現(xiàn)代表面工程技術(shù)

目錄

第一章緒論1

第一節(jié)表面工程技術(shù)的發(fā)展背景1

一.表面工程技術(shù)迅速發(fā)展的原因1

二.表面工程技術(shù)在國民經(jīng)濟中的地位和意義2

第二節(jié)表面工程技術(shù)的學(xué)科體系3

第三節(jié)表面工程技術(shù)的應(yīng)用4

一.表面技術(shù)在結(jié)構(gòu)材料上的應(yīng)用5

二.表面技術(shù)在功能材料和元器件上的應(yīng)用5

三.表面技術(shù)在人類適應(yīng).保護和優(yōu)化環(huán)境方面的應(yīng)用7

四.表面技術(shù)在研究和生產(chǎn)新型材料中的應(yīng)用8

第四節(jié)表面工程技術(shù)的發(fā)展趨勢10

一.研究復(fù)合表面技術(shù)10

二.完善表面工程技術(shù)設(shè)計體系10

三.開發(fā)多種功能涂層11

四.研究開發(fā)新型涂層材料11

五.深化表面工程基礎(chǔ)理論和測試方法的研究11

六.擴展表面工程的應(yīng)用領(lǐng)域12

七.積極為國家巨大工程建設(shè)服務(wù)13

八.向自動化.智能化的方向邁進13

九.降低對環(huán)保的負(fù)面效應(yīng)13



第二章表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)理論15

第一節(jié)表面晶體學(xué)15

一.理想表面16

二.清潔表面16

三.覆蓋表面20

四.金屬表面的組織形貌22

第二節(jié)金屬的表面現(xiàn)象24

一.吸附現(xiàn)象24

二.潤濕及黏著28

三.金屬表面反應(yīng)30

第三節(jié)表面缺陷與表面擴散31

一.表面缺陷模型（TLK模型）31

二.表面擴散32

第四節(jié)涂層形成機制33

一.金屬涂層形成機制34

二.非金屬涂層形成機制39



第三章基體表面前處理技術(shù)43

第一節(jié)前處理技術(shù)內(nèi)容及發(fā)展趨勢43

一.前處理技術(shù)內(nèi)容與作用43

二.基體前處理技術(shù)的回顧與發(fā)展45

第二節(jié)表面整平46

一.磨光46

二.拋光47

三.滾光47

四.振動磨光47

五.刷光47

六.塑料整平48

七.成批光飾48

第三節(jié)表面清洗48

一.除油49

二.除銹54

三.除油除銹聯(lián)合處理54

第四節(jié)化學(xué)拋光56

一.低碳鋼工件化學(xué)拋光56

二.鋁及其合金的化學(xué)拋光56

第五節(jié)電化學(xué)拋光57

第六節(jié)磷化處理58

一.磷化膜的形成機理58

二.磷化配方及工藝規(guī)范58

三.影響磷化的因素59

四.磷化膜的后處理61

五.有色金屬的磷化處理61

第七節(jié)金屬表面的鈍化及活化61

一.金屬表面鈍化現(xiàn)象61

二.鈍化理論62

三.鉻酸鹽處理62

四.銅及銅合金的鈍化63

五.不銹鋼鈍化64

六.金屬表面的活化64

第八節(jié)空氣火焰超音速噴砂.噴丸表面預(yù)處理65

一.超音速噴砂66

二.超音速表面噴丸67



第四章電鍍.化學(xué)鍍新技術(shù)68

第一節(jié)合金電鍍68

一.合金電鍍基本知識68

二.合金電鍍工藝73

第二節(jié)復(fù)合電鍍79

一.復(fù)合電鍍原理79

二.復(fù)合電鍍工藝80

第三節(jié)非晶態(tài)合金電鍍82

一.電鍍鎳磷非晶態(tài)合金83

二.電鍍鎳硫非晶態(tài)合金83

三.電鍍鐵鉬非晶態(tài)合金83

第四節(jié)電刷鍍新技術(shù)84

一.電刷鍍基本原理85

二.電刷鍍設(shè)備85

三.電刷鍍工藝86

四.流鍍86

第五節(jié)非金屬電鍍88

一.塑料電鍍88

二.石膏和木材電鍍89

三.玻璃和陶瓷電鍍90

第六節(jié)化學(xué)鍍與化學(xué)轉(zhuǎn)化鍍新技術(shù)91

一.化學(xué)鍍91

二.化學(xué)轉(zhuǎn)化鍍92

第七節(jié)表面著色新技術(shù)94

一.鋁及鋁合金著色95

二.不銹鋼著色97

三.銅及銅合金著色98



第五章表面涂敷新技術(shù)99

第一節(jié)表面涂裝新技術(shù)99

一.涂料99

二.涂裝工藝101

三.靜電噴涂101

四.電泳涂裝101

五.粉末噴涂102

六.粘涂104

第二節(jié)熱噴涂表面覆蓋技術(shù)105

一.熱噴涂原理106

二.熱噴涂材料107

三.熱噴涂工藝107

第三節(jié)堆焊和熔結(jié)111

一.堆焊111

二.熔結(jié)113

第四節(jié)其他表面涂敷技術(shù)115

一.電火花表面涂敷115

二.熱浸鍍118

三.搪瓷涂敷120

四.陶瓷涂層121

五.塑料涂敷123



第六章表面改性新技術(shù)126

第一節(jié)激光表面處理技術(shù)126

一.激光表面處理設(shè)備127

二.激光表面處理工藝127

第二節(jié)電子束表面處理130

一.電子束表面處理原理130

二.電子束表面處理設(shè)備131

三.電子束表面處理工藝131

第三節(jié)高密度太陽能表面處理133

一.太陽能表面處理設(shè)備及特點133

