新1第一章 现代表面工程技术
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现代表面工程技术什么是表面工程?表面工程是将材料的表面与基体一起作为一个系统进行设计,利用各类表面技术,使材料的表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。
第一章表面技术概论表面技术是直接与各类表面现象或者过程有关的,能为人类造福或者被人们利用的技术----宽广的技术领域。
一、使用表面技术的目的1、提高材料抵御环境作用能力。
2、给予材料表面功能特性。
3、实施特定的表面加工来制造构件、零部件与元器件。
途径:表面涂覆:各类涂层技术(电镀、化学镀、热渗镀、热喷涂、堆焊、化学转化膜、涂装、气相沉积、包箔、贴片)。
表面改性:喷丸强化、表面热处理、化学热处理、激光表面处理、电子束表面处理。
二、表面技术的分类1、按作用原理(1)原子沉积电镀、化学镀、物理、化学气相沉积(2)颗粒沉积热喷涂、搪瓷涂敷(3)整体覆盖包箔、贴片(4)表面改性2、按使用方法(1)电化学法电镀、电化学氧化(阳极氧化)(2)化学法化学转化膜、化学镀(3)真空法物理、化学气相沉积、离子注入(4)热加工法热浸镀、热喷涂、化学热处理、堆焊(5)其它方法涂装、机械镀、激光表面处理三、表面技术的应用1、广泛性与重要性(1)广泛性➢内容广➢基材广➢种类多遍及各行业,用于构件、零部件、元器件,效益巨大(2)重要性•改善耐腐蚀、磨损、氧化、疲劳断裂、辐照损伤•提高产品长期运行可靠性、稳固性•满足特殊要求(必不可少或者唯一途径)•生产各类新材料、新器件(在制备临界温度超导膜、金刚石膜、纳米多层膜、纳米粉末、纳米晶体材料、多孔硅中起关键作用;又是许多光学、微电子、磁性、化学、生物等功能器件研究与生产的基础)2、在结构材料及构件与零部件上的应用表面技术作用:防护、耐磨、强化、修复、装饰3、在功能材料与元器件上的应用制造装备中具特殊功能的核心部件。
表面技术可制备或者改进一系列功能材料及元器件物理特性:•光学反射镜材料,防眩零件•热学散热材料,耐热涂层,吸热材料•电学表面导电玻璃,绝缘涂层•磁学磁记录介质,电磁屏蔽材料,磁泡材料化学特性:分离膜材料4、在人类习惯、保护与优化环境方面的应用(1)净化大气原料、燃料→CO2、NO2、SO2措施:回收、分解方法:制备触媒载体(钯炭、铂炭、钌炭、铑炭)(2)净化水质制备膜材料,处理污水、化学提纯、水质软化、海水淡化(3)抗菌灭菌TiO2(粉状、粒状、薄膜状)可将污染物分解•当光照射半导体化合物时,并非任何波长的光都能被汲取与产生激发作用,只有能量E满足式(1)的光量子才能发挥作用。
现代表面工程技术的应用领域探索现代表面工程技术是一门涵盖了多个学科的领域,它涉及到材料科学、化学工程、物理学等多个领域,旨在改善材料表面的性能和功能。
在各个领域的应用中,现代表面工程技术能够提供许多新的解决方案和创新的设计。
首先,现代表面工程技术在航空航天领域有着广泛的应用。
航空器需要经受极端的工作环境,如高温、高压、辐射等。
现代表面工程技术可以用于开发高温耐热涂层,提高航空器材料的抗氧化性能、耐磨性和防腐蚀性能,从而延长其使用寿命。
例如,钨合金被广泛应用于火箭喷嘴和探测器的制造中,钢基高温合金在发动机和燃气轮机中使用。
其次,现代表面工程技术在能源领域也有着重要的应用。
