第一章 引论 1
1．1 近代表面技术的特点与分类 1
1．1．1 近代表面技术的特点 1
1．1．2 近代表面技术的分类 3
1．2 表面技术的进展与主要应用 5
1．3 近代表面技术与材料科学(材料工程) 14
1．3．1 表面强化技术的分类 14
1．3．2 金属材料(产品)在恶劣服役环境中的表面防护 16
1．3．3 金属材料(产品)耐磨表面防护 18
1．3．4 近代表面技术与高新材料 21
2．1．1 表面与界面特性 24
2．1 概述 24
第二章 材料表面分析技术 24
2．1．2 表面特性分析技术 26
2．1．3 常用表面分析技术 35
2．2 常用表面分析技术及相关仪器 41
2．2．1 X射线衍射谱(XRDS) 41
2．2．2 电子衍射谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM) 42
2．2．3 X射线荧光谱(XRFS) 44
2．2．4 扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA) 46
2．2．5 俄歇电子能谱(AES) 48
2．2．6 X射线光电子谱(XPS) 50
2．2．7 二次离子质谱(SIMS) 52
2．2．8 离子散射谱(ISS) 53
2．2．9 电子能量损失谱(EELS) 55
2．2．10 激光拉曼谱(LRM) 57
2．3 形貌分析 58
2．3．1 显微镜类型 58
2．3．2 光学显微镜(OM)分析 59
2．3．3 透射电子显微镜(TEM)分析 60
2．3．4 扫描电子显微镜(SEM)分析 61
2．3．5 扫描透射电镜(STEM)分析 63
2．3．6 场离子显微镜(FIM)分析 64
2．3．7 显微镜的应用前景 66
2．3．8 试样的制备 68
2．3．9 图像分析技术 69
2．4 成分与结构分析 72
2．4．1 材料表面科学的研究内容 72
2．4．2 表面微米级深度的元素分析 74
2．4．3 几个原子表层的元素分析 77
2．4．5 其他微区元素分析和比较 82
2．4．6 X射线光电子能谱(XPS)分析表面化学态 83
2．4．7 激光拉曼谱(LRM)分析表面分子态 87
2．4．8 表面微区晶体结构分析 88
2．4．9 各种晶体结构分析技术的比较 92
2．5 表面分析技术的应用 94
2．5．1 金属的表面分析 95
2．5．2 陶瓷的表面分析 98
2．5．3 半导体的表面分析 102
2．5．4 聚合物的表面分析 104
第三章 激光表面处理 106
3．1 激光表面处理的原理及用途 106
3．2 激光表面改性装置 112
3．2．1 激光器 113
3．2．2 激光的外围装置 116
3．3 激光淬火 118
3．3．1 激光淬火设备与工件预处理 119
3．3．2 激光淬火工艺过程及特征 120
3．3．4 激光淬火工艺参数 122
3．3．5 激光淬火显微组织结构 126
3．3．6 激光淬火层性能 128
3．3．7 激光淬火工业应用 135
3．4 激光合金化 136
3．4．1 激光合金化的原理与特性 136
3．4．2 激光合金化激光源 137
3．4．3 激光合金化工艺 139
3．4．4 激光合金化工艺参数 140
3．4．5 激光合金化工艺应用(实例) 145
3．4．6 激光合金化层微观组织特征及性能 150
3．4．7 激光合金化工业应用前景分析 156
3．5．1 激光熔覆的原理、工艺与应用 157
3．5 激光熔覆 157
3．5．2 激光熔覆工艺方法 158
3．5．3 激光熔覆工艺过程及微观组织特征 160
3．5．4 激光熔覆材料 161
3．5．5 激光熔覆工艺应用(实例) 166
3．5．6 激光熔覆防开裂对策 175
3．5．7 激光熔覆工业应用 177
3．6 激光熔凝、激光上釉及其他激光工艺 179
3．6．1 激光熔凝 179
3．6．2 激光上釉 184
3．6．3 激光冲击硬化 185
3．6．4 激光镀技术 186
4．1．1 等离子轰击渗扩的特点 191
第四章 离子束表面处理 191
4．1 等离子轰击渗扩处理 191
4．1．2 等离子渗氮 194
4．1．3 等离子渗碳 204
4．1．4 等离子渗硼 211
4．1．5 等离子渗金属 214
4．1．6 等离子多元共渗 216
4．1．7 国内等离子轰击渗扩处理工业应用(实例) 218
4．2 离子镀 227
4．2．1 离子镀的发展、工艺及应用领域 227
4．2．2 离子镀的原理及其特点 229
4．2．4 离子镀工艺及影响覆层的因素 230
4．2．3 离子镀的装置 230