二.太陽能表面處理工藝133

三.幾種高能密度表面處理技術(shù)用于金屬表面熱處理的比較134

第四節(jié)表面擴滲新技術(shù)134

一.滲金屬.滲硼.滲硅.滲硫135

二.共滲與復(fù)合滲137

三.等離子體表面擴滲140

四.電加熱表面擴滲142

五.電解表面擴滲142

第五節(jié)離子注入142

一.離子注入原理143

二.離子注入表面改性的機理146

三.離子注入表面改性的應(yīng)用147

第六節(jié)其他表面改性技術(shù)148

一.表面形變強化148

二.表面熱處理150



第七章氣相沉積技術(shù)152

第一節(jié)薄膜及其制備方法152

一.薄膜的定義與類型152

二.薄膜的應(yīng)用153

三.薄膜的制備方法154

第二節(jié)真空蒸鍍154

一.真空蒸鍍原理154

二.真空蒸鍍設(shè)備155

三.真空蒸鍍工藝155

第三節(jié)濺射鍍膜159

一.濺射鍍膜原理159

二.濺射鍍膜工藝162

三.磁控濺射鍍膜164

第四節(jié)離子鍍膜165

一.離子鍍膜原理166

二.離子鍍膜工藝166

三.反應(yīng)離子鍍167

四.空心陰極放電離子鍍169

五.多弧離子鍍171

第五節(jié)化學(xué)氣相沉積172

一.化學(xué)氣相沉積原理172

二.化學(xué)氣相沉積工藝173

第六節(jié)分子束外延177

一.分子束外延的特點177

二.分子束外延工藝178

三.分子束外延技術(shù)的發(fā)展179



第八章復(fù)合表面處理技術(shù)和高分子表面金屬化技術(shù)180

第一節(jié)復(fù)合表面處理新技術(shù)180

一.復(fù)合表面擴滲180

二.碳氮共滲與氧化拋光復(fù)合處理181

三.表面熱處理與表面擴滲的復(fù)合強化處理181

四.粘涂與電刷鍍復(fù)合技術(shù)182

五.熱處理與表面形變強化的復(fù)合處理工藝182

六.覆蓋層與表面冶金化的復(fù)合處理工藝183

七.電鍍與薄膜復(fù)合工藝183

八.激光.電子束復(fù)合氣相沉積和復(fù)合涂鍍層184

九.磁控濺射與油漆復(fù)合工藝185

十.改善鐵.鈦.鋁及其合金摩擦學(xué)特性的表面復(fù)合處理工藝186

十一.多層涂層186

第二節(jié)復(fù)合鍍層187

一.纖維增強金屬復(fù)合材料鍍層187

二.化合鍍復(fù)合材料189

三.層狀復(fù)合材料189

四.光學(xué)復(fù)合材料190

第三節(jié)鍍覆層與熱處理復(fù)合工藝191

一.電鍍與表面擴滲復(fù)合工藝191

二.熱處理與薄膜復(fù)合工藝193

三.含鋁復(fù)合處理193

第四節(jié)離子注入與氣相沉積復(fù)合表面改性193

一.IAC的原理與機理194

二.IAC的方法195

三.IAC的應(yīng)用196

第五節(jié)高分子表面金屬化新技術(shù)198

一.高分子表面金屬化新技術(shù)的主要工藝及特點199

二.高分子表面金屬化新技術(shù)的應(yīng)用與前景展望200



第九章表面微細(xì)加工技術(shù)202

第一節(jié)表面加工技術(shù)簡介202

一.激光束加工202

二.離子束加工204

三.電子束加工205

四.超聲波加工207

五.電解加工208

六.電火花加工209

七.電鑄加工210

八.光刻加工211

第二節(jié)微電子微細(xì)加工技術(shù)214

一.微細(xì)加工技術(shù)對微電子技術(shù)發(fā)展的重大影響214

二.微電子微細(xì)加工技術(shù)的分類和內(nèi)容215



第十章表面分析和性能測試219

第一節(jié)表面分析219

一.表面形貌和顯微組織結(jié)構(gòu)分析219

二.表面成分分析219

三.表面原子排列結(jié)構(gòu)分析220

四.表面原子動態(tài)和受激態(tài)分析221

五.表面的電子結(jié)構(gòu)分析221

第二節(jié)表面分析儀器和測試技術(shù)簡介222

一.電子顯微鏡(TEM)222

二.掃描隧道顯微鏡(STM)224

三.原子力顯微鏡(AFM)225

四.X射線衍射227

五.電子探針227

六.激光探針228

七.電子能譜儀229

第三節(jié)表面檢測230

一.外觀檢測230

二.鍍.涂層或表面處理層厚度的測定233

三.涂層的耐蝕性檢驗235

四.涂層的耐磨性試驗237

五.涂層的孔隙率試驗239

六.涂層的硬度試驗239

七.涂層的結(jié)合強度(附著力)試驗239

第四節(jié)薄膜彈性模量的測定——納米壓痕技術(shù)244

一.問題的提出244

二.薄膜彈性模量和硬度的確定245

三.納米壓痕系統(tǒng)的組成及工作原理246

四.納米壓痕技術(shù)的其他應(yīng)用247



第十一章表面工程與再制造249

第一節(jié)再制造工程概論249

一.再制造工程的技術(shù)內(nèi)涵249

二.再制造工程的學(xué)科體系252

第二節(jié)再制造技術(shù)的應(yīng)用253

一.再制造與表面工程技術(shù)253

二.再制造的其他技術(shù)254

三.再制造技術(shù)的應(yīng)用實例255

四.再制造工程的發(fā)展與意義261



參考文獻265