材料科学现代表面工程学导论热浸镀
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1.电镀:是利用电解作用,即把具有导电性能的工件表面与电解质溶液接触,并作为阴极,通过外电流的作用,在工件表面沉积与基体牢固结合的镀覆层。
2.电刷镀:是电镀的一种特殊方法,又称接触镀、选择镀、涂镀、无槽电镀等。
其设备主要由电源、刷镀工具(镀笔)和辅助设备(泵、旋转设备等)组成,是在阳极表面裹上棉花或涤纶棉絮等吸水材料,使其吸饱镀液,然后在作为阴极的零件上往复运动,使镀层牢固沉积在工件表面上。
3.化学镀:又称“不通电”镀,即在无外电流通过的情况下,利用还原剂将电解质溶液中的金属离子化学还原在呈活性催化的工件表面,沉积出与基体牢固结合的镀覆层。
4.涂装:它是用一定的方法将涂料涂覆于工件表面而形成涂膜的全过程。
涂料(或称漆)为有机混合物,一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂组成5.粘结它是用粘结剂将各种材料或制件连结成为一个牢固整体的方法,称为粘结或粘合。
粘结剂有天然胶粘剂和合成胶粘剂6.堆焊:它是在金属零件表面或边缘,熔焊上耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层,修复外形不合格的金属零件及产品,提高使用寿命,降低生产成本,或者用它制造双金属零部件。
7.熔结:它与堆焊相似,也是在材料或工件表面熔敷金属涂层,但用的涂敷金属是一些以铁、镍、钻为基,含有强脱氧元素珊和硅面具有自熔性和熔点低于基体的自熔性合金,所用的工艺是真空熔敷、激光熔敷和喷熔涂敷等。
8.热喷涂:它是将金属、合金、金属陶瓷材料加热到熔融或部分熔融,以高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面,形成牢固的涂覆层。
热喷涂的方法有多种,按热源可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂(超音速喷涂)和爆炸喷涂等。
经热喷涂的工件具有耐磨、耐热、耐蚀等功能。
9.塑料粉末涂敷:利用塑料具有耐蚀、绝缘、美观等特点,将各种添加了防老化剂、流平剂、增韧剂、固化剂、颜料、填料等的粉末塑料,通过一定的方法,牢固地徐敷在工件表面,主要起保护和装饰的作用。
10.电火花涂敷:这是一种直接利用电能的高密度能量对金属表面进行徐敷处理的工艺,即通过电极材料与金属零部件表而的火花放电作用,把作为火花放电极的导电材料(如WC、nC)熔渗于表面层,从而形成含电极材料的合金化涂层,提高工件表层的性能,面工件内部组织和性能不改变。
第一章表面技术概论1.表面技术:通过对材料基体表面加涂层或改变表面形貌、化学组成、相组成、微观结构、缺陷状态,达到提高材料抵御环境作用能力或赋予材料表面某种功能特性的工艺技术。
2.使用表面技术的目的:(1)提高材料抵御环境作用能力。
(2)赋予材料表面某种功能特性。
(3)实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等。
3.理想表面:没有杂质的单晶,作为零级近似可将表面看作一个理想表面,从理论上看,它是结构完整的二位点阵平面。
(实际不存在)清洁界面:经过注入粒子轰击、高温脱附等特殊处理后保持在6-10Pa超高10~9-真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方法探测的表面。
实际表面:暴露在未加控制的大气环境中的固体表面,或经过一定加工处理,保持在常温常压下的表面。
4.①弛豫:表面最外层与次外层原子之间的距离不用于体内原子间距。
②重构:表面原子的平移对称性与体内显著不同,位置变动大。
③偏析:表面原子从体内分凝出来。
④化学吸附:外来原子以化学键结合吸附于表面。
⑤化合物:外来原子进入表面,并与表面原子键合成化合物。
⑥台阶:表面不是原子结构的平坦,形成了台阶。
5.物理/化学吸附:第三章电镀与化学镀1.电镀:指在含有预镀金属的盐类溶液中,以被镀金属为阴极,经电解作用,使镀液中预镀金属阳离子在基体表面沉积出来,形成镀层的一种表面加工方法。
2.镀层分类:①使用性能:防护性镀层、防护-装饰性镀层、装饰性镀层、耐磨和减磨镀层、电性能镀层。
②电化学性质:阳极性镀层、阴极性镀层。
③镀层组合:单层、多层、复合层镀层。
④镀层成分:单一金属、合金、复合。
3.金属电镀基本步骤:①液相传质: 镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向阴极界面迁移,到达阴极的双电层溶液一侧。
②电化学反应:水化金属离子或络离子通过双电层,并去掉它周围的水化分子或配位体层,从阴极上得到电子生成金属原子(吸附原子)。
③电结晶:金属原子沿金属表面扩散到达结晶生长点,以金属原子态排列在晶格内,形成镀层。
