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目录 1

第一章 绪论 1

第一节 表面工程技术的发展背景 1

一、表面工程技术迅速发展的原因 1

二、表面工程技术在国民经济中的地位和意义 2

第二节 表面工程技术的学科体系 3

第三节 表面工程技术的应用 4

一、表面技术在结构材料上的应用 5

二、表面技术在功能材料和元器件上的应用 5

三、表面技术在人类适应、保护和优化环境方面的应用 7

四、表面技术在研究和生产新型材料中的应用 8

第四节 表面工程技术的发展趋势 10

一、研究复合表面技术 10

二、完善表面工程技术设计体系 10

五、深化表面工程基础理论和测试方法的研究 11

四、研究开发新型涂层材料 11

三、开发多种功能涂层 11

六、扩展表面工程的应用领域 12

七、积极为国家巨大工程建设服务 13

八、向自动化、智能化的方向迈进 13

九、降低对环保的负面效应 13

第二章 表面工程技术的基础理论 15

第一节 表面晶体学 15

一、理想表面 16

二、清洁表面 16

三、覆盖表面 20

四、金属表面的组织形貌 22

第二节 金属的表面现象 24

一、吸附现象 24

二、润湿及黏着 28

三、金属表面反应 30

一、表面缺陷模型（TLK模型） 31

第三节 表面缺陷与表面扩散 31

二、表面扩散 32

第四节 涂层形成机制 33

一、金属涂层形成机制 34

二、非金属涂层形成机制 39

第三章 基体表面前处理技术 43

第一节 前处理技术内容及发展趋势 43

一、前处理技术内容与作用 43

二、基体前处理技术的回顾与发展 45

第二节 表面整平 46

一、磨光 46

二、抛光 47

三、滚光 47

四、振动磨光 47

五、刷光 47

第三节 表面清洗 48

六、塑料整平 48

七、成批光饰 48

一、除油 49

二、除锈 54

三、除油除锈联合处理 54

第四节 化学抛光 56

一、低碳钢工件化学抛光 56

二、铝及其合金的化学抛光 56

第五节 电化学抛光 57

第六节 磷化处理 58

一、磷化膜的形成机理 58

二、磷化配方及工艺规范 58

三、影响磷化的因素 59

一、金属表面钝化现象 61

第七节 金属表面的钝化及活化 61

五、有色金属的磷化处理 61

四、磷化膜的后处理 61

二、钝化理论 62

三、铬酸盐处理 62

四、铜及铜合金的钝化 63

五、不锈钢钝化 64

六、金属表面的活化 64

第八节 空气火焰超音速喷砂、喷丸表面预处理 65

一、超音速喷砂 66

二、超音速表面喷丸 67

第四章 电镀、化学镀新技术 68

第一节 合金电镀 68

一、合金电镀基本知识 68

二、合金电镀工艺 73

一、复合电镀原理 79

第二节 复合电镀 79

二、复合电镀工艺 80

第三节 非晶态合金电镀 82

一、电镀镍磷非晶态合金 83

二、电镀镍硫非晶态合金 83

三、电镀铁钼非晶态合金 83

第四节 电刷镀新技术 84

一、电刷镀基本原理 85

二、电刷镀设备 85

三、电刷镀工艺 86

四、流镀 86

第五节 非金属电镀 88

一、塑料电镀 88

二、石膏和木材电镀 89

三、玻璃和陶瓷电镀 90

一、化学镀 91

第六节 化学镀与化学转化镀新技术 91

二、化学转化镀 92

第七节 表面着色新技术 94

一、铝及铝合金着色 95

二、不锈钢着色 97

三、铜及铜合金着色 98

第五章 表面涂敷新技术 99

第一节 表面涂装新技术 99

一、涂料 99

二、涂装工艺 101

三、静电喷涂 101

四、电泳涂装 101

五、粉末喷涂 102

六、粘涂 104

第二节 热喷涂表面覆盖技术 105

一、热喷涂原理 106

二、热喷涂材料 107

三、热喷涂工艺 107

第三节 堆焊和熔结 111

一、堆焊 111

二、熔结 113

第四节 其他表面涂敷技术 115

一、电火花表面涂敷 115

二、热浸镀 118

三、搪瓷涂敷 120

四、陶瓷涂层 121

五、塑料涂敷 123

第六章 表面改性新技术 126

第一节 激光表面处理技术 126

一、激光表面处理设备 127

二、激光表面处理工艺 127

一、电子束表面处理原理 130

第二节 电子束表面处理 130

二、电子束表面处理设备 131

三、电子束表面处理工艺 131

第三节 高密度太阳能表面处理 133

一、太阳能表面处理设备及特点 133

二、太阳能表面处理工艺 133

三、几种高能密度表面处理技术用于金属表面热处理的比较 134

