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第1章 绪论 1

1.1 材料表面基础 1

1.1.1 金属的表面 1

1.1.2 金属-气体界面 3

1.1.3 金属-液体界面 4

1.1.4 金属-固体界面 4

1.1.5 金属的表面变化 5

1.1.6 表面的磨损失效 6

1.1.7 表面的疲劳失效 7

1.1.8 表面的腐蚀失效 8

1.2 材料表面工程概述 9

1.2.1 基本概念 9

1.2.2 表面工程技术的种类 9

1.2.3 常见表面技术方法概述 11

1.3 表面工程技术的应用 13

1.3.1 表面工程技术在材料科学与工程中的应用 13

1.3.2 表面工程技术在腐蚀与防护中的应用 14

第2章 表面预处理 16

2.1 概述 16

2.1.1 预处理的目的 16

2.1.2 预处理的重要性 17

2.2 机械处理 17

2.2.1 磨光 17

2.2.2 机械抛光 19

2.2.3 刷光 21

2.2.4 滚光 21

2.2.5 振动磨光 21

2.2.6 精加工 21

2.2.7 喷砂 22

2.3 电解抛光 24

2.3.1 电解抛光原理 24

2.3.2 工艺规范举例 25

2.3.3 工艺操作说明 25

2.4 化学抛光 26

2.4.1 化学抛光原理 27

2.4.2 化学抛光配方 27

2.4.3 工艺流程及操作 28

2.4.4 化学抛光后处理 29

2.5 除油（脱脂） 29

2.5.1 有机溶剂除油 29

2.5.2 化学除油 30

2.5.3 水基清洗剂除油 32

2.5.4 电解除油 33

2.5.5 滚桶除油 33

2.5.6 除油工艺操作 34

2.6 浸蚀 34

2.6.1 钢铁制品的酸洗 35

2.6.2 电化学强浸蚀 38

2.7 水洗 38

2.7.1 水洗的方法 39

2.7.2 水洗操作 39

2.8 超声波强化 40

2.8.1 超声波清洗原理 40

2.8.2 超声波强化除油 40

2.8.3 超声波强化浸蚀 41

2.9 表面调整 41

2.9.1 弱浸蚀 41

2.9.2 预浸 41

2.9.3 不锈钢的表面调整 42

2.9.4 锌合金的表面调整 42

2.9.5 铝及铝合金的表面调整 43

2.9.6 镁合金的表面调整 44

2.9.7 钛及钛合金的表面调整 45

2.10 设计预处理工艺流程的几项原则 45

第3章 电镀基础 47

3.1 绪论 47

3.1.1 电镀 47

3.1.2 镀层的分类 54

3.1.3 镀层选择 55

3.2 电镀理论基础 61

3.2.1 电极过程 61

3.2.2 金属的电结晶 65

3.2.3 合金的共沉积 69

3.3 镀液性能 72

3.3.1 电解液的分散能力 72

3.3.2 电解液的覆盖能力 77

3.3.3 整平能力 79

3.4 镀液质量检验 80

3.4.1 Hull槽试验 80

3.4.2 电解液的阴极极化性能 84

3.4.3 电解液的阳极极化曲线 84

3.4.4 阴极电流效率 85

3.4.5 电导率 85

第4章 电镀工艺 87

4.1 单金属镀层 87

4.1.1 镀锌 87

4.1.2 镀铜 94

4.1.3 镀镍 98

4.1.4 镀银 101

4.1.5 镀铬 103

4.2 合金镀层 108

4.2.1 镀铜锡合金 108

4.2.2 镀铜锌合金 109

4.2.3 镀铅锡合金 109

4.2.4 碱性锌铁合金电镀 111

4.3 特种电镀工艺 113

4.3.1 高速电镀 113

4.3.2 电刷镀 116

4.3.3 复合电镀 121

4.3.4 脉冲电镀 122

4.3.5 非晶态合金电镀 124

4.3.6 熔融盐电沉积 126

第5章 电镀工程 132

5.1 镀槽 132

5.1.1 镀槽的种类 132

5.1.2 材质 132

5.1.3 尺寸 132

5.1.4 设计镀槽时应考虑的其他问题 133

5.2 挂具 134

5.2.1 挂具的功能 134

5.2.2 挂具设计的基本要求 134

5.2.3 挂具材料 135

5.2.4 挂具结构 136

5.2.5 挂具制作 137

5.2.6 绝缘处理 137

5.2.7 装挂方法 138

5.2.8 挂具的使用维护 138

5.2.9 提高镀层均匀性的方法 138

5.3 镀件绑扎 140

5.3.1 绑扎丝 140

5.3.2 铜丝的直径 140

5.3.3 镀件上绑扎位置 141

5.3.4 绑扎一串镀件的长度 141

5.3.5 同串镀件之间的距离 141

5.3.6 铜丝与镀件绑扎的松紧程度 141

5.4 电源 142

5.4.1 电镀电源的种类 142

5.4.2 电镀电源的选择 143

5.4.3 电镀电源的使用 144

5.4.4 电镀电源的常见故障分析 145

5.4.5 电镀电源的维护与保养 145

5.5 输电电路 146

5.5.1 交流输入 146

5.5.2 直流输出 146

