现代表面技术重点难点.docx

第一章表面技术概论1.表面技术：通过对材料基体表面加涂层或改变表面形貌、化学组成、相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境作用能力或赋予材料表面某种功能特性的工艺技术。2.使用表面技术的目的：（1）提高材料抵御环境作用能力。（2）赋予材料表面某种功能特性。（3）实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等。3.理想表面：没有杂质的单晶，作为零级近似可将表面看作一个理想表面，从理论上看，它是结构完整的二位点阵平面。（实际不存在）清洁界面：经过注入粒子轰击、高温脱附等特殊处理后保持在~Pa超高真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方法探测的表面。实际表面：暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或经过一定加工处理，保持在常温常压下的表面。①弛豫：表面最外层与次外层原子之间的距离不用于体内原子间距。②重构：表面原子的平移对称性与体内显著不同，位置变动大。③偏析：表面原子从体内分凝出来。④化学吸附：外来原子以化学键结合吸附于表面。⑤化合物：外来原子进入表面，并与表面原子键合成化合物。⑥台阶：表面不是原子结构的平坦，形成了台阶。物理/化学吸附：第三章电镀与化学镀1.电镀：指在含有预镀金属的盐类溶液中，以被镀金属为阴极，经电解作用，使镀液中预镀金属阳离子在基体表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。2.镀层分类：①使用性能：防护性镀层、防护-装饰性镀层、装饰性镀层、耐磨和减磨镀层、电性能镀层。②电化学性质：阳极性镀层、阴极性镀层。③镀层组合：单层、多层、复合层镀层。④镀层成分：单一金属、合金、复合。金属电镀基本步骤：①液相传质：镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向阴极界面迁移，到达阴极的双电层溶液一侧。②电化学反应：水化金属离子或络离子通过双电层，并去掉它周围的水化分子或配位体层，从阴极上得到电子生成金属原子(吸附原子)。③电结晶：金属原子沿金属表面扩散到达结晶生长点，以金属原子态排列在晶格内，形成镀层。（三过程同时进行。）合金电镀的两要求：①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。②共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。电刷镀：是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供应电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，从而获得电镀层。刷镀又称无槽镀或涂镀。化学镀：是指在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属，并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。与电镀相比，化学镀特点：①镀覆过程不需外电源驱动；②均镀能力好，形状复杂，有内孔、内腔的镀件均可获得均匀的镀层；③?孔隙率低；④?镀液通过维护、调整可反复使用，但使用周期是有限的；⑤?可在金属、非金属以及有机物上沉积镀层。第四章金属化学处理1.化学转换模：使金属与特定的腐蚀液相接触，在一定条件下发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的生成物膜层。2.钢铁高温化学氧化——；常温——CuSe 发黑。3.铝及铝合金阳极氧化：将铝或铝合金制件浸沉于酸性电解液中，在外电流作用下作为阳极，在制件表面上形成与基体牢固结合的氧化膜层。机理：中等溶解能力的酸性溶液，铅作为阴极，仅起导电作用阳极反应：阴极反应：同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解：氧化膜的生长过程就是其不断生成和不断溶解的过程。膜结构：①第一段ab（A段）：无孔层形成，连续、绝缘，0.01~0.1μm。②第二段bc（B段）：多孔层形成，溶解作用开始，最薄处空穴，电压下降10~15%。③?第三段cd（C段）：多孔层增厚。4.微弧氧化（MAO）：又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。原理：（1）Al、Mg、Ti等金属样品放入电解液中，通电后金属表面立即生成很薄一层完整的氧化物绝缘膜。（2）当电压超某一临界值时，这层绝缘膜上某些薄弱环节被击穿，发生微弧放电现象。（3）因击穿薄弱部位，使氧化膜均匀。（4）在金属表面形成优质的强化陶瓷膜。特点:（1）大大提高材料表面硬度，3000HV；（2）好耐磨性；（3）好耐热性及抗腐蚀性。（4）好绝缘性；（5）溶液为环保型；（6）工艺稳定可靠，设备简单；（7）反应常温，操作简便；（8）原位生长陶瓷膜，牢固，致密。5.磷化处理：金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜。机理：生产难溶三价磷酸盐的磷化膜。6.铬酸盐处理：即钝化。铬酸或铬酸盐溶液、生成三价铬和六价铬的铬酸盐膜。第五章表面涂敷技术1.涂料由成膜物质、颜料、溶剂和助剂四大部分组成。2.涂装：使涂料在被涂表面形成涂膜的全部工艺过程。粘结：用胶粘剂将各种材料连接成为一个牢固整体的方法，称粘结或粘合。粘涂：是将加入二硫化钼、金属粉末、陶瓷