提高能源利用效率和降低能源消耗是当今社会面临的重要挑战。
现代表面工程技术可以开发高效的光伏电池、太阳能集热器和催化剂,用于能源收集和转化过程中。
例如,染料敏化太阳能电池利用表面工程技术制备的纳米材料来提高光电转换效率。
此外,热障涂层和摩擦副涂层可以提高热电站和工业设备的热效率,减少能源浪费。
再次,现代表面工程技术在医疗领域也有广泛的应用。
医疗器械和生物材料需要与人体组织相容,并具有良好的生物相容性和抗菌性能。
现代表面工程技术可以改善医疗器械的摩擦和磨损性能,减少对人体组织的刺激。
例如,钛合金表面的生物陶瓷涂层可以增加假体和骨骼之间的接触面积,提高骨接合力。
此外,生物可降解材料和纳米生物传感器也可以通过表面工程技术制备,用于医学诊断和治疗。
此外,现代表面工程技术在电子和信息技术领域也有着重要的应用。
电子器件的性能和功能往往受到材料表面的限制。
现代表面工程技术可以制备具有特定电学、光学和磁学性能的材料,用于电子器件、显示屏和传感器的制造。
例如,表面工程技术可以通过微纳米加工和薄膜沉积,制备高精度的电路和功能纳米结构。
此外,表面工程技术还可以开发光学涂层、导电薄膜和电子陶瓷材料,用于光电器件、传感器和通信设备。
总之,现代表面工程技术的应用领域非常广泛,涉及到航空航天、能源、医疗和电子等多个领域。
现代表面工程技术课件 (一)现代表面工程技术是一门近年来发展迅速的技术,它在各个领域的应用也越来越广泛。
现代表面工程技术课件则是这门技术的学习、研究必须要掌握的知识点。
在本文中,我们将全面地探讨现代表面工程技术课件。
一、现代表面工程技术的定义现代表面工程技术指的是运用各种化学、物理和机械手段,对材料表面进行处理和改性的技术。
其目的是改善材料表面的性能,如提高防腐、耐磨、抗氧化等性能,以及增加材料的功能性等。
二、现代表面工程技术的分类现代表面工程技术可以分为三类:化学表面处理技术、物理表面处理技术和机械表面处理技术。
1、化学表面处理技术:主要是利用各种化学反应来改变材料表面的组成和结构,以达到改善材料表面性能的目的。
常见的化学表面处理技术有镀金、镀银、镀铬、陶瓷涂层、涂料等。
2、物理表面处理技术:主要使用物理手段来改变材料表面的性质,如物理气相沉积、离子注入、热喷涂等。
这些技术可用于提高材料的耐热性、耐磨性等方面,也可以使材料表面具有光泽、颜色等多样化效果。
3、机械表面处理技术:利用机械力学原理,通过磨、打、滚、切、刻等手段对材料表面进行加工改变。
这些机械处理手段可以用于改善材料表面的平整度、平滑度、粗糙度等性能。
三、现代表面工程技术的应用领域现代表面工程技术广泛应用于各个领域。
以汽车工业为例,现代汽车的车身、底盘、发动机等部位均采用了表面工程技术进行处理,以求提高汽车的耐用性、安全性等方面的性能。
另外,在航空、机械、建筑、家电等领域,现代表面工程技术的应用也越来越广泛。
四、现代表面工程技术课件的重要性现代表面工程技术课件是学习和研究现代表面工程技术必须要掌握的知识点。
由于这门技术的发展迅速,它的知识点也越来越多,难度也越来越大,因此,现代表面工程技术课件对于学习者的学习和研究都有着至关重要的作用。
总之,现代表面工程技术课件是现代表面工程技术的重要组成部分。
了解和掌握这门技术的课件可以帮助学习者更好地理解和掌握现代表面工程技术的相关知识,从而为更好地应用这门技术提供必要的支持。
