低溫等離子體表面強化技術

第1章緒論

1.1機械零部件的失效

1.2磨損失效

1.3腐蝕失效

1.4低溫等離子體表面強化

參考文獻

第2章等離子體與等離子體源

2.1等離子體的概念和特點

2.1.1等離子體

2.1.2等離子體產生的方式

2.1.3等離子體的溫度

2.1.4等離子體的特點

2.2冷等離子體

2.2.1直流輝光放電等離子體

2.2.2脈沖輝光放電等離子體

2.2.3磁控等離子體

2.2.4電容耦合射頻等離子體

2.2.5電感耦合射頻等離子體

2.2.6微波等離子體

2.3熱等離子體

2.3.1電弧

2.3.2真空電弧等離子體

2.3.3等離子弧

2.3.4等離子弧的壓縮作用

2.3.5等離子弧的分類

2.3.6等離子弧的特點

2.4等離子體源

2.4.1熱陰極等離子體源

2.4.2電容耦合射頻等離子體源

2.4.3電感耦合射頻等離子體（ICP）源

2.4.4螺旋波等離子體源

2.4.5微波等離子體源

2.4.6空心陰極等離子體源

2.4.7金屬蒸氣真空電?。∕EVVA）等離子體源

2.4.8磁控管

參考文獻

第3章等離子體輔助物理氣相沉積

3.1物理氣相沉積的概念和分類

3.2濺射沉積

3.2.1濺射沉積的原理

3.2.2直流濺射沉積

3.2.3射頻濺射沉積

3.2.4磁控濺射沉積

3.3真空電弧沉積

3.3.1真空電弧沉積的原理及其優(yōu)缺點

3.3.2真空電弧沉積的宏觀顆粒污染

3.3.3陽極電弧沉積

3.4離子鍍

參考文獻

第4章等離子體增強化學氣相沉積

4.1等離子體增強化學氣相沉積的原理

4.1.1等離子體對CVD過程的影響

4.1.2PECVD沉積薄膜的形成過程

4.2等離子體增強化學氣相沉積的特點

4.2.1PECVD的優(yōu)點

4.2.2PECVD的缺點

4.3等離子體增強化學氣相沉積技術

4.3.1PECVD技術分類

4.3.2PECVD工藝裝置

4.3.3PECVD工藝參數

4.3.4直流等離子體增強化學氣相沉積技術（DC—PECVD）

4.3.5脈沖直流等離子體增強化學氣相沉積（脈沖DC—PECVD）

4.3.6射頻等離子體增強化學氣相沉積（RF—PECVD）

4.3.7微波等離子體增強化學氣相沉積（MW—PECVD）

4.3.8電子回旋共振等離子體增強化學氣相沉積（ECR—PECVD）

參考文獻

第5章等離子化學熱處理

5.1等離子滲氮

5.1.1等離子滲氮原理

5.1.2等離子滲氮鋼的組織

5.1.3等離子滲氮工藝參數

5.1.4等離子滲氮設備

5.1.5等離子滲氮優(yōu)缺點

5.1.6等離子滲氮新進展

5.2等離子滲碳

5.2.1等離子滲碳原理

5.2.2等離子滲碳組織

5.2.3等離子滲碳工藝參數

5.2.4等離子滲碳設備

5.2.5等離子滲碳優(yōu)缺點

5.3等離子滲氮碳

5.3.1等離子滲氮碳原理

5.3.2等離子滲氮碳組織

5.3.3等離子滲氮碳工藝參數

5.4等離子滲金屬

5.4.1雙層輝光等離子滲金屬原理

5.4.2雙層輝光等離子滲金屬組織

5.4.3雙層輝光等離子滲金屬工藝參數

5.4.4雙層輝光等離子滲金屬特點

5.4.5雙層輝光等離子滲金屬設備

5.4.6雙層輝光等離子滲金屬技術的發(fā)展

參考文獻

第6章等離子體浸沒離子注入與沉積

6.1等離子體浸沒離子注人原理

6.1.1等離子體浸沒離子注入原理

6.1.2動態(tài)鞘層擴展模型

6.1.3PIII的優(yōu)缺點

6.2PIII設備

6.2.1真空系統(tǒng)

