第一章
1.试述表面力（表面能）产生的原因。怎样测试液体的表面力？
（1）原因
液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体部并垂直于表面的引力作用，即为表面力。这里的分子间作用力为德华力。
（2）测试
①毛细管上升法
测定原理
将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。则γ=1 /2(ρl-ρg)ghrcosθ (1)
(1)式中γ为表面力, r为毛细管的半径, h为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度,ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr (2）
②Wilhelmy 盘法
测定原理
用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面力, 公式为:
W总-W片=2γlcosφ
式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。
③悬滴法
测定原理
悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面力。在一定平面上, 液滴形状与液体表面力和密度有直接关系。由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面外压差为
式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O处的静压力。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径, ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl-ρg)gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。若相对应与悬滴的S值得到的1/H为已知, 即可求出表(界) 面力。即可算出作为S的函数的1/H 值。因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间的变化, 悬滴法可方便地用于测定表(界)面力。
④滴体积法
测定原理
当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重力与液滴的表面力以及滴头的大小有关。表示液滴重力(mg) 的简单关系式:mg=2πrγ实验结果表明, 实际体积小得多。因此就引入了校正因子f(r/V1/3), 则更精确的表面力可以表示为:γ= mg/{2πrf(r/v1/3)}其中m为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子。只要测出数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面力。
⑤最大气泡压力法
测定原理
若在密度为ρ的液体中, 插入一个半径为r的毛细管, 深度为t, 经毛细管吹入一极小的气泡, 其半径恰好与毛细管半径相等。此刻, 气泡压力最大。根据拉普拉斯公式, 气泡最大压力为
⑥差分最大气泡压力法
测定原理
差分最大气泡压力法原理是:两个同质异径的毛细管插入被测液体中, 气泡从毛细管过后到达液体中, 测量两个毛细管中气泡的最大压力p1和p2, 表面力是压差的函数, 计算公式为
式中Δp 为两毛细管的压差, Δt 为两管插入液面的高度差。
2.弯曲面的附加压力△p与液体表面力和曲率半径之间存在怎样的关系？若弯曲面为球面、平面又怎样？
3.什么是Young方程？接触角的大小与液体对固体的润湿性好坏有怎样的关系？根据Young-Dupre方程，请设计测定固-液界面黏附功的方法。
Young方程：界面化学的基本方程之一。它是描述固气、固液、液气界面自由能γsv，γSL，γLv与接触角θ之间的关系式，亦称润湿方程，表达式为：γsv-γSL=γLvCOSθ。该方程适用于均匀表面和固液间无特殊作用的平衡状态。
关系：一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的依据，若θ=0.cosθ=1，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展；若0＜θ＜90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好；90°＜θ＜180°，液体不润湿固体；θ=180°，完全不润湿固体，液体在固体表面凝集成小球。
方法：
4.比较Langmuir单分子层吸附理论和BET多分子层吸附理论的异同，怎样测定材料的比表面积？
（1）异同
Langmuir单分子层吸附理论：P21；BET多分子层吸附理论：P23
（2）测定：气体吸附法。书P25
第二章
1.什么是表面活性剂？表面活性剂的分子结构有什么特点？表面活性剂的浓度对溶液的表面力有怎样的影响？为什么有这样的影响？
（1）表面活性剂是指能使溶剂表面力降低，且使表面呈现活性状态的物质。
（2）分子结构是由两种不同性质的基团所组成。一种为非极性亲油基团，另外一种为极性亲水基团，即表面活性剂既具有亲水性又有疏水性，形成一种所谓的“两亲结构”的分子。（3）随着表面活性剂浓度的增加，表面力而下降，当达到临界浓度时，表面力就不再发生变化。
（4）表面活性剂其亲水端向水，亲油段相空气，其浓度的上升会使分子聚集在表面，这样，空气和水的接触面减小，表面力急剧下降，与此同时，水中的表面活性剂也聚集在一起，排列成憎水基向里，亲水基向外的胶束。表面活性剂浓度进一步增加，水溶液表面聚集了足够多的表面活性剂的分子，无间隙地布满在水溶液表面上，形成单分子膜。此时，空气和水完全处于隔绝状态，表面力趋于平缓。
2.何谓HLB值？HLB值对表面活性剂的选用有何指导意义？
（1）HLB 值是指表面活性剂的亲水性与亲油性的相对大小。
（2）HLB 越大表示该表面活性剂的亲水性越强,HLB 值越低,则亲油性越强.由此,可根据表面活性剂的HLB 值的大小,初步选择我们所需要的活性剂类型.
3.什么是相转移温度？用PIT表示表面活性剂的亲水、亲油性较HLB值有什么优点？（１）相转型温度是指非离子型表面活性剂在低温下可形成水包油(O/W)型乳状液,随着温度升高,溶解度降低,HLB 值下降,使得乳状液从原来的（Ｏ／Ｗ）型转变为油包水型（Ｗ／Ｏ）所对应的温度．又称为亲水-亲油平衡温度．
（２）PIT与HLB都可以反映出亲水亲油性，但是，PIT可以反映出油的种类、水溶液性质、温度和相体积等的影响。同时PIT测定简单、精度高。
4.什么是CMC浓度？试讨论影响CMC的因素。请设计一种实验测定CMC的方法。
（1）CMC 浓度是指随着表面活性剂浓度上升，溶液的表面力逐渐下降，直至表面力几乎不
变时所发生转折时的浓度。
（2）疏水基的影响、亲水基、温度、添加剂（电解质、有机物）。
（3）测定方法：测定电导率、渗透压、冰点、增溶性、洗净力等物理量发生显著变化的转折点
5.温度对离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂溶解度的影响有什么不同？为什么离子型表面活性剂在K.P点以上溶解度迅速增大，而非离子型表面活性剂溶液在C.P点变成浑浊？
（1）离子型：在足够低的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到一定值后，溶解度会突然增大——Krafft 现象
非离子型：溶解度随温度升高而下降，当温度升高到一定温度时，溶液会突然变浑浊
（2）离子型：表面活性剂以胶束形式溶解
非离子型：温度上升时，氢键被削弱，达到 C.P.点时，氢键断裂，表面活性剂从溶液中析出，溶液变得浑浊。
第三章
1.有人将二甲基硅氧烷低聚物接枝到聚苯乙烯大分子链上，发现接枝聚合物的表面力随接枝率的增高而下降，当接枝率达到一定值后，高聚物的表面力接近于聚二甲基硅氧烷，试分析其原因。
2.总结固体聚合物表面力的测试方法。
①温度与表面力的关系。
②分子量与表面的关系。
③等比容估算。
④聚能估算。
⑤测定液体对聚合物的接触角θ
⑥几何平均法、调和平均法计算。
⑦用同系物液体测出其对高聚物的接触角θ以cosθ?σLV作图，求临界表面力σc。
⑧用一系列测试液测定其对高聚物的接触角θ由式，求出
，用对作图，求的状态方程法。
3.嵌段、接枝、共混对聚合物合金的表面力有怎样的影响？
4.为什么聚合物与聚合物的相容性较差？如何提高聚合物与聚合物的相容性？
（1）书P86-89
（2）①用接枝、嵌段共聚物作增容剂②在共混组分之间引入特殊相互作用③加入低分子量化合物作增容剂④其它
5.对聚合物进行表面处理的目的是什么？聚烯烃薄膜经电晕处理后表面性能可能发生怎样的变化？
（1）①改变表面化学组成，增加表面能②改善结晶形态和表面的几何性质③清除杂质或脆弱的边界层。
（2）经过电晕处理后，聚合物表面可形成各种的极性基团，改善聚合物的粘接性和润湿性，对油墨的附着力显著改善，表面力、剥离力明显提高。
6.低温等离子处理对聚合物的表面改性能产生哪些效果？