第四节 表面扩渗新技术 134

一、渗金属、渗硼、渗硅、渗硫 135

二、共渗与复合渗 137

三、等离子体表面扩渗 140

四、电加热表面扩渗 142

五、电解表面扩渗 142

第五节 离子注入 142

一、离子注入原理 143

二、离子注入表面改性的机理 146

三、离子注入表面改性的应用 147

第六节 其他表面改性技术 148

一、表面形变强化 148

二、表面热处理 150

第七章 气相沉积技术 152

第一节 薄膜及其制备方法 152

一、薄膜的定义与类型 152

二、薄膜的应用 153

三、薄膜的制备方法 154

第二节 真空蒸镀 154

一、真空蒸镀原理 154

二、真空蒸镀设备 155

三、真空蒸镀工艺 155

第三节 溅射镀膜 159

一、溅射镀膜原理 159

二、溅射镀膜工艺 162

三、磁控溅射镀膜 164

第四节 离子镀膜 165

一、离子镀膜原理 166

二、离子镀膜工艺 166

三、反应离子镀 167

四、空心阴极放电离子镀 169

五、多弧离子镀 171

第五节 化学气相沉积 172

一、化学气相沉积原理 172

二、化学气相沉积工艺 173

第六节 分子束外延 177

一、分子束外延的特点 177

二、分子束外延工艺 178

三、分子束外延技术的发展 179

一、复合表面扩渗 180

第一节 复合表面处理新技术 180

第八章 复合表面处理技术和高分子表面金属化技术 180

二、碳氮共渗与氧化抛光复合处理 181

三、表面热处理与表面扩渗的复合强化处理 181

四、粘涂与电刷镀复合技术 182

五、热处理与表面形变强化的复合处理工艺 182

六、覆盖层与表面冶金化的复合处理工艺 183

七、电镀与薄膜复合工艺 183

八、激光、电子束复合气相沉积和复合涂镀层 184

九、磁控溅射与油漆复合工艺 185

十、改善铁、钛、铝及其合金摩擦学特性的表面复合处理工艺 186

十一、多层涂层 186

第二节 复合镀层 187

一、纤维增强金属复合材料镀层 187

二、化合镀复合材料 189

三、层状复合材料 189

四、光学复合材料 190

第三节 镀覆层与热处理复合工艺 191

一、电镀与表面扩渗复合工艺 191

二、热处理与薄膜复合工艺 193

三、含铝复合处理 193

第四节 离子注入与气相沉积复合表面改性 193

一、IAC的原理与机理 194

二、IAC的方法 195

三、IAC的应用 196

第五节 高分子表面金属化新技术 198

一、高分子表面金属化新技术的主要工艺及特点 199

二、高分子表面金属化新技术的应用与前景展望 200

第九章 表面微细加工技术 202

第一节 表面加工技术简介 202

一、激光束加工 202

二、离子束加工 204

三、电子束加工 205

四、超声波加工 207

五、电解加工 208

六、电火花加工 209

七、电铸加工 210

八、光刻加工 211

第二节 微电子微细加工技术 214

一、微细加工技术对微电子技术发展的重大影响 214

二、微电子微细加工技术的分类和内容 215

第十章 表面分析和性能测试 219

第一节 表面分析 219

一、表面形貌和显微组织结构分析 219

二、表面成分分析 219

三、表面原子排列结构分析 220

五、表面的电子结构分析 221

四、表面原子动态和受激态分析 221

第二节 表面分析仪器和测试技术简介 222

一、电子显微镜（TEM） 222

二、扫描隧道显微镜（STM） 224

三、原子力显微镜（AFM） 225

四、X射线衍射 227

五、电子探针 227

六、激光探针 228

七、电子能谱仪 229

第三节 表面检测 230

一、外观检测 230

二、镀、涂层或表面处理层厚度的测定 233

三、涂层的耐蚀性检验 235

四、涂层的耐磨性试验 237

七、涂层的结合强度（附着力）试验 239

六、涂层的硬度试验 239

五、涂层的孔隙率试验 239

第四节 薄膜弹性模量的测定——纳米压痕技术 244

一、问题的提出 244

二、薄膜弹性模量和硬度的确定 245

三、纳米压痕系统的组成及工作原理 246

四、纳米压痕技术的其他应用 247

第十一章 表面工程与再制造 249

第一节 再制造工程概论 249

一、再制造工程的技术内涵 249

二、再制造工程的学科体系 252

第二节 再制造技术的应用 253

一、再制造与表面工程技术 253

二、再制造的其他技术 254

三、再制造技术的应用实例 255

四、再制造工程的发展与意义 261

参考文献 265