6.2.2等離子體源

6.2.3高壓系統(tǒng)

6.2.4供氣系統(tǒng)

6.3等離子體浸沒離子注入與沉積

6.4金屬等離子體浸沒離子注入與沉積

6.5PIIID在耐磨防腐方面的應用

參考文獻

低溫等離子體具有化學活性高，能夠和電磁場產生相互作用的特點，在表面強化領域有著得天獨厚的優(yōu)勢。將等離子體作為表面強化的處理環(huán)境或處理材料，可以降低處理溫度、加快處理速度、提高處理質量、增強強化效果、降低處理成本、延長零部件使用壽命。

從實際應用角度闡述低溫等離子體在表面強化領域的應用。首先對低溫等離子體的本質、不同等離子體源的特性進行了探討，然后介紹等離子體輔助物理氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積、等離子體輔助熱處理、等離子體浸沒離子注入與沉積、電弧噴涂、等離子噴涂以及堆焊等各種低溫等離子體表面強化技術的原理、設備和應用。

本書可作為從事材料表面強化工作的技術人員、高等學校相關專業(yè)研究生和高年級本科生的參考書。

本書按表面強化層形成的物理化學過程對表面強化技術進行分類，形成了表面強化技術的系統(tǒng)化與科學體系。重點闡述了水溶液沉積、固態(tài)相變等。

第1章緒論1

11表面工程學科體系1

111表面工程的功能1

112表面強化技術是表面工程的核心內容3

113表面強化技術的分類4

114強化層的性能取決于成分與結構6

115材料物理基礎和表面物理化學是表面工程的基礎理論6

116磨損理論、腐蝕理論和斷裂理論是表面工程的相關理論8

12表面預處理8

121除油8

122除銹9

123機械法清理10

13涂層的機械加工11

131涂層的切削加工11

132涂層的磨削加工11

14表面分析技術11

141顯微鏡12

142表面成分和原子狀態(tài)分析14

143表面晶體結構分析16

15表面層性能測試與檢驗17

151層（膜）的外觀檢查17

152層（膜）的厚度測量17

153硬度測量19

參考文獻20

第2章表面熔融強化21

21基本理論21

211熔體的結晶過程21

212熔體非晶化過程22

213表面熔融強化的分類23

22堆焊23

221概述23

222電弧堆焊24

223埋弧堆焊26

224等離子弧堆焊30

225氣體保護自動堆焊34

226氧乙炔焰堆焊37

227電渣堆焊38

228堆焊合金39

23熱噴涂40

231基本原理40

232火焰噴涂42

233電弧噴涂（ARC）44

234等離子弧噴涂44

235激光噴涂46

236熱噴涂材料49

237熱噴涂應用54

24熱熔結55

241基本理論55

242真空熔結56

243激光熔凝57

244電子束熔凝59

25熱鍍60

251概述60

252熱鍍鋅62

253熱鍍鋁65

254熱鍍錫68

255熱鍍鉛錫69

26電火花表面強化70

261電火花表面強化及其原理70

262電火花強化層的組織與性能72

263電火花強化工藝73

264電火花強化的應用75

27鑄滲77

271鑄滲及其原理77

272鑄滲工藝79

273鑄滲在耐磨方面的應用80

28自蔓延高溫合成陶瓷涂層83

281基本原理83

282合成Al2O3復合陶瓷鋼管84

29搪瓷85

291搪瓷及其基本原理85

292搪瓷工藝88

293搪瓷工藝流程93

294搪瓷及其應用97

210陶瓷上釉103

2101陶瓷103

2102上釉105

2103上釉工藝112

參考文獻114

第3章氣相沉積技術116

31概述116

311氣相沉積及分類116

312氣相沉積的物理基礎117

313氣相沉積層的組織結構118

32物理氣相沉積（PVD）119

321真空蒸發(fā)鍍膜（蒸鍍）119

322濺射鍍膜121

323離子鍍124

33化學氣相沉積128

331化學氣相沉積及分類128

332常壓化學氣相沉積裝置128

34等離子化學氣相沉積（PCVD）131

341基本原理131

342PCVD沉積裝置132

35氣相沉積的應用134

351耐磨膜134

352潤滑膜135

353防蝕膜136

參考文獻136

第4章水溶液沉積表面強化138

41概述138

42電鍍139

421電鍍的基本原理139

422電鍍工藝145

43電刷鍍159

