材料表面工程技术基本理论解析.ppt

4）电化学脱脂?电化学脱脂液的组成大体上与化学脱脂液相同，但氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠等的含量一般要低些。在脱脂时，将零件挂在阴极或阳极上，由于电极的极化作用，使油和零件界面的表面张力降低，在电解时，电极上析出的氢气泡或氧气泡对油膜具有强烈的撕裂作用，使油膜变为细小的油珠，气泡上升时的机械搅拌作用又可以进一步强化脱脂过程。因此，电化学脱脂比一般的化学脱脂效果好、速度快。 2.3 基体表面预处理 除锈主要采用化学浸蚀，即采用酸与金属材料表面的锈、氧化层及其他腐蚀产物发生反应，使反应产物溶解而后去除的工艺。与机械清理相比，它具有浸蚀速度快、生产效率高、不受工件形状限制、浸蚀彻底、劳动强度低、操作方便、易于实现机械化、自动化生产等优点。常用于化学浸蚀的酸液有盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、酒石酸等，其中以盐酸和硫酸应用最多。化学浸蚀主要是利用化学溶解作用，即酸与锈或金属氢化物起反应，生成可溶性的盐类，使锈去除。? 2.3 基体表面预处理 三、表面抛光?1）化学抛光 把零件放在合适的化学介质中，利用化学介质对金属表面的尖峰区域溶解速度比凹谷区域溶解速度快得多的特点，实现材料表面的抛光，就称为化学抛光。化学抛光适合复杂形状和各种尺寸的零件，生产效率高。但是介质使用寿命比较短，抛光质量不如电化学抛光。?2）电化学抛光? 电化学抛光，又称电解抛光。将工件作为阳极，浸于特定的抛光介质中并通以直流电进行电解，零件表面凸起的波峰部分电流密度较大，溶解较快，而凹人的波谷部分由于受到钝化膜或添加剂的保护而溶解很少或不溶解，因此，零件表面得以整平，产生光泽。 2.3 基体表面预处理 四、喷砂或喷丸? 喷砂是以压缩空气或机械离心力为动力，将石英砂、金刚砂等硬度材料喷射或抛射到材料表面，利用冲击力和摩擦力来清理材料表面的方法，用于去除金属制品的毛刺、氧化皮以及铸件表面上的熔渣等。 喷砂一般分为干喷砂和湿喷砂两种：干喷砂是用净化的压缩空气将干砂流强烈地喷到金属制品表面上，利用砂料的冲击作用除掉制品表面上的污物。湿喷砂是在砂料中加入一定量的水和缓蚀剂，使之成为砂—水混合物，以减缓砂料对金属表面的冲击作用，从而减少金属材料的去除量，使金属表面的粗糙度更小，而且可以减少粉尘对环境的污染和对人体的危害。 2.3 基体表面预处理 四、喷砂或喷丸?喷丸的原理与喷砂相似，只是采用的磨料不同，主要用钢铁丸、玻璃丸、陶瓷丸取代砂子，用于材料表面粗化．提高涂层与基体的结合力，以及提高金属材料的耐疲劳性能。 2.3 基体表面预处理 第二章 材料表面工程技术 基本理论 2.1 表面晶体学 表面的范围：金属为1-3个原子层；半导体4-6层；绝缘体为十至几十层。 表面的分类： 1 理想表面 2 清洁表面 3 实际表面 一、理想表面 一种理论上的结构完整的二维点阵平面。表面原子排列与晶体内部相同。理想表面实际上是不存在的。 、清洁表面 经过彻底清洗、烘干、溅射，并进行热处理后，保存在超高真空（10-12Torr)下的不存在任何污染的化学纯表面，称为清洁表面。 清洁表面结构： 由于表面能的作用，在原子清洁的表面上可以发生多种与体内不同的结构和成分变化。如：表面弛豫，表面重构，表面偏析，表面吸附，表面化合物，表面台阶（TLK模型）。 三、实际表面 有一定的粗糙度、贝尔比层、残余应力、表面吸附及沾污等。 原子力显微镜（AFM）图象 轮廓仪得到的表面形貌 固体表面形貌的表征 实际表面示意图 2.2 材料表面现象 一、 材料表面缺陷 1、点缺陷 2、线缺陷 3、面缺陷 由于表面特殊的结构和表面能，使得表面有许多与晶体内部不同的性质。例如，表面吸附、表面润湿、原子的表面扩散等。 表面吸附是实际固体重要的表面现象，它的存在可以显著降低表面的系统能量。 吸附作用是固体表面最重要的特征之一。包括在气相中的吸附、在液相中的吸附。表面吸附按其作用力的性质可分为两类：物理吸附和化学吸附。　　 在吸附过程中，一些能量较高的吸附分子，可能克服吸附势的束缚而脱离固体表面，称为“脱附”或“解吸”。当吸附与解吸达到动态平衡时，固体表面保存着一定数量的相对稳定的吸附分子，这种吸附，称为平衡吸附。 二、表面吸附 物理吸附的作用力是表面原子与吸附原子之间的范得瓦尔斯力（Vander Waals）。 化学吸附，在吸附剂和吸附物的原子或分子间发生电子的转移，形成了化学键。如，