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第1章 绪言 1

1.1 从表面技术到表面工程学 1

1.1.1 三大表面技术 2

1.1.2 表面技术的功能和应用 4

1.1.3 表面工程学 5

1.2 表面工程的发展 8

1.2.1 发展概况 8

1.2.2 激光表面改性 9

1.2.3 电子束表面改性 12

1.2.4 离子注入 13

1.2.5 化学气相沉积（CVD） 15

1.2.6 物理气相沉积 21

1.2.7 电火花沉积 27

1.2.8 摩擦表面沉积工艺 28

1.3 善待表面与进行表面设计 28

1.3.1 表面工程设计的目的 28

1.3.2 表面工程设计内涵 30

1.3.3 表面层选用或设计的通用原则 30

1.3.4 表面层选用或设计技术原则 32

1.4 表面工程技术与国家可持续发展 33

参考文献 36

第2章 表面形变强化和相变强化 37

2.1 概述 37

2.2 表面形变强化 37

2.2.1 金属表面形变强化原理 38

2.2.2 弹丸种类的选择 39

2.2.3 喷丸强化层设计与加工建议 40

2.2.4 表面强化工艺特点 41

2.2.5 可进行喷丸强化的金属材料及用途 42

2.2.6 可用表面喷丸强化处理的主要零件 42

2.2.7 激光喷丸 43

2.2.8 孔挤压强化 44

2.3 表面相变硬化 45

2.3.1 感应加热相变硬化 45

2.3.2 感应加热相变硬化设计与加工建议 45

2.3.3 感应淬火用钢和铸铁应用实例 47

2.3.4 激光表面相变硬化 48

2.3.5 激光表面相变硬化设计与加工建议 48

2.3.6 激光表面淬火实例 49

2.4 离子注入 50

2.4.1 性能特点 50

2.4.2 设计与加工建议 51

参考文献 52

第3章 化学氧化与化学镀 53

3.1 概述 53

3.2 铝合金化学氧化 55

3.2.1 性能特点 55

3.2.2 设计与加工建议 56

3.3 镁合金化学氧化 57

3.3.1 性能特点 57

3.3.2 设计与加工建议 57

3.4 钢铁化学氧化 57

3.4.1 性能特点 58

3.4.2 设计与加工建议 58

3.5 铜及铜合金化学氧化 58

3.5.1 性能特点 58

3.5.2 设计与加工建议 59

3.6 铜及铜合金钝化 59

3.6.1 性能特点 59

3.6.2 设计与加工建议 60

3.7 银及银镀层的钝化 60

3.8 钢铁磷化 60

3.8.1 性能特点 60

3.8.2 设计与加工建议 63

3.8.3 用途与膜质量选择 64

3.9 金属表面着色 64

3.10 化学镀 65

3.10.1 化学镀镍-磷合金的特点 65

3.10.2 化学镀镍-磷合金的性能 66

3.10.3 设计与加工建议 69

参考文献 70

第4章 电化学转化 71

4.1 概述 71

4.2 铝与铝合金耐腐蚀硫酸阳极化 72

4.2.1 性能特点 72

4.2.2 设计与加工建议 73

4.3 铝及其合金耐腐蚀铬酸阳极化 74

4.3.1 性能特点 74

4.3.2 设计与加工建议 75

4.4 铝及铝合金耐摩擦磨损阳极化 75

4.4.1 性能特点 75

4.4.2 设计与加工建议 79

4.5 铝合金磷酸阳极化 80

4.5.1 性能特点 80

4.5.2 设计与加工建议 80

4.6 铝合金草酸阳极化 81

4.6.1 性能特点 81

4.6.2 设计与加工建议 82

4.7 铝及铝合金瓷质阳极化 82

4.7.1 性能特点 82

4.7.2 设计与加工建议 83

4.8 微弧阳极氧化 83

4.8.1 性能特点 84

4.8.2 微弧阳极氧化的应用 86

4.9 镁合金的阳极化 87

4.10 钛合金的阳极化 87

4.11 铜和铜合金的阳极化 87

4.12 硅、锗和钽的阳极化 88

4.13 锆合金的阳极化 89

参考文献 89

第5章 热扩散 91