5.6 电镀中的阳极 147

5.6.1 不溶性阳极 147

5.6.2 可溶性阳极 147

5.6.3 阳极选择 148

5.6.4 合金电镀阳极 150

5.7 镀液现场技术 151

5.7.1 配制镀液 151

5.7.2 镀液净化 151

5.7.3 镀液维护 155

5.8 电镀辅助设备 156

5.8.1 镀液净化设备 156

5.8.2 通风设备 157

5.8.3 其他设备 157

5.9 电镀前准备工作内容 157

5.10 退镀 158

5.10.1 常用退镀方法 158

5.10.2 常见镀层的退镀工艺 159

5.11 滚镀 160

5.11.1 概述 160

5.11.2 滚镀的工艺设备条件 161

5.11.3 其他形式的滚镀 165

5.11.4 滚镀光亮性锡钴合金工艺规范示例 166

5.12 机械镀锌 167

5.12.1 概述 167

5.12.2 机械镀的沉积机理 167

5.12.3 机械镀的工艺设备条件 169

5.12.4 机械镀锌的工艺规范示例 173

第6章 化学镀 175

6.1 概述 175

6.1.1 无电源镀层 175

6.1.2 化学镀的特点 176

6.1.3 化学镀发展简史 176

6.1.4 化学镀的类型及应用 177

6.2 化学镀镍基础 177

6.2.1 化学镀镍层的性质 177

6.2.2 化学镀镍的热力学 178

6.2.3 化学镀镍的动力学 178

6.3 化学镀镍溶液及其影响因素 180

6.3.1 主盐 180

6.3.2 还原剂 180

6.3.3 络合剂 181

6.3.4 稳定剂 182

6.3.5 加速剂 183

6.3.6 缓冲剂 184

6.3.7 表面活性剂 184

6.4 化学镀镍工艺条件 184

6.4.1 基体表面 184

6.4.2 镀浴温度 185

6.4.3 镀浴pH值 186

6.4.4 镀浴化学成分 186

6.4.5 搅拌的影响 187

6.4.6 镀浴老化及寿命 188

6.4.7 化学镀镍液组成和工艺条件示例 189

6.5 化学镀镍工艺过程 190

6.5.1 镀前准备 191

6.5.2 表面预处理 192

6.5.3 化学镀镍实务 192

6.5.4 镀层质量要求 197

6.5.5 影响化学镀镍层性能的因素 197

6.6 化学镀铜 198

6.6.1 化学镀铜基础 199

6.6.2 化学镀铜工艺规范实例 201

6.6.3 化学镀铜在塑料电镀中的应用 202

第7章 化学转化膜 205

7.1 概述 205

7.1.1 什么是化学转化膜 205

7.1.2 化学转化膜的用途 206

7.2 铝及其合金的阳极化 206

7.2.1 概述 206

7.2.2 铝阳极化的原理 207

7.2.3 铝和铝合金的阳极化工艺 209

7.2.4 阳极氧化膜的着色与封闭 219

7.3 钢铁的化学氧化 222

7.3.1 化学氧化膜的性质和用途 222

7.3.2 钢铁化学氧化工艺 223

7.3.3 钢铁化学氧化的机理 224

7.3.4 氧化膜的后处理 225

7.3.5 常温发黑工艺 225

7.4 钢铁的磷化 226

7.4.1 磷化反应 226

7.4.2 磷化膜的性质和用途 227

7.4.3 转化型磷化 228

7.4.4 假转化型磷化 228

7.4.5 工业应用 233

第8章 热喷涂 239

8.1 概述 239

8.1.1 什么是热喷涂 239

8.1.2 热喷涂技术的分类 239

8.1.3 热喷涂技术的特点 240

8.2 热喷涂的基础理论 241

8.2.1 喷涂层的形成机理 241

8.2.2 飞行中的粒子流 242

8.2.3 涂层的成分和结构 244

8.2.4 涂层的结合机理 245

8.3 热喷涂工艺 246

8.3.1 喷涂方法 246

8.3.2 喷涂材料 255

8.3.3 热喷涂工艺 256

8.3.4 涂层设计 258

第9章 热浸镀 260

9.1 绪论 260

9.1.1 热浸镀概述 260

9.1.2 热浸镀工艺种类 260

9.1.3 热浸镀的性能及应用 261

9.2 热镀锡 262

9.2.1 热镀锡原理 262

9.2.2 热镀锡工艺 262

9.2.3 热浸镀锡钢板的结构和性能 263

9.3 热浸镀锌 264

9.3.1 热浸镀锌的性能及应用 264

9.3.2 热浸镀锌层原理 265

9.3.3 热浸镀锌工艺 266

9.3.4 镀锌设备 269

9.3.5 影响热镀锌层厚度、结构和性能的因素 271

9.3.6 热镀锌涂层检测 272

9.3.7 提高热镀锌镀层耐蚀性能的方法 273

9.4 热浸镀铝 273

9.4.1 热镀铝概述 273

9.4.2 热镀铝工艺技术 275

9.4.3 热镀铝工艺流程 277

9.4.4 热镀铝工艺设备 278

第10章 化学热处理 279

10.1 概述 279

10.1.1 化学热处理概念 279

10.1.2 化学热处理的种类 279

10.2 扩散镀层形成的机理 280