（1）表面交联：等离子体中高能粒子轰击聚合物表面，产生了大量的自由基，自由基间的相互作用，在表面形成致密的交联结构，同时也形成了大量的不饱和键。（2）极性基团的引入：等离子体表面氧化反应为自由基链反应，氧的介入，可以引入大量的含氧基团，如羧基、羰基、羟基。（3）对润湿性的影响改善表面的润湿性，使聚合物表面力增大，接触角变小。（4）对粘接性的影响极性基团的引入使其与其它的材料的粘结强度大大增强。（5）其它作用引起聚合物失重、表面形成小坑。裂解产物中分子量较大的降解聚合物，与未降解的相比，分子量较低，其玻璃化温度和粘度较低，因此可以通过界面的流动性和相互的扩散改善可粘结性。
7.聚合物表面接枝有哪些方法？其原理各是什么？
（1）表面接枝聚合大分子偶合添加接枝共聚物
（2）表面接枝聚合：在光、辐射线、紫外线、等离子体使聚合物表面产生活性种，引发乙烯基单体自由基聚合，进行表面接枝。
大分子偶合：聚合物表面产生反应性活性基团，使之与带有反应基团的大分子反应偶合，实现其表面接枝。
添加接枝共聚物在欲改性的高聚物中添加有界面活化性能的共聚物成型，共聚物亲基材段嵌入到基材部，留下接枝段在基质聚合物的表面上，达到表面改性的目的。
第四章
1.简述无机固体的理想表面、清洁表面和真实表面。
理想表面是将一块晶体沿某晶面切开，而不改变切开面附近原子的位置和电子的密度分开，所形成的表面称为“理想表面”,理想表面在自然界是不存在的。假设除了确定一套边界条件外，系统不发生任何变化，即半无限晶体中的原子位置和电子密度都和原来的无限晶体一样，这种理想的表面实际上不可能存在。
清洁表面是指表面经过特殊处理后，保持在10－9~10－10 超高真空下的状态。特殊处理的方法很多，有离子轰击和退火热处理，解理，热蚀，外延，场效应蒸发等，其中离子轰击加退火热处理是目前最普遍采用的方法。
实际表面是指经过研磨，抛光处理后的状态。在电子显微镜下观察，其表面都是相当不平整的，表面除出现明显的起伏，还可能伴有裂纹和空洞。表面的不平整性，对光刻，细微加工，磁记录，电位器噪声都有很大的影响，而且与材料的润湿，摩擦，抗蚀等也密切相关。
2.叙述固体表面的弛豫现象、表面弛豫与无极超细粉体性能之间的关系。
弛豫是指表面区原子或离子间的距离偏离体的晶格常数，但晶胞结构基本不变。离子晶体的主要作用力是库仑静电力，是一种长程作用，因此表面容易发生弛豫，弛豫的结果产生表面电矩。例如NaCl 晶体的弛豫，在表面处离子排列发生中断，体积大的负离子间的排斥作用，使Cl－向外移动，体积小的Na+则被拉向部，同时负离子易被极化，屏蔽正离子电场外露外移，结果原处于同一层Na+和Cl－分成相距为0.026nm的两个亚层，但晶胞结构基本没有变化，形成了弛豫。弛豫主要发生在垂直表面方向，又称为纵向弛豫，弛豫时的晶格常数变化将取决于材料的特征和晶向。弛豫不仅于表面一层，而且会延伸到一定围，例如NaCl(100)面的离子极化是发生在距表面5 层的围。许多金属氧化物的表面都容易发生弛豫，并使表面带负电，产生表面电矩。
当金属氧化物以粉体形式存在时，颗粒尺寸为亚微米极超细粉，则表面非常大，弛豫产生的表面电矩使粉体难以紧密接触，给成型工艺带来困难。对于大多数粉体来说，表面原子都有不同程度的弛豫，V 族元素原子向外移动，Ⅲ族元素原子向移动，弛豫使键能发生旋转，并对表面态产生影响。
3.何谓多晶的晶界？晶界的结构特征如何？
（1）晶界是晶粒之间界面的简称，亦称晶粒间界，是固体材料界面的一种特殊情况。由于实际应用的材料多数为多晶体，境界问题对于材料研究便具有了极大的普遍性。就其本意而言，晶界是同材质同结构不同取向的晶粒之间的界面，这就使得其处理比相界面大大简化。在这种简化处理得到的模型的基础上，再推广到一般的相界上，就容易多了。而实际的晶界远比上述设想复杂。材料本身经常就是多相的，而且在晶界上还会有各种杂质相析出，这就使得晶界不再是同种材料之间的界面，而成为多相界面。
（2）有二种不同的分类方法，一种简单地按两个晶粒之间夹角的大小来分类。分成小角度晶界和大角度晶界。小角度晶界是相邻两个晶粒的原子排列铝合的角度很小，约2`～3`。两个晶粒间晶界由完全配合部分与失配部分组成。界面处质点排列着一系列棱位。当一颗晶粒绕垂直晶粒界面的轴旋转微小角度，也能形成由螺旋位错构成的扭转小角度晶界。大角度晶界在多晶体中占多数，这时晶界上质点的排列已接近无序状态。另一种分类是根据晶界两边原子排列的连贯性来划分的。当界面两侧的晶体具有非常相似的结构和类似的取向，越过界面原子面是连续的。这样的界面称为共格晶界。
4.影响晶界电荷的因素有哪些？
书P122-123
5.讨论晶界应力与材料的物理性能的关系。
书P120-122
6.何谓晶界偏析？举例说明晶界偏析对PTC瓷性能的影响。
（1）晶界附近的组分与晶粒部不同。产生的原因：第一是晶粒部总是存在或多或少的杂质离予，但是环绕杂质的弹性应变场较强，而晶界区由于开放结构及弱弹性应变场，因此在适当的高温下下杂质将从晶粒向晶界扩散而导效偏析以降低应变能。第二是晶界上电荷随温度下降而增加，因此在降温过程中也会引起杂质的偏析。例如MgO 饱和的A1203 中，晶界电荷符号为正，引起化合价比Al3+低的Mg2+的偏析，以降低静电势。第三是固溶界限，当温度降低时，溶质在晶格中的固溶度降低，偏析量也随之增加，一般氧化物固溶体中的固溶热(固溶时所需能量)都较大，固溶界限就较低，易引起溶质偏析。
（2）BaTiO3 瓷是否具有PTC 效应，完全是由其晶粒和晶界的电性能决定，没有晶界的单晶是不具有PTC 效应。晶粒和晶界都充分半导化及晶粒半导化而晶界或边界层充分绝缘化的BaTiO3 瓷都不具有PTC 效应，而只有晶粒充分半导化，晶界适当绝缘化的BaTiO3 瓷才具有显著的PTC 效应。一般是通过掺杂制备PTC 瓷，Mn 对PTC 效应的影响最为显著。Mn 离子提高PTC 效应是在晶界层的偏析。对Mn，Nb 共掺杂的BaTiO3 瓷进行观察，发现Mn 在晶界处的偏析行为。
7.试叙述表面组成与实际组成（部）组成差异的原因。
玻璃表面的化学组成与玻璃主体的化学组成有一定的差异，即沿着玻璃表面的垂直方向的个组成含量不是恒值，也就是说组成随深度变化而变化。
造成玻璃表面与主体组成上的差异，主要有熔制、成形、热加工以及玻璃表面受大气、水和其他溶液侵蚀等不同原因造成的。在熔制、成形和热加工过程中，由于高温时一些组成的挥发，或各组分对表面能的贡献大小不同，而造成表面中某些成分的富集，某些成分的减少。当玻璃处在粘滞状态下，使表面能减少的组分，就会富集到玻璃表面，以使玻璃表面能尽可能低；相反，赋予表面能高的组分，就会迁离玻璃表面部移动，所以这些组分在表面比较少。常用的玻璃成分中的Na+、B3+是容易挥发的。Lyon 认为Na+在成形温度围，Na+自表面向周围介质挥发的速度大于Na+从玻璃部向表面迁移的速度。故用拉制法或吹制法成形玻璃的表面还是少碱的。他认为只有在退火温度下，Na+从部迁移到表面的速度大于Na+从表面挥发的速度。但实际生产中，退火时对迁移到表面的高Na+层与炉气中的SO2 结合生成Na2SO4 白霜。而这层白霜和容易洗去，结果表面层还是少碱。
8.试叙述玻璃表面结构与玻璃力学性质的关系。
玻璃的实际强度要比理论强度低几个数量级，这是因为实际玻璃存在着微观和宏观缺陷，特别是表面微裂纹，使实际强度大大降低。
Weyl 的玻璃亚表面理论解释了玻璃理论强度大大小于实际强度。假设了玻璃表面亚表面层厚度为胶体粒子大小，不完全对称，配位不全，有缺陷。特点为：几何表面熵值最高，向部成梯度降低；原子或质点表面不对称，缺陷多，空隙大，成为微多孔性；表面的无序高于部；表面易析晶。
9.试叙述玻璃表面结构和组成与化学稳定性之间的关系。
书P128-133
第五章
1.为什么说界面对复合材料的性能起着重要的作用？
（1）复合材料界面包含着两相之间的过渡区域的三维界面相，界面相的化学组分、分子排列、热性能、力学性能等呈连续性变化。
（2）复合材料的性能并非组分材料的性能简单加和，而是产生了1+1〉2的协同效应。
（3）两相复合过程中，会出现热应力（导热系数、膨胀系数的不同）、界面化学效应（官能团之间的作用或反应）和界面结晶效应（成核诱发结晶、横晶）。这些效应引起的界面微观结构和性能特征，对复合材料的性能产生直接的影响。
2.什么是偶联剂？说明硅烷偶联剂对玻璃纤维增强塑料的作用机理。用偶联剂进行表面处理有哪些方法？
（1）偶联剂是分子含有两种不同性质基团的化合物，其中一种基团可与增强材料发生物理或化学作用，另一种基团可与基体发生物理或化学作用。
（2）①X 基团的水解，形成硅醇；②硅醇的羟基之间以及硅醇的羟基与玻璃纤维表面的羟基形成氢键；③硅羟基间脱水形成硅氧键。
3.举例说明高性能纤维的表面处理方法，怎样表征纤维处理后表面结构与性能的变化？
书P186
4.什么是化学键理论？化学键理论有什么缺陷？举例说明化学键理论在碳纤维表面处理中的应用。
（1）化学键理论认为两相之间实现有效的粘接，两相的表面应含有能相互发生化学反应的活性基团，通过官能团的反应以化学键合形成界面。若两相不能进行化学反应，也通过偶联剂的媒介作用以化学键相互结合。
（2）缺陷：不能解释以下现象①有些偶联剂不含有与基体树脂起反应的活性基团，却有很好的处理效果。②偶联剂在增强纤维表面有多层结构而并非由化学键理论推导的单层结构，③基体树脂固化，热应力松弛效应。
（3）应用：在表面氧化或等离子、辐射等处理过程中，纤维表面产生了羧基、羟基等含氧活性基团，提高了与环氧等基体树脂的反应能力，使界面形成了化学键，大大提高了粘接强度。
