原因及修復(fù)421

9.12 不銹鋼/鋁多層復(fù)合板的界面處理方法424

參考文獻(xiàn)427

表面工程技術(shù)的物理、化學(xué)基礎(chǔ)；表面淬火與形變強(qiáng)化技術(shù)；熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)；熱擴(kuò)滲 與熱浸鍍技術(shù)；電鍍與化學(xué)鍍；化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)；涂裝技術(shù)；氣相沉積技術(shù)；高能束技術(shù)；微細(xì)加工技術(shù)；三維零件制造表面工程技術(shù)；表面涂層或薄膜的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法等。2100433B

目錄

第1章 緒論

1－1 材料表面工程技術(shù)的意義、目的和作用

1－1－1 材料表面工程技術(shù)的意義

1－1－2 材料表面工程技術(shù)的目的和作用

1－2 材料表面工程技術(shù)的發(fā)展與分類

1－2－1 材料表面工程技術(shù)的發(fā)展概況

1－2－2 材料表面工程技術(shù)的分類

思考題

第2章 表面物理化學(xué)基礎(chǔ)

2－1 表面晶體學(xué)基礎(chǔ)

2－1－1 表面原子的點(diǎn)陣

2－1－2 表面原子重組機(jī)理

2－1－3 幾種重要材料的表面晶體結(jié)構(gòu)

2－2 表面能與表面張力

2－2－1 表面能概念

2－2－2 液體的表面張力。

2－2－3 表面自由能

2－2－4 固體的表面張力及表面能

2－3 固體表面結(jié)構(gòu)

2－3－1 不同晶面的表面能

2－3－2 晶體的平衡形狀

2－3－3 表面結(jié)構(gòu)的小面化

2－3－4 表面缺陷

2－3－5 金屬表面的特點(diǎn)

2－4 固體表面的潤(rùn)濕

2－4－1 潤(rùn)濕現(xiàn)象及潤(rùn)濕角

2－4－2 內(nèi)聚功（Wc）和粘附功（Wa）

2－4－3 鋪展系數(shù)

2－4－4 潤(rùn)濕理論的應(yīng)用

2－4－5 彎曲液面的附加壓力

2－4－6 氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力

2－5 Kelvin公式及其應(yīng)用

2－5－1 飽和蒸氣壓與液面曲率半徑的關(guān)系－Kelvin公式

2－5－2 微小固體顆粒的特性

2-5－3 介安狀態(tài)

2－6 表面吸附熱力學(xué)及表面力

2－6－1 吸附現(xiàn)象及其基本分類

2－6－2 吸附活化能

2－6－3 吸附熱力學(xué)

2－6－4 表面吸附力

2－6－5 表面化合物

2－7 固體表面的吸附理論

2－7－1 吸附曲線

2－7－2 幾種吸附理論

2－8 液體表面和固體表面對(duì)溶液的吸附

2－8－1 溶液表面的吸附現(xiàn)象

2－8－2 表面活性物質(zhì)與表面非活性物質(zhì)

2－8－3 液體表面吸附的Gibbs等溫方程式

2－8－4 固體對(duì)液體的吸附

2－8－5 固體表面之間的吸附

2－9 表面原子的擴(kuò)散

2－9－1 晶體表面缺陷的動(dòng)能學(xué)

2－9－2 隨機(jī)行走（RandomWalk）理論

2－9－3 宏觀擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)

2－9－4 表面擴(kuò)散定律

2－9－5 表面的自擴(kuò)散和多相擴(kuò)散

2－9－6 表面向體內(nèi)的擴(kuò)散

思考題

第3章 表面強(qiáng)度

3－1 扭轉(zhuǎn)件的表面強(qiáng)度

3－1－1 扭轉(zhuǎn)時(shí)剪應(yīng)力沿截面的分布

3－1－2 表面強(qiáng)化層

3－1－3 表面的最大抗扭強(qiáng)度

3－2 彎曲件的表面強(qiáng)度

3－2－1 彎曲時(shí)應(yīng)力沿截面的分布

3－2－2 彎曲件的表面強(qiáng)化

3－3 疲勞載荷下的表面強(qiáng)度

3－3－1 疲勞裂紋萌生于表面

3－3－2 影響疲勞強(qiáng)度的因素

3－4 表面膜層的應(yīng)力

3－4－1 薄膜應(yīng)力的起因

3－4－2 沉積工藝對(duì)應(yīng)力的影響

3－5 表面活性介質(zhì)對(duì)力學(xué)性能的影響

3－5－1 PeбиHгеp效應(yīng)

