表面工程总复习

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1、一、表面工程的基本涵义、特点、分类及常用工艺方法1、基本涵义表面工程是在传统表面技术基础上，应用材料科学、冶金学、机械学、电子学、物理学、化学、摩擦学等学科的原理、方法及最新成就综合发展起来的一种新兴学科。2、研究内容材料表面、界面的特征、性能及改质过程和相应方法.3、目的利用各种物理、化学或机械的工艺过程改变基材表面状态、化学成份、组织结构或形成特殊的表面覆层，优化材料表面，以获得原基材表面所不具备的某些性能，达到特定使用条件对产品表面性能的要求，如获得高装饰性，耐腐蚀、抗高温氧化、减摩、耐磨、抗疲劳性能及光、电、磁等多种表面特

2、殊功能。在工程上，它针对产品典型服役条件，研究表面失效机制、特征，同时设计新的表面，应用表面加工、表面涂覆、表面改性等单一或复合的技术，实现基体、界面及表面三者的优化组合，获得最佳表面性能。表面粗糙度4、技术特点（1）无需整体改变材质而能获得原基材所不具备的某些特殊性能。它采用不同的处理工艺，可使基材表面获得整体材料难得到的特殊成份与结构，如超细晶粒、非晶态、超饱和固溶体、多重结构、多相弥散结构等，相应具备一些整体材料很难得到的特殊性能。（2）基材与镀覆材料选择范围很广，具有极大的灵活性。通过采用不同的处理工艺，能在金属、有机、无

3、机材料的基体表面制备单金属、合金、陶瓷、有机高分子材料、类金刚石、非晶态等多种单一材料或复合材料的表面层，充分利用各种基材涂层组合的特点设计新的功能，满足产品特种功能或综合功能多种使用要求。5、分类（1）按表面层种类分类无覆层：基体表面经过化学预处理、精整或热加工硬化，仅改变表面应力或组织状态，不改变基体表成分。金属覆层：用电镀、金属喷涂、表面合金化或包覆、气相沉积等方法，在基体表面覆以薄层金金属、合金或金属基复合材料。有机覆层：基体表面覆以有机材料，主要是涂层，此外还有塑料、橡胶粘附等覆层。无机覆层：在基体表面涂覆玻璃搪瓷、水泥

4、、陶瓷和珐琅等无机材料。转化覆层：钢、锌、铝或镁、钦等金属表面经化学或电化学处理产生的金属化合物覆层，有氧化物、磷酸盐、铬酸盐等覆层。（2）按表面层功能特性分类：表面装饰：不同光亮、色泽、花纹的组合，使外观精美、多样化，增加美感与耐用性。防腐蚀：耐环境气氛腐蚀，耐淡水、海水腐蚀、耐化学介质浸渍腐蚀等。耐磨：耐腐蚀磨损、微动磨损、磨粒磨损、硬面及纤维磨损，抗擦伤咬死、减摩自润滑、可磨耗密封等。热功能：耐热、抗高温氧化、热绝缘、热辐射、高温封严等。光、电、磁特种功能：反光、消光、吸收、超导、导电、绝缘、半导体、电磁屏蔽等。其它特种功能

5、：吸波、红外反射、太阳能吸收、辐射屏蔽、催化、生物功能等。（3）按工艺方法分类：电化学方法：利用电极反应，在基体上形成镀覆层，如电镀、阳极氧化等。电镀：当具有导电表面的制件与电解质溶液接触，并作为阴极，在外电流作用下，在其表面上形成与基体牢固结合的镀覆层的过程称为电镀。镀层可以是金属、合金、半导体以及含有各类固体微粒的镀层，如镀铜、镀镍等。阳极氧化：当具有导电表面的制件与电解质溶液接触，并作为阳极，在外电流作用下，在制件表面上形成与基体牢固结合的镀覆层的过程称为阳极氧化。如铝及铝合金的阳极氧化。（3）按工艺方法分类：化学方法：利用

6、化学物质的相互作用，在基体表面形成镀覆层如化学镀、化学转化等。化学镀当具有一定催化作用的制件表面与电解质溶液相接触，再无外电流的作用下，将有关物质沉积于制件表面并形成与基体结合牢固镀覆层的过程称化学镀。如化学镀镍、化学镀铜等。化学转化膜当金属制件与电解质溶液相接触在没有外电流通过的情况下，利用电解质溶液中的化学物质与制件表面的相互作用，在表面上形成基体结合牢固镀覆层的过程称为化学转化膜理。如铝的表面铬酸盐转化处理，锌的铬酸盐钝化，钢铁的磷化等。（3）按工艺方法分类：热加工法：利用高温条件下材料熔融或热扩散，在基体表面形成镀、渗层，

7、如热浸、表面合金化等。热浸镀将金属制件浸入熔融金属中，使其表面上形成与基体牢固结合的金属镀层的过程热浸镀，如热浸锡等。热喷镀将熔融状态的金属雾化并连续喷射在制件表面上，形成与基体牢固结合的金属覆盖层的过程称为热喷镀，如热喷锌等。热烫印将各类金属箔在加温加压下覆盖于制件表面的过程称为热烫印，如烫印铝箔等。化学热处理将制件与化学物质相接触，在高温下使有关元素进入制件表面层的过程称为化学热处理，如渗碳，渗氮等。（3）按工艺方法分类：高真空法：利用材料在高真空下气化或受激离子化而形成表面镀覆层，如真空蒸发镀、溅射镀、离子镀等。真空蒸发镀在

8、高真空容器里，将金属材料加热蒸发并镀着在制件表面上，形成与基体牢固结合的金属或非金属覆盖层的过程称为真空蒸发镀，简称真空镀或蒸发镀，如真空镀铝、真空镀金等。溅射镀在高真空容器中，在低气压下使离子在强电场作用下轰击膜料，使其表面原子逸出并沉积在只见表