4．2．5 国内离子镀工业应用及开发研究(实例) 234
4．3 离子注入与离子辅助涂层(IAC)技术 244
4．3．1 离子注入与离子辅助涂层的原理与应用 244
4．3．2 离子注入原理及装置 247
4．3．3 离子注入工艺及注入层的性能 254
4．3．4 离子辅助涂层(IAC)技术(离子束沉积注入) 267
4．3．5 离子注入的工业应用 272
第五章 化学气相沉积(CVD) 279
5．1 化学气相沉积的原理及应用 279
5．2 化学气相沉积(CVD)过程与工艺装置 281
5．2．1 常压CVD 282
5．2．2 低压CVD 283
5．2．3 MOCVD 283
5．2．4 PCVD 283
5．2．5 MO-MBE(CBE) 285
5．3 化学气相沉积化合物层种类 286
5．4 CVD沉积的主要影响因素及沉积层组织结构与性能 290
5．5 化学气相沉积工业应用 292
5．6 国内CVD技术开发实例 295
5．6．1 双阴极直流PCVD装置沉积TiN涂层 295
5．6．2 PCVD法制备TiN、TiAlN及TiSiN抗氧化涂层 298
5．6．3 激光预处理微波等离子体CVD工艺沉积金刚石膜 300
5．6．4 生产CVD金刚石膜片的装置 302
第六章 热喷涂技术 308
6．1 热喷涂技术概述 308
6．1．1 热喷涂的一般原理 308
6．1．2 热喷涂方法分类与技术特点 310
6．2 热喷涂材料 312
6．2．1 热喷涂材料分类 312
6．2．2 热喷涂材料的生产方法 312
6．2．3 热喷涂材料的选择 315
6．3 线材火焰喷涂 321
6．3．1 线材火焰喷涂原理 321
6．3．2 线材火焰喷涂装置 322
6．3．3 线材火焰喷涂涂层 323
6．3．4 线材火焰喷涂技术的应用 324
6．4 火焰粉末喷涂 331
6．4．1 火焰粉末喷涂的原理与工艺 331
6．4．2 塑料粉末火焰喷涂 333
6．4．3 高速火焰粉末喷涂(HVOF) 336
6．5 电弧喷涂 341
6．5．1 电弧喷涂原理及特点 341
6．5．2 电弧喷涂设备 342
6．5．3 电弧喷涂材料及应用选择 346
6．6 等离子喷涂 347
6．6．1 等离子喷涂的原理、种类及设备 347
6．6．3 低压等离子喷涂 350
6．6．2 等离子喷涂工艺 350
6．6．4 超音速等离子喷涂 355
6．6．5 水稳等离子喷涂 358
6．6．6 等离子喷涂的应用 361
6．6．7 其他热喷涂方法 361
6．6．8 粉末等离子喷焊(堆焊) 364
6．7 火焰粉末喷熔及重熔 372
6．7．1 火焰粉末喷熔的原理及特征 372
6．7．2 火焰粉末喷熔及重熔工艺 376
6．7．3 火焰粉末喷熔工艺的应用 379
7．1 电沉积 385
第七章 化学与电化学表面处理 385
7．1．1 复合电镀 386
7．1．2 非晶态合金电镀 406
7．1．3 高速电镀 411
7．1．4 复合电铸 416
7．1．5 脉冲电镀 421
7．2 化学方法表面处理 427
7．2．1 复合化学镀 429
7．2．2 钢铁表面锌铬膜(达克罗膜)处理 439
7．3 等离子体增强电化学表面陶瓷化(PECC)技术 447
7．3．1 PECC技术的原理及其特点 447
7．3．2 PECC膜层的应用范围 449
7．3．3 国内PECC技术的研究与开发 452
7．4 溶胶-凝胶方法(SOL-GEL) 456
7．4．1 SOL-GEL法的原理与特点 456
7．4．2 溶胶-凝胶陶瓷膜制备工艺技术 457
7．4．3 国内有关SOL-GEL法的研究开发 460
第八章 表面加工技术综合工业应用 470
8．1 钢铁制件大气、水环境长效防护 470
8．1．1 热喷涂金属/涂料封闭防护体系 471
8．1．2 重防蚀涂层体系 484
8．2 钢铁制件高温防护 500
8．2．1 概述 500
8．2．2 有机耐热涂层设计及施工工艺流程 503
8．2．3 耐温涂料涂装实例——锅炉涂装 504
8．2．4 电站锅炉道高温腐蚀防护新技术——高速射流电弧喷涂SL30合金 507
8．3 工业制品耐磨表面保护 509
8．3．1 耐磨表面保护的基本要求 510
8．3．2 几类常用耐磨保护表面涂层耐磨特性 516
8．3．3 耐磨表面保护工艺选择 527
8．3．4 耐磨表面保护研究开发(应用研究实例) 535
8．4 金属材料及其制品暂时性防锈 541
8．4．1 防锈水剂 541
8．4．2 防锈切削液 545
8．4．3 防锈润滑切削油 556
8．4．4 气相防锈材料 558
8．4．5 可剥性塑料 566