第六章
1.聚丙烯经马来酸酐接枝前后其表面对水的侵润性发生怎样的变化？如何证明其侵润性的
变化？
2．甲基丙烯酸缩水甘油醚（GMA）是一种含有碳碳双键和环氧基的双官能团化合物，如何将其接枝到聚丙烯的分子侧链上？请设计一种证明GMA是否接枝到聚丙烯上的方法。
3.增强纤维经低温等离子或辐照处理表面会产生自由基，处理后纤维在放置过程中表面活性会逐渐衰减。如何实验证明自由基的产生和衰减？
4.界面结合强度是否越强越好？为什么？
5.复合材料界面力学性能表征有哪些方法？用单丝模型和宏观力学性能测试复合材料的界
面力学性能各有什么优缺点？
（1）复合材料界面力学性能标准可归纳为两大类：一是常规材料力学实验法如短梁弯曲、层间剪切。二是单丝模型法如单丝拔脱实验法断片实验法界面粘接能测试。
（2）单丝模型法：即用单纤维埋在基体中制样，考察外力作用下的界面破坏过程。
优点：排除了其它非主要的因素的干扰，直接研究纤维与基体的界面。
缺点：试验材料与实际材料性能相差较远。
宏观力学性能测试：
优点：方法简单易行，试验材料性能与实际材料性能很接近。
缺点：材料在常规宏观力学性能测试中的破坏不完全是界面破坏过程，而是多种破坏因素综合结果，不利于研究界面的微观破坏过程。
第七章
1.简述生物材料的定义及其发展现状。
（1）生物材料也称为生物医用材料，是一种能对机体的细胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、修复、诱导再生或增进其功能的材料。狭义上讲，生物材料只包括长期与生物体相接触的或植入生物体起某种生物功能的天然或人工合成材料；广义上讲，生物材料还包括用于医学治疗方面的生物材料，如医学诊断试剂、药物释放材料、一次性临床使用材料及其与之相关的各种原材料等。
（2）①惰性生物材料阶段：惰性生物材料是指对人体组织化学惰性，其物理机械和功能特性与组织匹配，使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应，特别是与组织接触或短时间不产生炎症或凝血现象，无急性毒性或刺激反应，一般无补体激活产生的免疫反应的一类功能材料。这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解，是人类最早、最广泛应用的生物材料。
②生物材料生物化阶段：随着材料科学、医学的发展，以及先进仪器设备的发明，带动了生物材料的发展。集中表现在发现新型生物材料，以及更多关注惰性生物材料所制成的人工器官和医疗器械在使用过程中与组织或血液产生的界面反应，也即材料在使用过程中逐渐生物化。
③组织工程支架材料阶段：材料生物化毕竟不能改变材料的基本结构，这为材料的长期使用留下隐患，同时器官(尤其是组织)是一个复杂的系统，不可能用单一无活性的材料来模仿其全部或大部分功能。因此在器官(或组织)供体来源非常有限的情况下，如何在体外培养出正常的组织供手术使用，是医学界和生物医学工程学界追求的目标之一。组织工程的出现和发展为这一目标的实现提供了可能。
2.简述材料的生物相容性及其主要影响因素。
（1）定义
材料在特定的环境中引起恰当的宿主反应的能力。
（2）影响因素
①材料因素：本体化学、表面化学、表面粗糙度、表面能、表面电荷、化学稳定性、降解产物的化学特性、降解产物的物理特性；
②装置因素：大小、形状、弹性模量/刚性；
③宿主因素：种类、组织类型及位置、年龄、性别、健康状况、给药状态；
④系统因素：操作技术、植入组织附件、感染。
3.什么是组织工程和细胞外基质？
（1）组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科，它是应用生命科学和工程的原理与方法，研究、开发用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的新学科，作为生物医学工程的一个重要分支，是继细胞生物学和分子生物学之后，生命科学发展史上又一个
新的里程碑。
（2）细胞外基质(extracellular matrixc,ECM),是由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子, 主要是一些多糖和蛋白, 或蛋白聚糖。这些物质构成复杂的网架结构，支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动。细胞外基质是动物组织的一部分, 不属于任何细胞。它决定结缔组织的特性，对于一些动物组织的细胞具有重要作用。
4.蛋白质在材料表面的吸附取决于哪些影响因素？
材料的表面性能、蛋白质性能及蛋白质与表面作用的效率。
5.为何细胞在材料表面的黏附对组织再生以及植入物的修复效果起着关键作用？
细胞外基质ECM是细胞发挥功能的环境，细胞指导ECM的合成，ECM提供细胞所需的力学和化学信息，但细胞必须与ECM黏附，才能进行迁移、分化的增殖。细胞和ECM之间的黏附以各种方式影响着细胞的功能发挥。细胞一旦与ECM黏附就会产生应答，其应答反应取决于细胞类型、ECM的组成结构及瞬时状态。其应答方式有改变细胞自身形状、迁移、增殖、分化甚至修正活性等。粘附细胞的ECM不仅保持组成结构，还利用细胞表面受体将结构化配体、信号肽、蛋白酶及其抑制剂的信息传导至所黏附细胞的部。ECM还充当生长因子和细胞因子的储存库，在适当的时候释放出来，向邻近的细胞提供这些因子。
6.生物材料表界面的表征主要有哪些方法？简述之。
接触角分析、福利叶变换红外光谱（FTIR）、X射线电子谱、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）等。具体见书P256-260
7.细胞与材料表面之间的相互作用主要有哪些？简述之。
（1）细胞黏附：细胞在生物材料表面的黏附是材料生物医学应用的关键，也是诱发组织整合及组织重建的基础。细胞的增殖直接跟与之接触的材料表面的生物特异性密切相关，基材的表面能量是影响哺乳动物细胞黏附的重要因素。
（2）蛋白质吸附：是细胞与生物材料表面相互作用的中介，细胞在材料表面黏附受材料表面吸附的蛋白质控制。
（3）细胞识别：是生物体的一种自我保护，也是机体产生移植排斥的根本原因。
8.细胞与材料表面之间相互作用的影响因素主要有哪些？
（1）表面化学性能
（2）表面蛋白吸附能力
（3）表面自由能
（4）表面亲疏水能力
（5）表面电荷性能
（6）表面生物活性
（7）表面拓扑结构
具体见书P262-264
9.生物材料的表面修饰主要有哪些方法？简述之。
（1）表面固定蛋白对生物材料进行表面修饰
（2）表面固定氨基酸及其衍生物对生物材料进行表面修饰
（3）表面固定多肽对生物材料进行表面修饰
（4）表面固定细胞生长因子对生物材料进行表面修饰
（5）表面固定酶类对生物材料进行表面修饰
（6）利用微模型技术对生物材料进行表面修饰
（7）人工骨和人工关节表面修饰
具体见书P265-270
10.生物材料表面的拓扑结构对细胞黏附有何影响？
人工ECM的拓扑结构会改变细胞表面的应力分布，从而改变细胞的形态。研究表明，不管是材料表面吸附蛋白质还是整联蛋白调节细胞的黏连，细胞的形态都是控制细胞生长和凋亡的重要因素。同时，人工ECM的拓扑结构还能影响细胞的定向、迁移及细胞骨架的排列能力。进一步研究显示，细胞在细微构型或特意设计的拓扑结构上的生长良好，从而更加证明了人工ECM表面拓扑结构对细胞生长的作用。而细胞的表型在一定程度上也依赖于人工ECM 与细胞核结构间的相互作用。
第八章
1.纳米材料的表界面有哪些基本特征？试举例说明与普通材料相比的不同之处。
2.纳米粒子的成核生成过程有什么特征？如何用表面化学手段控制纳米粒子的形态？
3.纳米粒子的稳定性取决于哪些因素？谈谈提高纳米粒子稳定性的主要方法。
（1）①纳米粒子周围的双电层②胶体粒子电子转移动力学③胶体成核和纳米离子稳定性（不确定）
（2）书P285-289
4.什么是粒子表面的纳米工程？主要有哪些方面？
(1)书P289
(2)a.聚合物涂层
①通过聚合过程表面修饰②自组装的聚合物层
b.无机和复合物的涂层
①沉淀和表面反应②纳米粒子的控制组装
c.生物大分子层
5.简述如何用粒子表面的纳米工程技术构筑有机/有机、有机/无机和无机/无机核壳粒子。试述它们在材料领域中的应用。
6.简述自组装的定义。
所谓自组装（self-assembly），是指基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。自组装过程并不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而是若干个体之间同时自发的发生关联并集合在一起形成一个紧密而又有序的整体，是一种整体的复杂的协同作用。
7.纳米结构的半导体薄膜有哪些制备方法？试比较各自的优、缺点。
（1）由胶态悬浮体制备薄膜
（2）化学溶液沉积方法
（3）电化学沉积方法
（4）自组装层
优缺点见书301-305
8.什么是电致变色和光致变色效应？从材料结构角度，讨论提高电致变色和光致变色效应的措施。
（1）①电致变色：电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。