10.2.1 渗层金属的沉积 280

10.2.2 渗层原子的扩散 281

10.3 渗铝 281

10.3.1 渗铝层的形成方法 281

10.3.2 渗铝层的组分与结构 283

10.3.3 影响渗铝层厚度的因素 283

10.3.4 渗铝钢的特性 284

10.4 渗铬 284

10.4.1 渗铬层的形成方法 284

10.4.2 影响渗铬层形成的因素 285

10.4.3 渗铬钢材的性能 286

10.5 渗硅 287

10.5.1 渗硅层的形成方法 287

10.5.2 渗硅层的结构和性能 288

10.6 渗硼 289

10.6.1 渗硼层的形成方法 289

10.6.2 渗硼层的组织和性能 291

10.7 二元和三元共渗 291

10.7.1 铝-铬共渗 291

10.7.2 铬-硅共渗 292

10.7.3 铬-钛共渗 292

10.7.4 铬-硅-铝共渗 293

10.8 化学热处理新工艺 293

10.8.1 真空渗碳 293

10.8.2 离子渗氮 295

第11章 耐蚀金属覆盖层 298

11.1 堆焊 298

11.1.1 金属表面堆焊的特点 298

11.1.2 堆焊的应用 299

11.1.3 异种金属熔焊基础 299

11.1.4 堆焊方法 300

11.1.5 堆焊检验 306

11.1.6 挤压辊堆焊方法实例 306

11.2 钛与钛合金衬里技术 307

11.2.1 衬里用纯钛与钛合金 307

11.2.2 衬钛 309

11.2.3 钛的表面处理 309

11.2.4 钛的焊接 310

11.2.5 钛衬里的施工方法 312

11.2.6 钛衬里的制造要求 316

11.3 不锈钢衬里技术 318

11.3.1 不锈钢衬里方法 318

11.3.2 尿素塔不锈钢衬里 319

11.3.3 塞焊法不锈钢衬里 321

11.3.4 不锈钢衬里复合管 323

11.4 衬铅与搪铅 324

11.4.1 铅的性能及其在防腐蚀中的应用 324

11.4.2 衬铅的施工技术 325

11.4.3 搪铅的施工技术 327

第12章 先进表面工程技术 331

12.1 材料表面高能束改性处理技术 331

12.1.1 概述 331

12.1.2 激光束表面改性处理技术 332

12.1.3 电子束表面改性处理技术 339

12.1.4 离子束表面改性处理技术（离子注入） 341

12.2 气相沉积技术 347

12.2.1 概述 347

12.2.2 物理气相沉积 347

12.2.3 化学气相沉积（CVD） 357

12.2.4 物理气相沉积与化学气相沉积的对比 365

12.3 材料表面复合处理技术 366

12.3.1 概述 366

12.3.2 热处理与表面形变强化的复合 366

12.3.3 镀覆层与热处理的复合 366

12.3.4 电镀（镀覆层）与化学热处理的复合 367

12.3.5 激光增强电镀和电沉积 368

12.3.6 表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理 368

12.3.7 复合表面化学热处理 369

12.3.8 化学热处理与气相沉积的复合 369

12.3.9 离子氮碳共渗与离子氧化复合处理技术 370

12.3.10 激光淬火与化学热处理的复合 370

12.3.11 覆盖层与表面冶金化的复合 370

12.3.12 热喷涂与喷丸的复合 371

12.3.13 堆焊与激光表面处理的复合 371

12.3.14 等离子喷涂与激光技术的复合 372

12.3.15 激光束复合气相沉积技术 372

12.3.16 电子束复合气相沉积技术 373

12.3.17 离子束复合气相沉积技术 373

12.4 其他先进表面工程技术 374

12.4.1 表面微细加工技术 374

12.4.2 纳米表面工程技术 381

12.4.3 多弧离子镀技术 383

12.4.4 超硬涂层表面技术 385

12.4.5 摩擦搅拌表面改性技术 385

第13章 材料表面性能测试与控制 387

13.1 常规表面性能测试 387

13.1.1 外观检查 387

13.1.2 厚度测量 387

13.1.3 孔隙率 389

13.1.4 镀层结合力 390

13.1.5 镀层硬度 391

13.1.6 镀层脆性 391

13.1.7 镀层内应力 392

13.1.8 耐蚀性 393

13.2 表面分析与测试 396

13.2.1 概述 396

13.2.2 表面分析与测试的内容 396

13.2.3 表面分析技术 399

13.3 表面性能的设计控制 401

13.3.1 提高材料表面耐磨性的措施 401

13.3.2 材料表面的腐蚀控制 406

13.3.3 材料高温氧化和疲劳破坏的控制 407

13.4 表面处理过程的质量控制 409

13.4.1 表面预处理 409

13.4.2 表面镀覆过程质量控制 412

13.4.3 后处理过程质量控制 415

13.4.4 质量过程控制的控制点及因素 415

参考文献 416