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第1章　概论 1

1.1　表面工程的定义、作用及任务 1

1.1.1　表面工程的定义…… 1

1.1.2　表面工程的作用 1

1.1.3　表面工程的主要任务 2

1.2　表面工程技术的分类及内容 2

1.2.1　表面工程技术的分类 2

1.2.2　表面涂覆技术 2

1.2.3　表面改性技术 4

1.2.4　表面复合处理技术 5

1.3　表面工程技术的发展趋势 5

参考文献 6

第2章　金属表面预处理及净化 8

2.1　碱液清洗 8

2.1.1　碱液清洗方法 8

2.1.2　碱液清洗配方 9

2.1.3　漂洗 10

2.2　溶剂清洗 10

2.2.1　溶剂清洗方法 10

2.2.2　清洗用的有机溶剂 11

2.2.3　溶剂蒸气清洗设备 11

2.3　表面活性剂清洗 12

2.3.1　表面活性剂分类及其特点 12

2.3.2　工业清洗中常用的表面活性剂及复配清洗剂 13

2.4　化学除锈 14

2.4.1　化学除锈方法 14

2.4.2　除油—除锈二合一处理 16

2.4.3　中和与水洗 16

2.5　机械清理与表面精整 17

2.5.1　机械清理方法 17

2.5.2　滚筒精整与振动精整 18

2.6　表面预处理新技术 19

2.6.1　超声波清洗 19

2.6.2　真空脱脂清洗 20

2.6.3　喷塑料丸退漆（涂料层） 21

2.6.4　空气火焰超声速喷砂、喷丸 21

2.7　表面预处理质量检测与评定 22

2.7.1　除油质量评定方法 22

2.7.2　机械预处理质量检测与评定 23

参考文献 24

第3章　电镀与化学镀技术 25

3.1　概述 25

3.1.1　电镀技术 25

3.1.2　化学镀技术 26

3.2　电镀技术与工艺 27

3.2.1　表面准备 27

3.2.2　电镀的镀层及系统工艺设计 29

3.2.3　单金属电镀 31

3.2.4　合金电镀 51

3.2.5　多层合金电镀 58

3.2.6　复合电镀 59

3.2.7　电铸 60

3.2.8　脉冲电流为主的电镀 60

3.3　化学镀技术与工艺 61

3.3.1　化学镀镍 61

3.3.2　化学镀铜 63

3.3.3　化学镀金 64

3.3.4　化学镀合金 65

3.3.5　化学镀复合层 66

3.4　镀层质量及其检验 67

3.4.1　物理力学性能 67

3.4.2　化学或电化学试验 69

3.5 电镀与化学镀的环境保护和职业安全与卫生 70

参考文献 70

第4章　电刷镀技术 71

4.1 概述 71

4.1.1　电刷镀技术的基本原理 71

4.1.2　电刷镀技术的特点 72

4.1.3　电刷镀技术的发展趋势 72

4.2 电刷镀溶液 74

4.2.1　电刷镀溶液的分类 74

4.2.2　表面准备溶液 75

4.2.3　沉积金属溶液的种类 77

4.2.4　镍电刷镀溶液 78

4.2.5　钴电刷镀溶液 82

4.2.6　铜电刷镀溶液 82

4.2.7　软金属电刷镀溶液 85

4.3 电刷镀设备和工辅具 87

4.3.1　电刷镀专用电源 88

4.3.2　镀笔 90

4.4 电刷镀工艺 91

4.4.1 电刷镀工艺的基本要求 91

4.4.2　碳钢、合金钢及铸铁类金属的电刷镀工艺 94

4.4.3　铝和铝合金、铜和铜合金的电刷镀工艺 97

4.4.4　软金属、贵重金属、难镀金属的电刷镀工艺 98

4.5 电刷镀镀层性能、质量控制、缺陷及防止措施 100

4.5.1　镀层金相组织的类型 100

4.5.2　电刷镀镀层的性能 101

4.5.3　电刷镀质量控制及缺陷防止措施 108

4.6 电刷镀技术的应用及典型实例 111

4.6.1　电刷镀技术的应用 111

4.6.2　电刷镀应用实例及效果 112

参考文献 115

第5章　转化膜技术 116

5.1 概述 116

5.2　铝和铝合金的阳极氧化 116

5.2.1　阳极氧化过程 116

5.2.2　阳极氧化膜的性能及用途 117

5.2.3　不同阳极氧化方法的工艺及其特点 119

5.2.4　不合格阳极氧化膜的退除 128

5.3　铝及铝合金的微弧等离子体氧化技术 128