②光致变色：光致变色是指一个化合物A，在适当波长的光辐照下，可进行特定的化学反应或物理效应，获得产物B，由于结构的改变导致其吸收光谱（颜色）发生明显的变化, 而在另一波长的光照射或热的作用下，产物B又能恢复到原来的形式。如下式所示：
（2）书P305-308
9.简述光电流产生的原理和光催化机理，结合实例阐述选用纳米结构材料的优势和作用机理。（1）①光电流：金属物体在光的照射下发射电子，使金属带正电的现象叫光电效应。发射出的电子叫光电子。很多光电子形成的电流叫光电流。要金属发射电子的条件是：入射光的频率必须大于金属的极限频率。当有光电子发出后，光电流的强度跟入射光强度成正比。
②光催化机理：光催化是通过光触媒起作用的反应。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用。
使用TiO2作为光催化剂，完成光催化过程共含7个可能的步骤：由光子形成荷电体；荷
电体重新结合释放热；由一个夹带空穴引起的氧化途径的发生；由一个导带电子引起的还原途径的发生；进一步的热和光催化反应，产生矿物化产品；在悬挂的表面间捕捉一个导带电子产生Ti3+；在表面的钛团簇上捕捉一个价带空穴。
（2）书P311-312
10.什么是光敏化？光敏化半导体薄膜有何潜在的应用价值？
（1）有些物质不能直接吸收某种波长的光，即对光不敏感，但若在体系中加入另外一种物质，该物质能吸收这种光辐射，并把光的能量传递给反应物，使反应物能够发生化学反应。所加入的这种物质就称为光敏剂，这样的反应称为光敏化反应。利用光敏化，即将光活性化合物化学吸附或物理吸附于纳米半导体表面，可扩大激发波长围，达到在可见光区的光谱响应围，从而能增加光催化反应的效率。
（2）书P313-315
机械加工中常用材料与表面处理 本人虽是机械专业本科毕业，但是对于机械原理和机械设计的基本知识仅仅是知道点，而机械加工的很多基本知识连知道点都不敢说。其主要原因还是自己上课时没有好好学习，加之在学校的时候用得少，就造成一无所知了。直到工作后，才陆陆续续的画了一些的图纸，但是碰到加工方面的问题总是使自己很窘迫，因为没搞清楚或不知道而做出来废品给企业和社会造成的损失和浪费就更加惭愧了。因此查找了一些互联网上的资料，结合自己少许的经验，归纳了一些常用的机械加工中常用材料和表面处理的基本知识。一是更进一步了解这些知识点的同时加深印象；二是今后方便查看（书本早已卖掉换钱了）；三来如有需要者看到了，或者帮到了他们，就甚是欣慰了。 1.材料 材料大类上可以分为金属材料和非金属材料，金属材料一般都是合金，分类和命名也是根据合金中某种成分的含量进行划分的；非金属材料多为塑料，做结构时相对金属用得少，但是某些特殊的地方用起来优点很多。 1.1 钢和铸铁 钢和铸铁可以说都是铁碳合金，以含碳量2.11%为分界。钢又分为碳素钢和合金钢（为了获得某些特殊性能而加入一些合金元素），下面的表是一个关于钢的大概分类 表格1 钢 钢（含碳量 <2.11%） 名称与牌号用途说明 碳素钢（碳钢）：含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金含碳量越高，钢的硬度越大，韧性越小碳素结构钢：Q195， Q215，Q235，Q255， Q275，Q345。这些牌号 表示屈服强度 Q235、Q255可用于螺栓、螺 母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结 构件； Q275用于强度较高转轴、心轴、 齿轮等； Q345用于船舶、桥梁、车辆、大 型钢结构。 Q235（以前叫A3钢） 属工程用钢，主要用作结 构件，如角钢，槽钢、工 字钢和钢板等，高压输电 线路的杆塔很多都是 Q235镀锌的，而埃菲尔 铁塔是锻铁组成的。 优质碳素结构钢：08、 10、20、35、40、45、 50。这些牌号的表示含碳 量（万分之几） 08钢，含碳量低，塑性好，主要 用于制造冷冲压零件； 10、20钢，常用于制造冲压件和 焊接件； 35、40、45、50钢属中碳钢，经 热处理后可获得良好的综合力学 性能，主要用制造齿轮、套筒、 轴类零件等。 45钢属机械用钢，塑性 较高，强度低，易加工， 一般都是表面处理提高强 度硬度后用作机械零件
代号 工艺规范 HB HRC Z 840~860℃ 空冷≤229—组织均匀化消除应力 T215820~840℃ 水冷200~230—T235550~630℃ 回火220~250—T265820~840℃ 水冷—T265530~570℃ 回火—C42820~840℃ 水冷—C42 350~400℃ 回火—C48820~840℃ 水冷—C48240~280℃ 回火—G42860~900℃高频、水冷—G42340~370℃ 回火—G48860~900℃高频、水冷—G48220~250℃ 回火—G54860~900℃高频水冷—G54100~200℃ 回火—H48860~900℃高频水冷—H48250~300℃ 回火—Y62 950~980℃ 油冷——H62160~180℃ 回火——Y58950~980℃ 油冷——H58200~270℃ 回火—— Th 850~870℃ 保温—Th 720~750℃ 等温炉冷—C48 1030~1050℃ 油冷——C48570~590℃ 回火——Y62980~1030℃ 油冷——H62160~180℃ 回火——Y58980~1030℃ 油冷——H58200~270℃ 回火—— Th 700~790℃ 保温—Th 680~700℃等温炉冷—冷处理在淬火后 1小时内冷却到70℃——提高硬度(HRC+1)稳定尺寸C56 840~860℃ 油冷 — 常 用 金 属 材 料 热 处 理 提高硬度和耐磨性 表面耐磨,芯部韧性好,变形小 表面耐磨，芯部韧性好 降低硬度，细化组织 57~59细化组织，降低硬度热处理目的 钢号 54~59 CrWMn 207~255 Cr12CrMoV 207~255 46~5161~6346~5157~5946~5161~6346~5152~5740~45提高性能，改善组织 45 热 处 理 硬 度250~280 40~45 Cr12
材料的表面处理 第一节概述 材料的种类很多，它们的组成、结构、性质及表面状态更是千差万别。由于不同产品对于其表面处理的效果和功能的要求不同，因此，材料表面处理所涉及的技术问题、工艺问题等也是十分广泛的，并与多种学科相关。本章仅从工业设计的特点出发，介绍几种表面处理工艺。 一、表面处理的功效 造型材料的种类很多，其中金属材料、木质材料和塑料则是最为常用的基本设计材料。从工业设计的特点出发，金属材料的强度高，加工性能较好，其加工表面具有金属光泽，表面较平滑；木材质轻，较易加工，其表面具有天然的木质纹理；塑料的来源丰富，品种很多，成型较方便，且价廉，质轻，透明性和着色性较好，是一种新颖的优良材料。这些材料，以及用它们制造成的产品，若不给以一定的表面处理，则在各种使用环境下，材料或制件的表面会受到空气、水分、日光、盐雾、霉菌和其他腐蚀性介质等的侵蚀，由于腐蚀、腐朽和老化作用，会引起材料或制件失光、变色、粉化及开裂等，从而出现破坏的后果。表面处理的功效就在于一方面保护产品，即保护材质本身赋予产品表面的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性，由此有效地利用了材料资源；另一方面是根据设计的意图，给产品表面附加上更丰富的色彩、光泽和肌理等变化，使产品表面更有节奏感。此外，随着表面处理技术的发展，还可实现提高材料表面的硬度，并可赋予材料表面导电、憎水和润滑等特殊功效。 二、表面处理和加饰 从工业设计出发，表面处理的目的首先是美化产品的外观，也即按产品设计的要求调整其表面的色彩、亮度和肌理等。因此，材料本身具有的外观不符合设计要求时，必须采用适当的表面处理方法进行调整，以达到满足产品设计的要求。 三、表面加工 使金属材料加工成平滑、光亮、美观和具有凹凸模样的表面状态的过程称为表面加工，也即使金属材料表面恢复其本身具有的色泽、亮度和表面肌理特征而进行的处理，表面加工作为电镀和涂装的前处理也是重要的。 1．切削 切削是利用刀具对金属表面层进行加工的方法与铸造、锻造、压力加工等相比较，虽有切屑产生和材料废弃，但一般可迅速加工出高精度表面的产品。 2．研磨