3－5－2 影響Pебингерp效應(yīng)的因素

3－5－3 PeбингербиPeнrep效應(yīng)中的斷裂理論

3－5－4 Peбингерp效應(yīng)的利用及防止

3－6 表面抗磨強(qiáng)度

3－6－1 磨損概念

3－6－2 固體表面接觸的基本理論

3－6－3 磨損的機(jī)制

3－6－4 耐磨設(shè)計(jì)與表面強(qiáng)化表面抗腐蝕強(qiáng)度

3－7－1 腐蝕的起因

3－7－2 腐蝕的分類

3－7－3 腐蝕速率

3－7－4 電位－pH圖

3－7－5 金屬的鈍化及表面膜

3－7－6 控制腐蝕的途徑

思考題

第4章 熱滲鍍

4－1 概述

4－2 熱滲鍍?cè)?

4－2－1 熱滲鍍的基本過程

4－2－2 滲層的形成條件

4－2－3 滲層的形成及特點(diǎn)

4－2－4 熱滲鍍速率

43TRD滲鍍法

4－3－1 處理方法

4－3－2 影響涂層厚度的因素

4－3－3 鍍層性能

4－3－4 TRD處理的應(yīng)用及與PVD和CVD鍍層性能的比較

4－4 熱浸鍍

4－4－1 熱鍍鋅

4－4－2 熱滲鍍鋁

4－5 滲金屬

4－5－1 滲鉻

4－5－2 滲硼

4－5－3 滲其它元素

4－5－4 多元共滲

4－6 離子轟擊滲鍍?cè)?

4－6－1 概述

4－6－2 氣體的放電過程

4－6－3 氣體放電方式及其伏安特性曲線

4－6－4 輝光放電的光區(qū)和有關(guān)特性曲線

4－6－5 陰極濺射

4－6－6輝光放電中的化學(xué)反應(yīng)

4－7 離子氮化

4－7－1 離子氮化機(jī)理

4－7－2 離子氮化裝置

4－7－3 主要工藝參數(shù)對(duì)氮化層組織的影響

4－7－4 鋼離子氮化后的性能

4－7－5 離子氮化與其它氮化方法的比較

4－7－6 離子氮化的應(yīng)用

4－8 離子滲碳

4－8－1 離子滲碳原理

4－8－2 等離子滲碳的特點(diǎn)

4－8－3 等離子滲碳的應(yīng)用

思考題

第5章 熱噴涂

5－1 概述

5－1－1 熱噴涂方法的分類

5－1－2 熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)

5－1－3 熱噴涂技術(shù)與其它表面技術(shù)的比較

5－1－4 熱噴涂技術(shù)的發(fā)展

5－1－5 各種熱噴涂方法比較

5－2 熱噴涂的一般原理

5－2－1 粒子流的特點(diǎn)

5－2－2 涂層的形成

5－2－3 噴涂粒子與基體的結(jié)合強(qiáng)度

5－3 火焰噴涂

5－3－1 線材火焰噴涂

5－3－2 粉末火焰噴涂

5－3－3 基體表面預(yù)處理

5－3－4 火焰噴涂的應(yīng)用

5－4 等離子噴涂

5－4－1 等離子的形成及其特點(diǎn)