431刷鍍的基本原理159

432刷鍍液162

433刷鍍工藝164

434刷鍍的應用166

44化學鍍169

441基本原理169

442化學鍍鎳及其合金170

443化學鍍銅173

444化學鍍其他合金173

445復合化學鍍173

45轉化膜175

451基本原理175

452化學轉化膜176

453電化學轉化膜185

46金屬表面著色194

461引言194

462不銹鋼著色194

463銅及其合金著色195

464鋅層著色196

465其他金屬著色196

47溶膠凝膠鍍膜196

471引言196

472溶膠凝膠的基本原理197

473溶膠凝膠法鍍膜工藝200

474溶膠凝膠鍍膜的應用201

參考文獻205

第5章表面固態(tài)相變強化——表面淬火207

51基本原理207

52較高能量密度加熱表面淬火208

521感應加熱表面淬火208

522快速加熱表面淬火214

53高能量密度加熱表面淬火217

531激光加熱表面淬火218

532電子束加熱表面淬火222

533等離子弧加熱表面淬火224

534其他高能量密度加熱表面淬火228

參考文獻230

第6章固態(tài)擴滲表面強化——化學熱處理232

61概述232

611化學熱處理的基本原理232

612化學熱處理的滲層結構233

613化學熱處理的分類及目的234

62提高疲勞強度及耐磨性的化學熱處理237

621滲氮237

622氮碳共滲246

623滲碳250

624碳氮共滲259

63提高耐磨性的化學熱處理261

631滲硼263

632滲釩和滲其他碳化物形成元素266

633以硼為主的共滲268

64減磨的化學熱處理269

641硫氮共滲269

642蒸氣處理270

643石墨化滲層270

644鍍滲合金層270

65提高耐蝕性的化學熱處理271

651滲鉻271

652滲硅275

653滲鋅276

66提高抗高溫氧化的化學熱處理276

661滲鋁277

662以鉻、鋁為主的共滲279

參考文獻281

第7章表面粉末冶金強化283

71引言283

72軋制燒結表面冶金強化284

73電接觸觸熱焊涂層285

731基本原理285

732電接觸觸熱焊工藝與性能288

733電接觸強化的應用292

參考文獻294

第8章表面形變強化295

81基本原理295

811概述295

812表面噴丸與滾壓、孔擠壓強化原理296

82噴丸強化301

821噴丸強化用設備及彈丸301

822噴丸工藝310

823噴丸強化的應用313

83表面滾壓和孔擠壓強化320

831滾壓和孔擠壓強化用設備320

832滾壓和孔擠壓強化321

833滾壓、擠壓強化的應用321

84機械鍍323

841機械鍍的分類324

842機械鍍鍍層形成機理324

843機械鍍用設備325

844機械鍍工藝326

845機械鍍的應用328

參考文獻329

第9章離子注入與沖擊硬化330

91基本理論330

911離子注入特點330

912發(fā)展概況330

913離子注入的物理基礎331

914離子注入層的組織結構336

92離子注入裝置 340

921離子源340

922加速器342

923質量分析器342

924聚焦、偏轉和掃描343

925靶室344

93離子注入工藝344

931材料表面強化用離子注入344

932離子注入工藝345

94離子注入的應用346

941提高表面硬度346

942提高耐磨性347

943提高疲勞性能350

944提高耐蝕性351

945提高抗高溫氧化性354

946離子注入在半導體方面的應用356

947離子注入應用于其他材料的表面強化358

參考文獻358

第10章化學粘接涂層359

101概論359

102涂料涂層 359

1021涂料的組成359

1022涂料的成膜過程368

1023涂料的分類和命名370

1024涂裝方法371

1025防銹和防腐蝕涂料375

1026裝飾性涂料383

1027功能性涂料386

1028高固體分涂料391

1029水溶性涂料391

10210非水分散型涂料392

10211防腐蝕涂裝實例393

103塑料涂層395

1031引言395

1032粉末涂料的種類396

1033涂塑方法401

1034涂塑的應用405

參考文獻410