5.3.1　概述 28

5.3.2　微弧等离子体氧化过程及氧化膜的特性 129

5.3.3　陶瓷层的制备系统 133

5.3.4　影响制备陶瓷层质量的因素 136

5.4　化学转化膜 142

5.4.1　化学氧化法 142

5.4.2　化学磷化处理 146

5.4.3　铬酸盐处理 149

5.4.4　草酸盐处理 151

5.5 金属的着色和染色 151

5.5.1　铝合金的着色和染色 151

5.5.2　铜及铜合金的着色 154

参考文献 155

第6章　涂料涂装技术 156

6.1 概述 156

6.2 涂料 156

6.2.1　现用涂料 156

6.2.2　涂料的选择 159

6.3　现代涂覆技术 164

6.3.1　喷涂 164

6.3.2　浸涂 166

6.3.3　流涂 167

6.3.4　辊涂或卷涂 168

6.3.5　帘涂 168

6.3.6　滚涂或旋转鼓涂覆 169

6.3.7　电泳涂覆 169

6.3.8　粉末涂覆 170

6.4　涂膜固化 171

6.5　涂料与涂膜质量及其检验 174

6.5.1　涂料与涂膜质量 174

6.5.2　质量控制与检验 177

6.6 涂装技术中的安全与环境保护 181

6.6.1　表面准备用的设备和材料 181

6.6.2　涂料涂覆 181

6.7　涂料涂装标准化 181

参考文献 182

第7章　防锈封存包装 183

7.1　概述 183

7.2　防锈封存包装材料 184

7.2.1 防锈材料 184

7.2.2　环境封存材料 193

7.2.3　包装材料 193

7.3 防锈封存包装技术 195

7.3.1　清洗技术 195

7.3.2　防锈封存包装 201

7.4 防锈封存包装质量及其试验与检查 204

7.5 防锈封存包装技术清洁化 206

参考文献 206

第8章　热喷涂技术 207

8.1 概述 207

8.1.1　热喷涂基本原理 207

8.1.2　热喷涂方法的分类及工艺特点 209

8.1.3　热喷涂技术的发展趋势 215

8.2　热喷涂材料 216

8.2.1　热喷涂材料的分类 216

8.2.2　热喷涂线材及棒材 217

8.2.3　热喷涂粉末材料 220

8.3　热喷涂工艺及设备 224

8.3.1　火焰喷涂、喷焊工艺及设备 224

8.3.2　电弧喷涂工艺及设备 226

8.3.3　等离子喷涂工艺及设备 227

8.3.4　超声速火焰喷涂工艺及设备 230

8.4　热喷涂工艺的技术基础 231

8.4.1　热喷涂涂层的制备工艺 231

8.4.2　热喷涂涂层的工程设计 235

8.5 热喷涂涂层性能检测、质量控制、缺陷及防止措施 238

8.5.1　热喷涂涂层的性能检测 238

8.5.2　热喷涂涂层的质量控制 240

8.5.3　热喷涂涂层的常见缺陷及防止措施 241

8.6　热喷涂技术的应用及典型实例 242

8.7　热喷涂环境保护及安全 248

参考文献 249

第9章　化学热处理技术 250

9.1　概述 250

9.1.1　化学热处理的主要特点、分类与方法 250

9.1.2　化学热处理的基本原理 251

9.1.3　化学热处理的发展 252

9.2　渗碳 252

9.2.1　渗碳原理及渗碳过程控制 253

9.2.2　气体渗碳 260

9.2.3　真空渗碳 274

9.2.4　离子渗碳 285

9.2.5　流态床渗碳 294

9.2.6　渗碳用钢及渗碳后的热处理 296

9.2.7　渗碳层的组织和性能 298

9.3　碳氮共渗 301

9.3.1　概述 301

9.3.2　气体碳氮共渗 302

9.3.3　离子碳氮共渗与真空碳氮共渗 307

9.3.4　碳氮共渗用钢与碳氮共渗后的热处理 308

9.3.5　碳氮共渗层的组织和性能 309

9.4 渗氮 312

9.4.1　铁氮二元合金相图与渗氮原理 312

9.4.2　渗氮用钢及其预备热处理 313

9.4.3　气体渗氮 314

9.4.4　离子渗氮 320

9.5　氮碳共渗及以氮碳共渗为基的复合处理 325

9.5.1　气体氮碳共渗 325

9.5.2　盐浴氮碳共渗 328

9.5.3　氮碳共渗为基的复合处理 329

9.5.4　离子氮碳共渗 330