5－4－2 等離子弧噴涂原理

5－4－3 等離子噴涂設(shè)備

5－4－4 等離子噴涂工藝

5－4－5 等離子噴涂的應(yīng)用

5－4－6 等離子噴涂法的新進(jìn)展

5－5 爆炸噴涂和超音速噴涂

5－5－1 爆炸噴涂

5－5－2 超音速噴涂

5－6 熱噴涂用材

5－6－1 金屬、合金及陶瓷噴涂線材

5－6－2 非復(fù)合型熱噴涂用粉末

5－6－3 復(fù)合型熱噴涂用粉末

5－7 熱噴涂涂層的特性

5－7－1 熱噴涂涂層的基本特點(diǎn)

5－7－2 防銹防蝕性能

5－7－3 耐磨性能

5－7－4 耐高溫性能

5－7－5 熱噴涂涂層的改質(zhì)

5－8 涂層設(shè)計(jì)

5－8－1 噴涂工藝的選擇原則

5－8－2 根據(jù)使用條件設(shè)計(jì)熱噴涂層

5－8－3 噴涂材料的選擇原則

思考題

第6章 堆焊

6－1 概述

6－1－1 堆焊概念

6－1－2 堆焊金屬組織的一般規(guī)律

6－2 異種金屬熔焊（堆焊）理論

6－2－1 熔合區(qū)的形成與結(jié)構(gòu)

6－2－2 擴(kuò)散過渡層的產(chǎn)生

6－2－3 碳化物形成元素對(duì)擴(kuò)散層的影響

6－2－4 非碳化物形成元素對(duì)擴(kuò)散層的影響

6－2－5 液相合金元素向固相中的擴(kuò)散

6－3 手工電弧堆焊

6－3－1 手工電弧堆焊工藝

6－3－2 堆焊材料

6－3－3 堆焊材料的選擇

6－3－4 手工堆焊的幾個(gè)要點(diǎn)

6－4 埋弧自動(dòng)堆焊

6－4－1 埋弧自動(dòng)堆焊原理

6－4－2埋弧自動(dòng)堆焊設(shè)備

6－4－3 埋弧自動(dòng)堆焊用材

6－4－4 埋弧自動(dòng)堆焊工藝規(guī)范

6－5 振動(dòng)電弧堆焊

6－5－1 振動(dòng)電弧堆焊基本原理

6－5－2 振動(dòng)電弧堆焊主要設(shè)備

6－5－3 振動(dòng)電弧堆焊工藝規(guī)范

6－6 等離子噴焊與氧乙炔粉末噴焊

6－6－1 等離子噴焊

6－6－2 氧－乙炔火焰金屬粉末噴焊

6－7 其它堆焊方法

6－7－1 氣體保護(hù)堆焊法的特點(diǎn)

6－7－2 電渣堆焊

思考題

第7章 電鍍

7－1 概述

7－2 電沉積的基本原理

7－2－1 電鍍?nèi)芤?

7－2－2 金屬的電沉積過程

7－2－3 金屬離子的放電位置

7－3 金屬的電結(jié)晶

7－3－1 過電位在電結(jié)晶中的意義

7－3－2 電極反應(yīng)與極化

7－3－3 形核理論

7－3－4 螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)理論

7－3－5 鍍層的組織結(jié)構(gòu)

7－4 影響電鍍層質(zhì)量的基本因素

7－4－1 鍍液的影響

7－4－2 電鍍規(guī)范的影響

7－4－3 pH值及析氫的影響

7－4－4 基體金屬對(duì)鍍層的影響

7－4－5 前處理的影響

7－5合金電鍍

7－5－1 電鍍合金的特點(diǎn)

7－5－2 合金電鍍?cè)?

7－5－3 合金共沉積的類型

7－5－4 陰極極化曲線在合金共沉積理論中的作用

7－5－5 電鍍合金的陽(yáng)極

7－6 復(fù)合鍍

7－6－1 復(fù)合鍍層的沉積機(jī)理

7－6－2 復(fù)合鍍的條件

7－6－3 復(fù)合鍍的性能特點(diǎn)及應(yīng)用

7－7 電刷鍍

7－7－1 電刷鍍的原理與特點(diǎn)

7－7－2 刷鍍電源

7－7－3 刷鍍?nèi)芤?