5.1 概述 91

5.1.1 渗金属原理 91

5.1.2 热渗金属工艺 92

5.2 钢铁渗碳 93

5.2.1 渗碳层的组织及性能特点 94

5.2.2 渗碳用钢种的选择及渗碳层深度要求 95

5.2.3 设计与加工建议 97

5.3 钢铁渗氮 98

5.3.1 渗氮层的组织和作用 98

5.3.2 设计与加工建议 98

5.3.3 常用渗氮钢种 99

5.4 碳氮共渗 100

5.4.1 性能特点 100

5.4.2 设计与加工建议 101

5.5 氮碳共渗 101

5.5.1 渗层的组织、硬度和深度 101

5.5.2 设计与加工建议 102

5.6 热渗硼 103

5.6.1 结构和性能 103

5.6.2 设计与加工建议 103

5.7 热渗硅 104

5.7.1 结构和性能 104

5.7.2 设计与加工建议 105

5.8 热渗锌 106

5.8.1 结构和性能 106

5.8.2 设计与加工建议 107

5.9 热渗铝 108

5.9.1 结构和性能 108

5.9.2 设计与加工建议 109

5.10 热渗铬 109

5.10.1 结构和性能 109

5.10.2 设计与加工建议 111

5.11 热渗锡 111

5.11.1 结构和性能 111

5.11.2 主要应用 112

5.12 热渗铍 112

5.13 热渗钒、渗钛、渗钼、渗铌、渗钽 113

5.14钢铁表面二元共渗 114

5.15 钢铁表面三元共渗 114

5.16镍、钴基合金热渗铝 115

5.17镍基合金铝-铬共渗 116

5.18 镍基合金热渗铝硅共渗 117

5.19 镍基合金镀铂+热渗铝 117

5.20 难熔金属热渗硅 118

5.21 铜及铜合金表面热渗金属 119

5.22 铝及铝合金表面热渗金属 120

参考文献 120

第6章 电化学沉积 122

6.1 概述 122

6.1.1 电镀原理 122

6.1.2 电镀工艺 124

6.2 电镀锌 125

6.2.1 物理化学性能 125

6.2.2 设计与加工建议 127

6.3 电镀镉 128

6.3.1 物理化学性能 128

6.3.2 设计与加工建议 130

6.4 电镀铜 131

6.4.1 物理化学性能 131

6.4.2 设计与加工建议 131

6.5 电镀镍 132

6.5.1 物理化学性能 133

6.5.2 设计与加工建议 134

6.6 电镀铬 134

6.6.1 物理化学性能 135

6.6.2 设计与加工建议 137

6.7 电镀铅 138

6.7.1 物理化学性能 138

6.7.2 使用范围 139

6.8 电镀锡 139

6.8.1 物理化学性能 140

6.8.2 设计与加工建议 141

6.9 电镀银 141

6.9.1 物理化学性能 141

6.9.2 设计与加工建议 142

6.10 电镀钯 143

6.10.1 物理化学性能 143

6.10.2 设计与加工建议 144

6.11 电镀铑 144

6.11.1 物理化学性能 144

6.11.2 设计与加工建议 145

6.12电镀金和金合金 146

6.12.1 物理化学性能 146

6.12.2 设计与加工建议 147

6.13 电镀铜-锌合金 148

6.13.1 物理化学性能 149

6.13.2 设计与加工建议 149

6.14 电镀铜-锡合金 149

6.14.1 物理化学性能 150

6.14.2 设计与加工建议 150

6.15 电镀铅-锡合金 151

6.15.1 物理化学性能 151

6.15.2 设计与加工建议 151

6.16 电镀镉-钛合金 152

6.16.1 物理化学性能 152

6.16.2 设计与加工建议 153

6.17 电镀镍-镉 153

6.17.1 物理化学性能 154

6.17.2 设计与加工建议 154

6.18 其他合金电镀 155

6.18.1 电镀铅-铟合金 155

6.18.2 电镀锡-铋合金 155

6.18.3 电镀锌-镍合金 155