现代表面技术钱苗根,姚寿山,张少宗编著第一章表面技术概论1.表面技术的主要提高路径:施加各种覆盖层(电镀,化学镀,涂装,粘结,堆焊,熔结,热喷涂,塑料粉末涂覆,热浸镀,真空蒸镀,溅射镀,离子镀,化学气相沉积,分子束外延,离子束合成薄膜技术等)和表面改性技术(喷丸强化,表面热处理,化学热处理,等离子扩渗处理,激光表面处理,电子束表面处理,高密度太阳能表面处理,离子注入表面改性等)。
第二章表面科学的某些基本概念和理论1.固体材料的界面有三种:表面(固体材料与气体或液体的分界面);晶界,或亚晶界(多晶材料内部成分、结构相同而取向不同晶粒或亚晶之间的界面);相界(固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面)2.表面的两种对象:清洁表面(是指不存在任何污染的化学纯表面,即不存在吸附、催化反应或杂质扩散等一系列物理、化学效应的表面)、实际表面(暴露在未加控制的大气环境中的固体表面,或者经过一定加工处理保持在常温和常压下的表面)。
3.清洁表面在几个原子层范围内的偏离三维周期性结构的主要特征有:表面弛豫、表面重构和表面台阶结构。
4.实际表面的一些重要情况:①表面粗糙度,是指加工表面上具有较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状特征;②贝尔比层和残余应力,具有较高的耐磨性和耐蚀性;③表面氧化和吸附、沾污,吸附有物理和化学吸附。
第三章电镀和化学镀1.电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中,以被镀基体金属为阴极,通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来,形成镀层的一种表面加工方法。
2.电镀液的组成及作用:主盐,提供金属离子;络合剂,形成络合物,提高阳极开始钝化电流密度;附加盐,提高电镀液的导电性;缓冲剂,稳定溶液酸碱度的物质;阳极活化剂,提高阳极开始钝化的电流密度,从而保证阳极处于活化状态而能正常的溶解;添加剂,显著改善镀层的物质。
3.电镀溶液的分散能力是指电镀液中所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力,也称均镀能力;镀液的分散能力越好,在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度就越均匀。
1.使用表面技术的目的?(1)提高材料抵御环境作用能力。
(2)赋予材料表面某种功能特性。
包括光、电、磁、热、声、吸附、分离等等各种物理和化学性能。
(3)实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件。
2 按学科特点将表面技术大致划分为三个方面1)表面合金化:包括喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等。
2)表面覆层与覆膜技术:包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。
3)表面组织转化技术:包括激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压等表面加工硬化技术。
3.表面技术:表面技术主要通过表面涂覆和表面改性技术来提高材料抵御环境作用能力和赋予材料表面某种功能特性。
表面涂覆:主要采用各种涂层技术。
表面改性技术:用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。
4.表面粗糙度常采用如下方法表示,请用线段连接相应的采示符号。
轮廓算术平均偏差: R a微观不平度+点高度R z轮廓最大高度R y5电镀的基本原理及其分类?电镀是指在直流电的作用下,电解液中的金属离子还原,并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。
电解液主要是水溶液,也有有机溶液和熔融盐。
从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电镀,从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。
6.电沉积的基本条件金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时,原则上,只要电极电位足够负,任何金属离子都可能在阴极上还原,实现电沉积。
但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子,使得一些还原电位很负的金属离子实际上不可能实现沉积过程。
所以金属离子在水溶液中能否还原,不仅决定于其本身的电化学性质,还决定于金属的还原电位与氢还原电位的相对大小。
若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负,则电极上大量析氢,金属沉积极少。
7.合金共沉积的条件?两种金属离子共沉积除需具备单金属沉积的基本条件外,还应具备以下两个基本条件:①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。