材料表面与界面 1、材料表界面对材料整体性能具有决定性影响，材料的腐蚀、老化、硬化、破坏、印刷、涂膜、粘结、化学反应、复合等等，无不与材料的表界面密切有关。 2、应用领域：a. 航空和航天器件； b.民用;c.特种表面与界面功能材料； d.界面是复合材料的重要特征。 3、隐形涂料：这种涂料含有大量的铁氧体粉末材料，依靠其自身自由电子的重 排来消耗雷达波的能量。 4、表面与界面概念：常把从凝聚相（固相、液体）过渡到真空的区域称为表面; 从一个相到另一个相之间的区域称为界面. 5、表界面尺寸：可以是一个原子层或多个原子层，其厚度随材料的种类不同而 不同。 6、在物质的气、液、固三态中，除了两种气体混合能完全分散均匀而不能形成 界面外，三种相态的组合可构成五种界面：液－气，液－液，固－气，固－液，固－固。 7、物质的分类。从形态上：固体，液体，气体，胶体，等离子体。从结构上： 晶体，无定形。 8、固体表面的分类：理想表面；清洁表面（高温热处理，离子轰击加退火，真 空解理。真空沉积。场致蒸发等）。吸附表面。 9、清洁表面发生的常见重要物理化学现象：(a)表面弛豫；（b）重构；(c) 偏析又称偏聚或分凝；(d)台阶化；(e) 形成化合物；(f)吸附 10、表面处离子排列发生中断，体积大的负离子间的排斥作用，使C1-向外移动，体积小的Na+则被拉向内部，同时负离子易被极化，屏蔽正离子电场外露外移， 结果原处于同一层的Na+和C1-分成相距为0.020 nm的两个亚层，但晶胞结构基本没有变化，形成了弛豫。 11、重构：表面原子重新排列，形成不同于体相内部的晶面。 12、偏析又称偏聚或分凝指化学组成在表面区域的变化但结构不变。 13、台阶化表面附近的点阵常数不变，晶体结构也不变，而形成相梯度表面。 14、形成化合物：指表面化学组成和结构都发生改变，在表面有新相生成。 15、吸附指表面存在周围环境中的物种。分类：物理吸，附和化学吸附。 16、物理吸附：外来原子在固体表面上形成吸附层，由范德华力作用力引起，则此吸附称为物理吸附。特点：物理吸附过程中没有没有电子转移、没有化学键的生成和破坏，没有原子重排等等，产生吸附的只是范德华力。物理吸附的作用力是范德华力，包括：定向力/偶极力、诱导力、色散力；作用力。 17、化学吸附：外来原子在固体表面上形成吸附层由化学键作用力引起，则此吸附称为化学吸附。特点：表面形成化学键；有选择性；需要激活能；吸附热高（21- 42 KJ/mol）。吸附的物种可以是有序=也可以是无序=吸附在表面，也可以是单层=，也可以是多层=吸附。因表面的性质和被吸附的物种而定。 18、表面产生吸附的根本原因：（1）电荷在凝聚相表面发生迁移，包括负电荷的电子迁移和正电荷的离子迁移。（2）表面存在可以构成共价键的基团：A、过渡金属原子空的d轨道如Pt(5d96s1)；B、化学反应成键。 19、固体的表面特性：①表面粗糙度r : 实际表面积与光滑表面积之比值。表面粗糙度测定方法:1)干涉法：适合测量精密表面；2)光学轮廓法；3)探针法；4）比较法；5）感触法。
机械加工常见表面处理的种类基本原理和用途 表面处理工艺:静电喷涂、烤漆、镀锌、镀铬、镀镍、镀钛、镀金、镀银、铝阳极、浸渗、喷油、喷砂、DLC处理、铁氟龙处理、染黑、冷电镀 静电喷涂：静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。静电喷涂设备由喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成。 静电喷涂的作用 1、一次涂装可以得到较厚的涂层，例如涂覆100～300μm的涂层，用一般普通的溶剂涂料，约需涂覆4～6次，而用粉末涂料则一次就可以达到该厚度。涂层的耐腐性能很好。 2、粉末涂料不含溶剂，无三废公害，改善了劳动卫生条件。 3、采用粉末静电喷涂等新工艺，效率高，适用于自动流水线涂装，粉末利用率高，可回收使用。 4、除热固性的环氧、聚酯、丙烯酸外，尚有大量的热塑性耐脂可作为粉末涂料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、氟化聚醚、尼龙、聚碳酸脂以及各类含氟树脂等。 粉末涂料开始用于防护和电气缘方面，随着科技的发展，目前已广泛使用于汽车工业、电气绝缘、耐腐蚀化学泵、阀门、汽缸、管道、屋外钢制构件、钢制家具、铸件等表面的涂装。我国自六十年代开始粉末涂装的实验研究，并在生产上得到应用。发展到目前已广泛得到使用。 烤漆：在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房，烘烤。 镀锌：是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。颜色有很多种，一般常见的有蓝白色、银白色等。 镀铬：在金属制品表面镀上一层致密的氧化铬薄膜，可以使得金属制品更加坚固耐用。镀铬有两种的，一种是装饰铬，一种是硬铬。镀硬铬一般采用比较多的是常在高温条件下使用的机械，如：模具等，镀装饰铬顾名思义，主要目的就是为了表面光亮、外形美观、防锈等等。
金属件常用表面处理方法 自行车常用的表面处理方式分类 1.涂装，包含电泳涂装、静电涂装、手工涂装、静电粉末涂装及流化床粉末涂装等； 2.电镀，常用的有普通镀锌（台资企业叫UCP，有蓝锌与白锌）、彩色镀锌、镀铬（又叫CP，有亮面与雾面之分）； 3. 化学镀，主要用于塑料件，先在工件表面化学镀一层铜或镍，然后再进行后续的电镀，最后一层大多为镀铬； 4. 阳极氧化、电解着色或染色，主要是针对有色金属之铝合金，以及现在新兴起的镁合金，处理后表面形成一层致密的氧化膜，可以是金属本色，也可以染成不同的颜色，由于具有坚硬耐磨，耐腐蚀性优良的特点，一般外边不在涂装油漆或粉末； 5. 抛光、磨花、拉丝，也是针对铝合金的一种处理方式，通过机械（手工或震动抛光）或化学的（三酸或两酸化学抛光或电化学抛光）处理方式，使得铝合金表面微观变得平整，达到不同级别的平滑光亮效果，然后喷透明漆，或继续在抛光的工件表面磨花或拉丝等处理后改变外观效果再进行涂装； 6. 防锈磷化与发黑处理，不具有装饰性，目的就是为了提高工件的防锈性能，主要用在花鼓、轴承的处理； 7. 达克罗处理，又叫达克锈处理或锌铬膜，即片状锌基铬盐防护涂层，是国际上金属表面处理的一种高新技术，一种防锈性能很好的涂装方式，达克罗不用电沉积方法而将工件直接浸入达克罗处理液中，或用刷涂、静电喷涂法使处理液粘附于工件表面，然后经烧结而成的含锌、铝及铬元素的无机转化膜。主要用在小零件的防锈处理上，如螺丝螺帽等，也可应用在链条、支撑、泥除脚、车首竖杆、货架、停车架 ED电著处理意思金属表面电着色 一般来说,电镀的成膜物质是金属,电泳的成膜物质是树脂. 非金属(如塑料)可以电泳,但要求先电镀,再电泳,因为塑料的耐温较低,对电泳漆的选择就要多注意了 BED电泳, -----电泳的成膜物质是树脂
表面处理方法常用的表面处理方法主要有脱脂处理法、机械处理法和化学处理法三大类。选择表面处理法应考虑多种因素，其中主要包括：（1）表面污染物的种类。如动物油、植物油、矿物油、润滑油、脏土、流体、无机盐、水份、指纹等。（2）污染物的物理特性。如污染物的厚度、紧密或疏松程度等。（3）胶接材料的种类。如钢材料可用碱溶液，而处理黄铜、铝材料时应考虑选用腐蚀性较小的温和溶液。（4）需要清洁的程度。（5）清洗液的清洁能力和设备情况。（6）危险性和价格成本等。现对常用的表面处理方法介绍如下。一、脱脂处理法（一）溶剂脱脂法有机溶剂能有效地除去表面上的油污。对于清洗脱脂所用的有机溶剂要求能具有如下的性能：（1）溶解污物的能力强；（2）比热或潜热低；（3）不燃；（4）无毒；（5）化学性能稳定，对处理表面呈惰性；（6）沸点较低；（7）在气态时比空气重，在液态时也有较大的密度；（8）具有低表面张力等。能满足上述所要求的有机溶剂事实上并不存在。因此必须按照具体情况，选择较为合适的溶剂种类。通常采用的有机溶剂有：丙酮、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳、醋酸乙酯、香蕉水、汽油等。对于大批量的连续生产的胶接件，最好采用三氯乙烯蒸汽浴除油脂。采用溶剂脱脂也容易出现部分污染物凭借溶剂全面扩散的现象。在这种场合，应经常更换溶剂并反复清洗。一般应采用少量多次的方法去除油脂。另外，采用溶剂脱脂时，一定要有必要的晾干时间，否则由于溶剂残留在胶接件表面上而使其胶接强度下降。对于大面积的胶接件表面，可采用从上至下或从左到右一个方向擦拭，反复进行，直至无油污为止。也有一些采用溶剂除油脂后，再用除垢剂进行冲洗。由于许多有机溶剂均为易燃物质，因此在用这些溶剂去除油脂时，必须遵守易燃易爆物操作的有关规定。如果把溶剂脱脂与超声波脱脂合并使用，则其处理效果更好。表2 示出了钢的溶剂脱脂处理及与超声波脱脂处理并用的效果。表 2 溶剂脱脂的处理效果处理方法未处理甲苯脱脂庚烷脱脂丁酮脱脂抗剪强度比较值（%）28 93 93 94 醋酸乙酯脱脂三氯乙烯脱脂甲基三氯甲烷，超声波5min 脱脂甲基三氯甲烷，超声波13 min 脱脂甲基三氯甲烷，超声波20min 脱脂（二）高温脱脂及除积炭100 100 110 113 114 此方法一般用于使用过的胶接件脱脂除油处理。由于胶接件长期使用，表面容易吸附或沉积油污，在胶接前如不除尽油污，在胶粘剂与胶接件表面之间便会形成一个油膜隔离层，从而严重影响胶接强度。对于这些胶接件，如允许采用高温处理时，可将它们置于200-250°C 的电热鼓风干燥箱中。如胶接件太大，无法加入电热鼓风干燥箱，则可采用几个红灯或喷灯局部加热，使胶接件表面及周围的油脂渗出，然后用干净棉纱揩擦，再用溶剂除油。必须指出，在用溶剂除油时，溶剂一定要与火源隔开，以防发生意外。对于返修的旧制件，如果上面沉积有坚韧的积炭薄层，则在胶接修补前必须将积炭仔细除去。积炭一般由燃烧产物、金属氧化物、尘埃、油脂及其胶质油泥沉积物等复杂成份组成。清除积炭的方法可分为机械处理和化学处理两种。但无论使用什么方法，都需事先除油脱脂。机械处理主要用手工工具刮除，如用钢丝刷、铜丝刷、刮刀、风动工具等清除。必要时先将制件在煤油中浸泡一段时间，然后用磨料等清除。化学处理又分为碱性熔盐浴法和溶液处理法两种。碱性熔盐浴的配方如下：氯化钠 5 氢氧化钠6.5 硝酸钠30 将上述混合物熔融，再将制件在250°C 下置于上述熔融浴中处理，处理时间视具体情况而定。溶液处理法清除积炭的配方及工艺条件如下：[配方1] 氢氧化钠[配方2] 碳酸钠[配方3] 氢氧化钠10 [配方4] 碳酸钠 1.9 水玻璃0.9 软皂 1 水100 处理条件：90-95°C ，2-4h 。处理对象：铝。（三）化学脱脂如果条件许可，对胶接件最好采用化学脱脂法。在化学脱脂法以及在后面所述的化学处理法的配方中所用的水，均为软水或纯水，即用一般容易得到的蒸馏水来配制处理溶液。洗涤用水采用自来水。钢材的化学脱脂法所用的溶液配方如下：[配方1] 硅酸钠10 [配方2] 氢氧化钠10 碳酸钠50 硅酸钠50 水1000 将胶接件在上述溶液中于80-100°C 下处理30min ，然后水洗、干燥。水洗时必须要多次充分冲洗，将胶接件表面上残留的碱液洗涤干净，否则将会影响胶接强度。另外，对铝合金