6.19 电刷镀 155

6.19.1 主要特点 155

6.19.2 性能与应用 156

参考文献 158

第7章 热浸镀 160

7.1 概述 160

7.2 热浸镀锌 162

7.2.1 分类 162

7.2.2 性能 163

7.2.3 设计与加工建议 166

7.2.4 应用 167

7.3 热浸镀铝 169

7.3.1 性能 169

7.3.2 设计与加工建议 170

7.3.3 应用 171

7.4 热浸镀锡 172

7.5 热浸镀铅 173

7.5.1 性能 173

7.5.2 设计与加工建议 174

参考文献 175

第8章 热喷涂 176

8.1 概述 176

8.1.1 热喷涂层类型和应用领域 176

8.1.2 热喷涂技术与工艺 177

8.1.3 热喷涂层的特点 182

8.1.4 可热喷涂的材料 182

8.2 热喷涂锌金属 184

8.2.1 物理化学性能 184

8.2.2 设计与加工建议 185

8.3 热喷涂铝和铝合金 187

8.3.1 物理化学性能特点 187

8.3.2 设计与加工建议 189

8.4 热喷涂铜合金 189

8.4.1 性能特点 189

8.4.2 设计与加工建议 190

8.5 热喷涂陶瓷材料 190

8.6 热喷涂可调成分的合金 191

8.6.1 物理化学性能 191

8.6.2 设计与加工建议 192

8.7 可在1050℃温度以下工作的高温珐琅 192

8.7.1 性能特点 193

8.7.2 设计与加工建议 194

8.8 可在1050℃温度以下工作的无铍珐琅 194

8.8.1 工艺与性能 194

8.8.2 设计与加工建议 195

8.9 可在900℃温度以下工作的高温珐琅 195

8.9.1 性能特点 195

8.9.2 设计与加工建议 196

8.10 其他珐琅涂层 197

8.11 热喷涂自黏结材料 197

8.11.1 热喷涂自黏结镍铝复合材料 197

8.11.2 自黏结不锈钢材料涂层 198

8.12 热喷涂耐摩擦磨损材料 199

8.12.1 热喷涂碳化钨-钴金属陶瓷 200

8.12.2 热喷涂含钼合金 200

8.12.3 热喷涂钼-镍铬硼硅复合材料 200

8.12.4 热喷涂钼-铁合金复合材料 202

8.12.5 热喷涂磷青铜 202

8.12.6 热喷涂氧化铝-氧化钛陶瓷 202

8.12.7 热喷涂碳化钛陶瓷 203

8.12.8 热喷涂氮化钛陶瓷 203

8.12.9 热喷涂碳化钛-氮化钛陶瓷 203

8.12.10 热喷涂金刚石 203

8.13 热喷涂耐磨粒磨损材料 203

8.13.1 热喷涂铁基自熔性合金 204

8.13.2 热喷涂镍基自熔性合金 204

8.13.3 热喷涂钴基自熔性合金 205

8.13.4 热喷涂氧化物陶瓷 205

8.13.5 热喷涂碳化物陶瓷 206

8.14 热喷涂耐微动磨损材料 206

8.15 热喷涂耐撞击磨损材料 207

8.15.1 热喷涂碳化钨-钴材料 207

8.15.2 热喷涂镍-铬-硼-硅材料 208

8.15.3 热喷涂碳化铬-镍-铬材料 209

8.15.4 热喷涂钴-铬-钨材料 209

8.15.5 热喷涂碳化钛-镍-铬-硼-硅材料 210

参考文献 210

第9章 有机涂料与涂装 212

9.1 概述 212

9.1.1 涂料的组成、分类及命名 212

9.1.2 防腐蚀涂装系统 216

9.2 不同材料表面涂层系统 217

9.2.1 钢铁零件涂层系统 217

9.2.2 铜合金零件涂装系统 218

9.2.3 铝合金零件涂装系统 219

9.2.4 镁合金零件涂装系统 220

9.2.5 钛合金零件涂装系统 221

9.2.6 碳纤维增强树脂基复合材料零件涂装系统 222

9.2.7 玻璃钢表面涂装系统 224

9.2.8 塑料表面涂装系统 225

9.2.9 木质材料涂装系统 226

9.2.10 玻璃、入造革、橡胶用涂装系统 227

9.3 耐大气腐蚀有机涂料与涂装 227