7－7－4 刷鍍工藝簡(jiǎn)介

7－7－5 刷鍍技術(shù)的應(yīng)用

思考題

第8章 化學(xué)鍍

8－1 概述

8－1－1 離子還原的電子來(lái)源

8－1－2 化學(xué)鍍的條件

8－1－3 化學(xué)鍍的特點(diǎn)

8－2 化學(xué)鍍鎳

8－2－1 化學(xué)鍍鎳原理

8－2－2 化學(xué)鍍鎳工藝

8－2－3 化學(xué)鍍鎳層的組織結(jié)構(gòu)和性能

8－2－4 化學(xué)鍍鎳合金技術(shù)的發(fā)展前景

8－3 化學(xué)鍍銅

8－3－1 化學(xué)鍍銅原理

8－3－2 化學(xué)鍍銅工藝

思考題

第9章 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

9－1 概述

9－1－1 轉(zhuǎn)化膜形成的基本方式

9－1－2 轉(zhuǎn)化膜的基本用途

9－1－3 轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

9－2 化學(xué)成膜的基礎(chǔ)理論

9－2－1 磷酸鹽膜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

9－2－2 鉻酸鹽膜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

9－2－3 草酸鹽膜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

9－2－4 化學(xué)氧化機(jī)理

9－3 鋁的電化學(xué)氧化理論

9－3－1 一般原理

9－3－2 鋁上陽(yáng)極氧化膜的形成

9－3－3 氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)

9－4 磷化膜

9－4－1 假轉(zhuǎn)化型磷化（成膜溶液的磷化）

9－4－2 轉(zhuǎn)化型磷化（非成膜型溶液的磷化）

9－5 鉻酸鹽膜

9－5－1 鉻酸鹽膜成膜工藝

9－5－2 鉻酸鹽膜的性質(zhì)

9－6 鋁的陽(yáng)極氧化工藝及性質(zhì)

9－6－1鋁的陽(yáng)極氧化工藝

9－6－2 鋁的陽(yáng)極氧化膜的性質(zhì)

9－7 化學(xué)氧化與草酸鹽鈍化

9－7－1化學(xué)氧化

9－7－2 草酸鹽鈍化

9－8溶膠凝膠成膜

9－8－1概述

9－8－2 溶膠－凝膠工藝

9－8－3溶膠－凝膠膜的應(yīng)用

思考題

第10章 金屬表面彩色化

10－1 金屬表面著色機(jī)理

10－1－1 電解發(fā)色法

10－1－2 涂料浸漬著色法

10－1－3　電解著色法（二步法）

10－2　鋁和鋁合金的著色

10－2－1 電解發(fā)色工藝

10－2－2 氧化膜染色工藝

10－2－3 電解著色工藝

10－2－4 采用周期換向電流所得的鋁氧化層的特殊著色法

10－3 鉻酸鹽及磷酸鹽鈍化膜的彩色

10－3－1 鉻酸鹽膜的彩色

10－3－2 磷化膜的彩色

10－4化學(xué)法生成彩色氧化膜

10－4－1 化學(xué)彩色氧化膜工藝

10－4－2 不銹鋼的化學(xué)彩色

10－4－3 銅的化學(xué)彩色氧化膜

思考題

第11章 涂料及涂裝

11－1 概述

11－1－1 涂料及其進(jìn)步

11－1－2 涂料的性能及特點(diǎn)