第一章 1、什么是Young 方程？接触角的大小与液体对固体的润湿性好坏有怎样的关系？ 答：Young 方程：界面化学的基本方程之一。它是描述固气、固液、液气界面自由能γsv，γSL ，γLv 与接触角θ之间的关系式，亦称润湿方程，表达式为： γsv -γSL =γLv COSθ。该方程适用于均匀表面和固液间无特殊作用的平衡状态。 关系：一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的依据，若θ=0.cosθ=1，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展；若0＜θ＜90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好；90°＜θ＜180°，液体不润湿固体；θ=180°，完全不润湿固体，液体在固体表面凝集成小球。 2、水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，试气温骤降至293K ，水气的过饱和度（P/Ps ）达4，已知在293K 时，水的表面能力为0.07288N/m ，密度为997kg/m 3，试计算： （1）在此时开始形成雨滴的半径。 （2）每一雨滴中所含水的分子数。 答：（1）根据Kelvin 公式有 '2ln 0R RT M P P ργ= 开始形成的雨滴半径为： 0ln 2'p p RT M R ργ= 将数据代入得：
m R 101079.74ln 997293314.8018.007288.02'-?=?????= （2）每一雨滴中所含水的分子数为N=N A n ，n=m/M=rV/M ，得 个661002.6018.03997)1079.7(14.34)(34233103'=???????===-A A N M R N M V N ρπρ 3、在293k 时，把半径为1.0mm 的水滴分散成半径为1.0μm 的小水滴，试计算（已知293K 时水的表面Gibbs 自由为0.07288J .m -2）（1）表面积是原来的多少倍？（2）表面Gibbs 自由能增加了多少？（9分） 答：（1）设大水滴的表面积为A 1，小水滴的总表面积为A 2，则小水滴数位N ，大 水滴半径为r 1,小水滴半径为r 2。 21221244r r N A A ππ= 又因为将大水滴分散成N 小水滴，则 32313434r N r ππ= 推出 3 21???? ??=r r N =93100.1mm 0.1=??? ??um 故有 ()()10000.140.141022 912=???=mm um A A ππ 即表面积是原来的1000倍。 （2）表面Gibbs 自由能的增加量为 ()()212212421r Nr r A A dAs G A A -=-==??πγγ =4*3.142*0.07288*[109*（10-6）2-（10-3）2]
UV特种印刷材料的特性 一、PVC（聚氯乙烯）材质类 PVC材质类通常有PVC软胶（18PHR以上）、硬胶（18度以下）、PVC膜、镭射PVC、水晶条纹PVC、PVC防皮等。价格较低，易加工。 物理性：透明度较好、比重为1.4、绝缘性能好、干流性好、低毒、收缩率横向为45-50%、纵向为5%。 化学性：对热和光相对不稳定（一般靠加入稳定剂来弥补这一缺陷）表面张力为36-39达因（一般不用表面处理，如印刷上色不稳定，可通过化学表面处理法氧化处理）、防气候变化、含有的添加剂有：“填充剂、抗氧化剂、润滑剂、 抗静电剂（此二项会影响表面张力）、增塑剂、稳定剂（此二项对身体有害）。 二、PET（乙烯乙酸乙烯共聚物）材质类 PET材质类通常有PET硬片、PET薄膜、（价格较高）。 物理性：透明度极高、比重为1.33、PET强度比PVC高20%以上、耐冲击性好、耐低温、耐折性好、光泽度比PVC好、易成型、拉伸强度为>45MPA、但不耐晒。 化学性：抗紧外线、抗幅照、耐腐蚀、表面张力为41-42达因（无需作表面处理） 三、PP材质类 PP材质通常有PP板、PP薄膜（价格最低、但加工难度大，粘接效果较差） 物理性：较透明度一般、比重为0.91、无毒、无味、耐高温、强度高、比PE弹性好、机械性能好、阻气阻水性好，阻氧性差、容易皱折。 化学性：表面张力为29-30达因（如要印刷加工，则需通过电晕处理使其表面张力达到40达因以上），。含有的填加剂有：抗静电剂、爽滑剂、填充剂、阻燃剂等。 四、EV A材质类 EV A材质类通常有EV A软、硬胶片、EV A发泡料等（易加工但加工过程易皱折。无毒、是PVC很好的代替材料）物理性：透明、比重为0.93-0.94、无毒、无味、表观致密、弹性优良。 化学性：低温脆点为-70℃，溶点84-95、含有的添加剂为：爽滑剂、抗粘剂。 五、TPU材质类（价格贵） TPU材质通常有TPU软胶片、TPU防皮（随着发达地区对环保的关注，近年来此种材料已用于多个行业，由于价格昂贵的原因，所以比较适合发达国家使用。） 物理性：透明、比重为1.2、弹性好、抗静电、耐磨损、环保、经过大阳照射易熔化、。 化学性：无铅无毒、耐低温冲击、用火烧无烟。表面张力（用电晕处理法处理） 测试方法 1、油墨粘度测试（用4号粘度杯测试）。 2、殊材料表面张力测试（配制达因液测试特殊材料表面的张力）。 3、UV光源波长测试。 4、特殊材料表面处理（电晕处理、化学处理、火焰处理等）。 5、印刷前油墨色序编排。 6、首件确认测试（用指甲刮试、用胶带粘试、反折测试以及用布浸湿溶剂再搓已干的印纹）。 影响材料表面张力的原因及处理方法 影响其表面张力的原因有两种 1、本身化学结构决定的。（由于大多数塑料属于非极性的高分子，其表面对油墨的亲和力都比较差，只要表面张力小于38达因的 材料就不易印刷。 2、添加剂决定的。 影响表面张力的添加剂有抗静电剂、爽滑剂、增塑剂等，而且这些物质很容易析出而汇集于材料表面形成无定形层，使这些印刷材料表面的润性能变差。 判断是否是添加剂引起的可用酒精基丙酮或醋酸乙脂擦洗表面，待干燥后再用相同的油墨及相同的条件去印刷，如果处理后的表面印刷牢度比原来好，那说明明添加剂的问题，当证实添加剂的存在时后，就不能再用这种材料印刷。 表面张力的解决方法有以下几种 A:电晕处理： 电晕处理的原理是经过有高压存在的两电极间，高压使电极间的空气发生电离，并使电极间产生电子流，电子在材料表面打
第四章材料的表面与界面 4-1 什么叫表面张力和表面能？在固态下和液态下这两者有何差别？ 4-2 在晶体中，不同的结晶面上，表面上原子的密度住往是不一样的（见无机材料物理化学表6-1）。你认为原子密度大的晶面的表面能大呢？还是密度小的大？试解释之。 4-3 一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。 4-4 什么叫吸附、粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，手用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。 4-5 为什么在实际晶体中，不存在理想晶体所设想的完整平面？至少也会有相当于螺形位错的柏氏矢量大小的台阶。 4-6 试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因。 4-7 （a）什么叫弯曲表面的附加压力：其正负根据什么划分？ 的曲面附加压力？（b）设表面张力为900尔格／厘米2，计算曲率半径为0.5m 4-8 真空中Al2O3的表面张力约为900尔格／厘米2，液态铁的表面张力为1720尔格/厘米2，同样条件下，界面张力（液态铁－氧化铝）约为2300尔格/厘米2。问接触角有多大？液态铁能否润湿氧化铝？ 4-9 表面张力为500尔格/厘米2的某液态硅酸盐与某种多晶氧化物表面相接触，接触角θ=450；若与此氧化物混合，则在三晶粒交界处，形成液态小球，二面角ψ平均为900，假如没有液态硅酸盐时，氧化物－氧化物界面的界面张力为1000达因/厘米，试计算氧化物的表面张力。 4-10 MgO－Al2O3－SiO2系统的低共熔物，放在Si3N4脚瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900尔格/厘米2，液体与固体的界面能为600尔格/厘米2，测得接触角为70.520。 （1）求Si3N4的表面张力。 （2）把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测得其腐蚀的槽角为123.750，求Si3N4晶界能。 （3）如果把20％的低共熔物与Si3N4粉末混合，加热到低共熔温度下，试画出低共熔物与Si3N4混合组成的陶瓷显徽结构示意图。 4-11 氟化锂晶体经多边形化、抛光和腐蚀后，观察到沿某一直线的位错腐蚀坑的间距为10微米，在外加剪应力作用下观察到小角度晶界垂直于晶界平面移动，为什么会发生这种现象？若柏氏矢量为2.83?，穿过晶界的倾斜角是多少？ 4-12 在高温将某金属熔于Al2O3片上。 （a）若Al2O3的表面能估计为1000尔格/厘米2，此熔融金属的表面能也与之