9.3.1 耐大气腐蚀涂装体系 227

9.3.2 重防腐涂料 229

9.3.3 长江大桥和海滨大桥涂装防护体系 233

9.3.4 长效防腐蚀涂层的关键——底层材料的选用 235

9.3.5 钢缆的防护技术 237

9.3.6 日本大型钢桥的涂装技术 238

9.4 功能性有机涂装 241

9.4.1 发动机涂装体系 241

9.4.2 耐热零件涂装体系 241

9.4.3 耐油零件涂装体系 243

9.4.4 示温涂装体系 243

9.4.5 重型机械用涂料 243

9.4.6 化铣保护涂层 245

9.4.7 金属热处理保护涂层 247

参考文献 248

第10章 无机涂料 250

10.1 概述 250

10.1.1 无机涂料的发展 250

10.1.2 无机涂料的特点 251

10.1.3 无机涂料的应用 252

10.2 外墙与内墙涂料 255

10.2.1 外墙涂料的性能 255

10.2.2 设计选用与加工建议 257

10.2.3 内墙涂料 258

10.3 无机硅酸盐复合绝热涂料 258

10.3.1 性能 258

10.3.2 设计选用和施工建议 260

10.4 无机防霉涂料 261

10.4.1 性能与用途 261

10.4.2 设计选用和施工建议 262

10.5 无机防火涂料 263

10.5.1 防火涂料的配方设计原则 264

10.5.2 设计选用和施工建议 266

10.6 无机硅酸盐富锌涂料 267

10.6.1 组成、分类和耐蚀性 268

10.6.2 设计与加工建议 270

10.6.3 应用实例 271

10.7 无机铬酸盐富锌涂料 272

10.7.1 铬酸盐富锌涂层工艺 272

10.7.2 无机铬酸盐富锌涂层的性能 273

10.7.3 设计选用与施工建议 273

10.8 无机铬酸盐富铝涂料 274

10.8.1 无机铬酸盐中温铝系列涂层的性能 274

10.8.2 无机铬酸盐富铝漆层设计选用和加工建议 276

10.8.3 无机铬酸盐富铝、硅漆层的性能 276

10.8.4 无机铬酸盐瑟美特漆层设计选用和加工建议 280

10.9 无机磷酸盐富锌涂料 281

10.9.1 基本性能 281

10.9.2 设计选用和加工建议 281

10.10 性能独特的新型无机涂料 282

10.10.1 高温电绝缘涂料 282

10.10.2 微波吸收涂料 283

参考文献 283

第11章 粉末涂料与涂装 284

11.1 概述 284

11.1.1 粉末涂料的特点 284

11.1.2 粉末涂料组成与制备 286

11.2 粉末涂料种类及应用 287

11.2.1 热固性粉末涂料 287

11.2.2 热塑性粉末涂料 307

11.3 粉末涂装技术 325

11.3.1 粉末涂装工艺分类 325

11.3.2 粉末涂装工艺方法 327

11.4 粉末涂装技术应用 354

11.4.1 家用电器与金属制品粉末涂装 354

11.4.2 电气产品粉末绝缘涂装 357

11.4.3 金属管材粉末涂装 360

11.4.4 建材（铝型材、钢筋、钢绞线）粉末涂装 361

11.4.5 木材与非金属制品 369

参考文献 375

第12章 复合涂镀技术 376

12.1 概述 376

12.2 电镀多元金属的复合镀 377

12.2.1 形成合金层的复合镀 377

12.2.2 形成扩散层的复合镀 378

12.2.3 多层协同作用的复合镀 378

12.3 微粒弥散金属-陶瓷复合镀 379

12.3.1 用于电镀的微粒 379

12.3.2 微粒弥散金属复合镀的用途 381

12.3.3 设计选用与加工建议 382

12.4 电镀耐磨复合镀 383

12.5 抗氧化复合镀 385

12.6 减摩（自润滑）复合镀 386

12.7 多种金属元素的表面复合渗入或包覆 387

12.8 形成多种功能的复合涂装体系 389

12.9 多种工艺形成多层复合 391

12.10 等离子喷涂与激光熔覆工艺的复合 393

参考文献 394

索引 395