9.6　渗硫、硫氮共渗、硫氮碳共渗 332

9.6.1　渗硫 332

9.6.2　硫氮共渗及其与蒸气处理的复合 334

9.6.3　硫氮碳共渗 335

9.7　低温化学热处理渗层组织与性能对比及工艺方法的选择 338

9.7.1　低温化学热处理工艺参数和渗层的组织结构 338

9.7.2　低温化学热处理渗层的性能 339

9.7.3　低温化学热处理工艺方法的选择 344

9.8　渗金属及渗硼、渗硅 347

9.8.1　渗铝 347

9.8.2　渗锌 350

9.8.3　渗铬 353

9.8.4　熔盐碳化物覆层 357

9.8.5　渗硼 362

9.8.6　渗硅 365

9.8.7　共渗、复合渗及镀渗复合 366

参考文献 369

第10章　气相沉积技术 371

10.1　概述 371

10.2　化学气相沉积（CVD） 373

10.2.1　化学气相沉积的原理、特点与分类 373

10.2.2　化学气相沉积装置 375

10.2.3　几种常用的化学气相沉积层及其工艺举例 376

10.2.4　化学气相沉积层的性能 377

10.2.5　化学气相沉积层的应用 380

10.2.6　CVD沉积金刚石薄膜 381

10.2.7　CVD技术的现状和发展 383

10.3 物理气相沉积（PVD） 384

10.3.1　概述 384

10.3.2　真空蒸镀 386

10.3.3　溅射镀膜 390

10.3.4　离子镀 397

10.4　等离子体化学气相沉积（PCVD） 405

10.4.1　等离子体CVD反应 405

10.4.2　等离子体CVD的种类及特点比较 406

10.4.3　等离子体CVD沉积装置与工艺参数 407

10.4.4　等离子体CVD的应用 408

10.5　激光物理气相沉积（LPVD） 414

10.6　表面复合镀膜处理技术 415

10.6.1　概述 415

10.6.2　离子注入与镀膜技术的复合 416

10.6.3　激光与气相沉积、电子束与气相沉积技术复合 418

10.6.4　用蒸镀和溅射镀法制作多层功能膜 419

10.7 多层硬质复合膜与纳米多层膜 420

10.7.1　多层硬质耐磨膜 420

10.7.2　纳米超硬多层膜 420

10.7.3　纳米超硬混合膜 421

参考文献 422

第11章　高能束表面改性技术 424

11.1　激光表面改性 424

11.1.1　激光表面改性基础 424

11.1.2　激光表面淬火 429

11.1.3　激光熔凝 440

11.1.4　激光熔覆 444

11.1.5　激光表面合金化 451

11.2 电子束表面改性 454

11.2.1 电子束表面改性设备及工作原理 454

11.2.2　电子束表面改性工艺 455

11.2.3　电子束表面改性技术的应用 458

11.3　离子注入技术 458

11.3.1　离子注入原理和特点 459

11.3.2　离子注入装置 460

11.3.3　离子注入与材料表面改性 463

11.3.4　离子注入技术的工业应用 468

参考文献 469

第12章　表面粘涂技术 470

12.1 概述 470

12.1.1　表面粘涂技术的特点 470

12.1.2　表面粘涂技术的原理 471

12.1.3　表面粘涂技术的现状和发展 471

12.2　表面粘涂材料与特性 473

12.2.1　表面粘涂材料的组成 473

12.2.2　表面粘涂材料的种类 474

12.2.3　表面粘涂层的主要特性 475

12.3　粘涂层的涂敷工艺及涂层加工 478

12.3.1　粘涂层的涂敷工艺 478

12.3.2　粘涂层的加工 482

12.4　粘涂层施工质量控制、涂层缺陷及防止措施 482

12.4.1　粘涂层施工质量控制 482

12.4.2　粘涂层缺陷及防止措施 483

12.5　粘涂施工安全防护 484

12.6　表面粘涂技术的应用及实例 484

12.6.1　表面粘涂技术在修复领域的应用 484

12.6.2　表面粘涂技术的应用实例 485

参考文献 490

第13章　液膜溶解扩散焊技术 491

13.1 概述 491

13.2　液膜溶解扩散焊原理及特点 491

13.2.1　液膜溶解扩散焊原理 491

13.2.2　液膜溶解扩散焊的特点 494