常规加工手段的介绍（冷加工） ●车床：加工圆柱形、圆环、圆洞（精度较高） ●铣床：对工件的边、槽、不规则孔加工（精度高、价格偏贵） ●钻床：钻孔、攻丝（被钻孔外圆与工件边缘距离不能小于1mm） ●剪床：矩形板料剪切（精度低<±0.5mm>、方便） ●冲床：依照模具快速加工（适合数量较大的金属板件加工，但需要开模具、 被加工的金属板不能太厚，危险） ●线切割：武侠小说中的“盘龙丝”或《龙门飞甲》中范晓萱所使用的天蚕丝 就可以理解为线切割，机加工中起切割作用的是钼丝（精度很高、能切出各种形状，但价格贵） ●刨床：大型工件的局部或整个面磨平、开槽（它很多功能用铣床或磨床都能 代替的，适于中型或大型零件的加工） ●磨床：跟刨床有相似之处，边、面磨平（可以磨得很光滑，表面光洁度要求 高的加工手段；但很多情况下都可以用砂轮代替它……不多见，有点危险）●镗床：掏一个圆洞或加工曲面（有点贵） ●电火花：比如说你需要打一个很小很深的孔或窄缝（能加工硬度很大的金属， 要求工件导电，所以只能加工金属……火灾制造者） 机械加工常用材料介绍 机械加工中，用得最多的金属是铜铁铝这三类；用得最多的非金属是玻纤板、聚四氟乙烯。 铜类： ?黄铜——除铜以外主要以锌为添加元素，牌号从H96到H59，最常见最好
买的是H65、H62、H59这三种牌号；H是“黄”的汉语拼音首字母，后面的数字表示铜所占的百分比，数字越大，材料越软、延展性越好、在车床铣床上加工时，常常会有“粘刀”现象。 ?青铜——首先记住铍青铜和磷青铜，他们的弹性非常好！弹簧、点接触导电 元件首选他们……可能铍青铜要比磷青铜好买一些；另外常见的还有锡青铜、铅青铜、铝青铜，三者都比较适合铸造件，铝青铜的强度耐磨耐腐蚀最好。 ?紫铜——也叫红铜，就是纯铜。T1、T2、T3、T4四个牌号，T1的含铜量 是99.95%，延展性好、导电特性好，当然也很软（车床加工有点考手艺）…… 一般导电部分或屏蔽部分用这个材料。 铁类： ?不锈钢——这个不解释……地球人都知道。在一定范围内，镁的含量越高， 越不容易生锈； ?镔铁——就是那种很薄、亮白色、有冰片一样的东西（80后童年时常见的 路边小店中公用电话的保护壳），弯折后用铆钉固定，加工起来比较方便快捷，如果没处理边沿的话，锋利的它很容易将人划伤。 ?冷轧铁——就是咱们平时生活中常说的铁，机械加工中用得最多的铁，若你 在图纸中标注以“铁”为材料，一般默认就是这种，不进行电镀等表面处理的话，容易生锈；在一些没有特殊要求的地方，用这种材料比起铜便宜得多。 ?4J36——俗称殷钢或可阀，在中国能买到的温度膨胀系数最小的金属材料就 是它！ 铝类： ?硬铝（Ly12）——硬度、机械强度都比较适中，拿来做仪器仪表的底板、面
《材料表面与界面》课程简介 课程编号：02024915 课程名称：材料表面与界面/Material surface and interface 学分:2 学时：32 （实验：上机：课外实践：） 适用专业：无机非金属材料工程 建议修读学期：第6学期 开课单位：材料科学与工程学院无机非金属材料系 课程负责人：张毅 先修课程：物理化学、材料科学基础 考核方式与成绩评定标准：闭卷考试, 期末考试成绩70%，平时成绩30% 教材与主要参考书目： 教材：胡福增主编.材料表面与界面[M]. 上海：华东理工大学出版社, 2008. 参考书目 [1] 王兆华主编. 材料表面工程[M]. 北京：化学工业出版社, 2011. [2] 赵亚溥主编. 表面与界面物理力学[M]. 北京：科学出版社, 2012. [3] 腾新荣主编. 表面物理化学[M]. 北京：化学工业出版社, 2009. [4] 赵振国主编. 应用胶体与界面化学[M]. 北京：化学工业出版社, 2008. 内容概述： 材料的表界面在材料科学中占有重要的地位。材料表面与界面无机非金属材料工程专业的专业选修课。通过本课程的学习，使学生掌握材料表面与界面的基本概念、基本理论和基本研究方法，为今后在工作中打下有关材料研究和材料表面改性的理论基础。 The surface interface of materials plays an important role in material science. “Material surface and interface”is a specialized optional course of inorganic non-metallic materials specialty. The course mainly introduces the material surface basic concepts, basic theory and basic research methods of the interface. The study of this course is to lay the theoretical foundation for the study of materials and surface modification of materials in the future. 1
表面处理大汇总 表面处理即是通过物理或化学的方法在材料表面形成一层具有某种或多种特殊性质的表层。通过表面处理可以提升产品外观、质感、功能等多个方面的性能。 外观：颜色、图案、logo、光泽\线条（3D、2D）； 质感：手感、粗糙度、寿命（品质）、流线型等等； 功能：硬化、抗指纹、抗划伤； 一、阳极氧化 阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。 工艺流程: 单色、渐变色：抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干 双色：①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘干 ②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘干
1、提升强度, 2、实现除白色外任何颜色。 3、实现无镍封孔，满足欧、美等国家对无镍的要求。 技术难点及改善关键点： 阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。 阳极氧化处理相关厂商 1、比亚迪 2、富士康 3、大禹化工 4、鸿荣恒铝制品 …… 二、电泳 ( ED-Electrophoresis deposition ) 电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。 工艺流程：前处理→电泳→烘干
优点： 1、颜色丰富； 2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等； 3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理； 4、工艺成熟、可量产。 缺点：掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。 电泳处理相关厂商 1、船南济城科技 2、弘昕五金 …… 三、微弧氧化 (MAO) 微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。 工艺流程：前处理→热水洗→ MAO →烘干 技术特点 优点：
材料表面与界面调研报告题目:航空用铝合金表面研究 班级:材料化学12-2 学号:1209020208 姓名:宫宝昌 教师:李丽波 哈尔滨理工大学化学与环境工程学院 2014年10月8日
摘要 全面介绍了国内外铝合金在建筑"汽车"航空航天等行业的应用及研究进展，主要阐述了航空航天领域结构胶接在国内外的发展状况"胶接用铝合金表面处理方法的目的"表面处理的机理及分类"影响表面处理质量的工艺参数"现代表面分析技术等#并对近年来国内外应用最广"技术最成熟的磷酸阳极化表面处理技术的应用及优缺点进行了分析，并展望了该领域研究的发展趋势
目录 摘要...................................................................................................................... I 目录............................................................................................................ IV 第1章绪论.. (1) 1.1 意义目的 (1) 1.1.1 铝合金特性简介 (1) 1.1.2 铝合金表面常用的处理方法 (1) 1.1.3 铝基复合材料 (2) 1.1.4 超塑性成型铝合金 (2) 1.1.5 铝锂合金 (3) 第2章铝合金表面氧化现象研究 (5) 2.1.1 表面预处理 (5) 2.1.2阳极化处理 (6) 2.1.3阳极氧化膜生成一般原理 (7) 2.2阳极氧化的种类 (7) 2.3阳极氧化膜结构、性质 (8) 第3章铝合金阳极氧化缺陷 (9) 3.1铝合金阳极氧化缺陷 (9) 3.1.1酸或碱浸蚀 (9) 3.1.2 大气腐蚀 (9) 3.1.3 纸腐蚀(水斑) (10) 3.1.4氧化烧损(烧焦) (10) 3.1.5 粉化 (10) 3.1.6 黑斑(又称热斑或软斑) (10) 总结 (12)