11－1－3 涂料的基本組成

11－1－4 涂料的分類

11－2 高分子涂料成膜機(jī)理

11－2－1 涂膜形成的物理化學(xué)變化

11－2－2 非交聯(lián)型成膜

11－2－3 交聯(lián)型成膜

11－3 涂膜防護(hù)機(jī)理

11－3－1 涂膜對(duì)介質(zhì)的屏蔽作用

11－3－2 電解質(zhì)對(duì)涂膜的滲透

11－3－3 防銹顏色的防蝕機(jī)理

11－3－4 涂膜的綜合防蝕作用

11－3－5涂膜的破壞

11－4 涂料品種簡(jiǎn)介

11－4－1 一般涂料

11－4－2 水性涂料

11－4－3 粉末涂料

11－4－4 元素有機(jī)聚合物涂料

11－4－5橡膠涂料

11－4－6特殊用途的涂料

11－5 涂裝方法簡(jiǎn)介

11－5－1 一般涂裝方法

11－5－2靜電涂裝法

11－5－3 電泳涂裝法

11－5－4 粉末靜電噴涂法

11－5－5 其它粉末涂覆法

思考題

第12章 氣相沉積

12－1概述

12－2 物理氣相沉積（PVD）

12－2－1　氣相沉積的基本過程

12－2－2 蒸發(fā)鍍膜

12－2－3 濺射鍍膜

12－2－4 離子鍍膜

12－3 化學(xué)氣相沉積（CVD）

12－3－1 CVD的化學(xué)反應(yīng)和特點(diǎn)

12－3－2　CVD的方法

12－3－3 CVD的應(yīng)用

12－3－4 金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD ）

12－3－5 等離子體輔助化學(xué)氣相沉積（PCVD ）

12－3－6　激光化學(xué)氣相沉積（LCVD）

12－4　PVD和CVD兩種工藝的對(duì)比

12－5 膜/基體系的選擇

12－5－1 硬質(zhì)膜的選材

12－5－2 硬質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系

思考題

第13章 高能束表面改性

13－1 概述

13－2 激光束與材料表面的交互作用

13－2－1 激光器的種類

13－2－2 激光束與金屬的交互作用

13－2－3 激光加工的種類

13－3 激光相變硬化

13－3－1 激光相變硬化中的幾個(gè)問題

13－3－2激光相變硬化的特點(diǎn)

13－3－3 激光相變硬化的效果

13－3－4 激光相變硬化的實(shí)際應(yīng)用

13－3－5 激光熔化淬火

13－3－6 激光非晶化

13－3－7 激光退火

13－3－8 激光沖擊硬化

13－4 激光表面合金化與激光熔覆

13－4－1 激光表面合金化

13－4－2 表面激光熔覆

13－5 離子注入基本原理與特點(diǎn)

13－5－1 注入離子的產(chǎn)生

13－5－2 注入元素的濃度分布

13－5－3 離子注入改性的一般機(jī)理

13－5－4 離子注入的極限濃度

13－6 離子注入技術(shù)的應(yīng)用

13－6－1 離子注入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

13－6－2用離子注入改變材料的摩擦磨損性能

13－6－3 離子注入對(duì)疲勞性能的影響

13－6－4 離子注入在腐蝕工程中的應(yīng)用

13－6－5 離子注入――研究合金基礎(chǔ)理論的工具

13－6－6 離子注入發(fā)展動(dòng)向

13－7 電子束技術(shù)

13－7－1 電子束對(duì)材料表面的作用

13－7－2 電子束加熱和冷卻

13－7－3 電子束表面改性

思考題

第14章 表面分析與測(cè)試

14－1 表面分析

14－1－1 表面分析的一般概念

14－1－2 表面分析方法概述

14－1－3 探針與材料表面的相互作用

14－1－4 表面成分分析技術(shù)

14－1－5 表面結(jié)構(gòu)分析技術(shù)

14－2 表面機(jī)械性能測(cè)試

14－2－1 表面硬度的測(cè)試

14－2－2 結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試

14－2－3 膜層殘余應(yīng)力的測(cè)量

14－2－4 耐磨性能試驗(yàn)

14－2－5 膜層脆性測(cè)試法

14－3 表面物理性能測(cè)試

14－3－1 表面粗糙度的測(cè)試

14－3－2 膜厚的測(cè)試

14－3－3 耐熱性能測(cè)試

14－3－4 絕緣性能測(cè)試

14－4 表面化學(xué)性能測(cè)試

14－4－1孔隙度測(cè)試

14－4－2 耐腐蝕性能測(cè)試

思考題

主要參考文獻(xiàn)