13.3　液膜溶解扩散焊所用材料、装备及工艺 494

13.3.1　液膜溶解扩散焊材料 494

13.3.2　液膜溶解扩散焊装备及工艺 499

13.4　液膜溶解扩散焊热过程分析及组织变化 502

13.4.1　液膜溶解扩散焊焊补过程温度场的数值模拟 502

13.4.2　液膜溶解扩散焊焊补过程温度场的实测结果 506

13.4.3　液膜溶解扩散焊加热过程对基材组织的影响 506

13.4.4　冷却过程对焊补后基材组织的影响 507

13.4.5　加热功率对基材组织的影响 507

13.4.6　焊材对基材组织的影响 507

13.5　质量检验 508

13.5.1　焊补后硬度的检验 508

13.5.2　液膜溶解扩散焊界面结合强度的测试 508

13.6　液膜溶解扩散焊可能产生的问题及预防 509

13.7　液膜溶解扩散焊的应用实例 509

13.8　应用液膜溶解扩散焊的经济决策 510

参考文献 513

第14章　热浸镀技术 515

14.1　概述 515

14.2　热浸镀工艺方法 515

14.2.1　熔剂法 516

14.2.2　氢还原法 516

14.3　热浸镀锌 517

14.3.1　钢热浸镀锌层的组织结构及影响因素 517

14.3.2　热浸镀锌工业生产 519

14.3.3　热浸镀锌钢材的性能及应用 521

14.4　热浸镀铝 524

14.4.1 钢材热浸镀铝层的组织结构及影响因素 524

14.4.2　热浸镀铝的工业生产 527

14.4.3　热浸镀铝钢材的性能及应用 529

14.5　热浸镀锌铝及铝锌合金 532

14.5.1　热浸镀Zn-Al合金 532

14.5.2　热浸镀Al-Zn合金 532

14.5.3　热浸镀Zn-Al合金与Al-Zn合金钢板的性能 532

14.5.4　热浸镀Zn-Al及Al-Zn合金钢板的应用 533

14.6　热浸镀锡和热浸镀铅 534

14.6.1　热浸镀锡 534

14.6.2　热浸镀铅 534

参考文献 535

第15章　表面分析与表面性能检测 536

15.1　表面分析 536

15.1.1　表面形貌和显微组织分析 536

15.1.2　表面成分分析 538

15.1.3　表面晶体结构分析 539

15.1.4　表面原子态和表面电子态分析 540

15.2　常用的表面分析技术和仪器 540

15.2.1　透射电子显微镜（TEM） 540

15.2.2　扫描电子显微镜（SEM） 541

15.2.3　扫描透射电镜（STEM）与分析电子显微镜（AEM） 543

15.2.4　扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM） 544

15.2.5　俄歇电子能谱（AES） 546

15.2.6　电子探针（EPMA）和扫描电子显微分析仪 547

15.2.7　质谱仪（SIMS）和离子探针 547

15.2.8　X射线衍射仪（XRD） 548

15.2.9　X射线荧光光谱仪（XRFS） 549

15.2.10　X射线光电子谱仪（XPS） 549

15.3　表面分析技术应用举例 550

15.4　表面性能检测 554

15.4.1　表面外观质量检测 554

15.4.2　表面粗糙度和表面光泽度的检测 554

15.4.3　覆盖层结合（附着）力的检测 556

15.4.4　覆盖层厚度的检测 558

15.4.5　覆盖层硬度的检测 563

15.4.6　腐蚀试验与评定 565

15.4.7　磨损试验与评定 567

参考文献 570

第16章　表面工程与摩擦学 571

16.1　表面工程技术的耐磨损作用 571

16.1.1　引言 571

16.1.2　耐磨表面保护的基本模型 571

16.1.3　耐粘着磨损表面保护的基本要求 572

16.1.4　耐磨料磨损表面保护的基本要求 574

16.1.5　耐疲劳磨损表面保护的基本要求 576

16.1.6　耐化学磨损表面保护的基本要求 576

16.1.7　主要耐磨表面保护的技术类型 577

16.2　耐磨表面工程技术的选用 579

16.2.1　选用的基本原则 579

16.2.2　摩擦学系统分析 579

16.2.3　表面保护覆层类型的确定 587

16.2.4　表面保护覆层类型的评价 599

参考文献 610