第一章金属材料 SPCC 一般用钢板，表面需电镀或涂装处理 SECC 镀锌钢板，表面已做烙酸盐处理及防指纹处理 SUS 301 弹性不锈钢 SUS 304 不锈钢 镀锌钢板表面的化学组成------基材（钢铁），镀锌层或镀镍锌合金层，烙酸盐层和有机化学薄膜层. 有机化学薄膜层能表面抗指纹和白锈，抗腐蚀及有较佳的烤漆性. SECC的镀锌方法 热浸镀锌法 : 连续镀锌法（成卷的钢板连续浸在溶解有锌的镀槽中 板片镀锌法(剪切好的钢板浸在镀槽中，镀好后会有锌花. 电镀法: 电化学电镀，镀槽中有硫酸锌溶液，以锌为阳极，原材质钢板为阴极. 1- 2产品种类介绍 1. 品名介绍 材料规格后处理镀层厚度 S A B C ＊ D ＊ E S for Steel A: EG （Electro Galvanized Steel）电气镀锌钢板---电镀锌 一般通称 JIS 镀纯锌EG SECC （1） 铅和镍合金合金EG SECC （2） GI (Galvanized Steel) 溶融镀锌钢板------热浸镀锌 非合金化GI，LG SGCC （3） 铅和镍合金GA，ALLOY SGCC （4） 裸露处耐蚀性 2>3>4>1 熔接性 2>4>1>3 涂漆性 4>2>1>3 加工性 1>2>3>4 B: 所使用的底材 C (Cold rolled) : 冷轧 H (Hot rolled): 热轧 C: 底材的种类 C: 一般用
D: 抽模用 E: 深抽用 H: 一般硬质用 D: 后处理 M: 无处理 C: 普通烙酸处理---耐蚀性良好，颜色白色化 D: 厚烙酸处理---耐蚀性更好，颜色黄色化 P: 磷酸处理---涂装性良好 U: 有机耐指纹树脂处理(普通烙酸处理)--- ---耐蚀性良好，颜色白色化，耐指纹性很好 A: 有机耐指纹树脂处理(厚烙酸处理)---颜色黄色化，耐蚀性更好 FX: 无机耐指纹树脂处理---导电性 FS: 润滑性树脂处理---免用冲床油 E: 镀层厚 1- 4物理特性 膜厚---含镀锌层，烙酸盐层及有机化学薄膜层，最小之膜厚需0.00356mm以上. 测试方法有磁性测试(ASTM B499), 电量分析(ASTM B504), 显微镜观察（ASTM B487） 表面抗电阻---一般应该小于0.1欧姆/平方公分. 1- 5 盐雾试验----试片尺寸100mmX150mmX1.2mm, 试片需冲整捆或整叠铁材中取下，必须在镀烙酸盐后24小时，但不可超过72小时才可以用于测试，使用5%的盐水，用含盐的水汽充满箱子，试片垂直倒挂在箱子中48小时。 测试后试片的镀锌层不可全部流失，也不能看到底材或底材生锈，但是离切断层面6mm范围有生锈情况可以忽略。 1-7 镀锌钢板的一般问题点. 1. 白锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化锌为主要成分的白色粉末状的锈. (会导致产品质量劣化) 2. 红锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化铁为主要成分的红茶色粉末状的锈. 3. 烙酸不均匀---黄茶色的小岛形状或线形状的花纹。但耐蚀性没有问题。 4. 替代腐蚀保护---在锌面割伤而；露出钢板基体表面的情况下，我们也不必担心镀锌钢板切边生锈问题. 1-10 镀锌钢板之烤漆处理 1. 前处理 由于锌是一种高活性金属，在烤漆前需要适当的化学转化处理如磷酸盐处理。磷酸盐处理剂有两种，一种是处理铁的，一种是处理锌的。 2. 脱脂
发黑 钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发
黑和出现较晚的常温发黑两种。但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。目前小型机械设备多配件组合适用之，比如力缆车间的调节滑块组件和偏心调节架，都适用于表面发黑，还有铁路缆车间的铝带焊接架可选择发黑处理，不要因为表面刷漆而导致温度过高表面起皮等现象。 喷砂 喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂 吸入式喷砂原理图 、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。如光纤炉底板表面就需要喷砂处理，这样可以满足其在高温环境下表面的防腐蚀和耐高温的作用，增加其使用时间，另研发中心的铝板支架就是采用喷砂，使其表面的抗腐蚀与耐用功效达到最大化。 喷砂工艺与其它清理工艺（如酸洗，工具清理）相比有以下特点： 一、喷砂处理是最彻底、最通用、最迅速、效率最高的清理方法。 二、喷砂处理可以在不同粗糙度之间任意选择，而其它工艺是没办法实现这一点的。手工打磨可以打出毛面但速度太慢，化学溶剂清理则清理表面过于光滑不利于涂层粘接。 三、氮化用钢的作用 传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦是表面结晶产生防腐的基本元素之一。简单的来说，氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。目前针对集团内部常用此种方法处理的零件有齿轮，顶针头，轴承杆等。 四、钢性材料的物理与化学作用 1. 物理性能 (1)密度 (2) 熔点 (3) 导热性(4) 导电性 (5) 热膨胀性 2. 化学性能 (1) 耐腐蚀性 (2) 抗氧化性 (3) 化学稳定性 总结：材料的工艺性能是物理、化学和力学性能的综合，指的是材料对各种加工工艺的适应能力，它包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。工艺性能的好坏直接影响零件的加工质量和生产成本，所以它也是选材和制定零件加工工艺必须考虑的因素之一。
金属表面处理的种类 电镀 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离 子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度 不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀 能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电泳 电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到 阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。 电泳表面处理工艺的特点： 电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附 着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。电泳工艺优于其他 涂装工艺。 镀锌 镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作 用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热镀锌。 电镀与电泳的区别
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。 电泳:溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。 电泳又名——电着 (著)，泳漆，电沉积。 发黑 钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。 发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。 在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。在低温下（约3 50℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑处理。在兵器制造中，常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理。 采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。 发蓝（发黑）的操作流程： 工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。 所谓皂化，是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件。目的是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件的抗腐蚀能力。