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。
现代表⾯技术现代表⾯技术表⾯⼯程技术是表⾯处理表⾯涂镀层及表⾯改性的总称表⾯⼯程技术是运⽤各种物理化学和机械⼯艺过程来改变基材表⾯的形态化学成分组织结构或应⼒状态⽽使其具有某种特殊性能,从⽽满⾜特定的使⽤要求[3]徐晋勇,张健全,⾼清.现代先进表⾯技术的发展及应⽤[N].电⼦⼯艺技术.2006,27(3)表⾯技术的应⽤所包含的内容⼗分⼴泛,可以⽤于耐蚀、耐磨、修复、强化、装饰等。
也可以是在光、电、磁、声、热、化学、⽣物等⽅⾯的应⽤。
表⾯处理技术是⽤以改变材料表⾯特性,达到预防腐蚀⽬的的技术。
按具体表⾯技术⽅法分类:表⾯热处理、化学热处理、物理⽓相沉积、化学⽓相沉积、⾼能束强化、涂料与涂装、热喷涂与堆焊、电镀、化学镀、热浸镀、转化膜等表⾯⼯程技术的任务:1.提⾼⾦属材料抵御环境作⽤的能⼒2.根据需要,赋予材料及其制品表⾯⼒学性能、物理功能和多种特殊功能、声光磁电转换及存储记忆的功能;制造特殊新型材料及复层⾦属板材。
3.赋予⾦属或⾮⾦属制品表⾯光泽的⾊彩、图纹、优美外观。
4.实现特定的表⾯加⼯来制造构件、零件和元器件等。
5.修复磨损或腐蚀损坏的零件;挽救加⼯超差的产品,实现再制造⼯程。
6.开发新的表⾯⼯程技术,技术概念电镀:利⽤电解作⽤,使具有导电性能的⼯件表⾯作为阴极与电解质溶液接触,通过外电流作⽤,在⼯件表⾯沉积与基体牢固结合的镀覆层。
该镀覆层主要是各种⾦属和合⾦。
化学镀:是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。
⼯件可以是⾦属也可以是⾮⾦属。
镀覆层主要是⾦属和合⾦。
涂装: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。
涂料为有机混合物,可涂装在各种⾦属、陶瓷、塑料、⽊材、⽔泥、玻璃制品上。
⽓相沉积:在⾦属或⾮⾦属材料基体表⾯牢固沉积同类或异类⾦属或⾮⾦属及其化合物,以改善原材料基体的物理和化学性能或获得新材料的⽅法。
{技术管理套表}现代表面技术现代表面技术表面工程技术是表面处理表面涂镀层及表面改性的总称表面工程技术是运用各种物理化学和机械工艺过程来改变基材表面的形态化学成分组织结构或应力状态而使其具有某种特殊性能,从而满足特定的使用要求[3]徐晋勇,张健全,高清.现代先进表面技术的发展及应用[N].电子工艺技术.2006,27(3)表面技术的应用所包含的内容十分广泛,可以用于耐蚀、耐磨、修复、强化、装饰等。
也可以是在光、电、磁、声、热、化学、生物等方面的应用。
表面处理技术是用以改变材料表面特性,达到预防腐蚀目的的技术。
按具体表面技术方法分类:表面热处理、化学热处理、物理气相沉积、化学气相沉积、高能束强化、涂料与涂装、热喷涂与堆焊、电镀、化学镀、热浸镀、转化膜等表面工程技术的任务:1.提高金属材料抵御环境作用的能力2.根据需要,赋予材料及其制品表面力学性能、物理功能和多种特殊功能、声光磁电转换及存储记忆的功能;制造特殊新型材料及复层金属板材。
3.赋予金属或非金属制品表面光泽的色彩、图纹、优美外观。
4.实现特定的表面加工来制造构件、零件和元器件等。
5.修复磨损或腐蚀损坏的零件;挽救加工超差的产品,实现再制造工程。
6.开发新的表面工程技术,技术概念电镀:利用电解作用,使具有导电性能的工件表面作为阴极与电解质溶液接触,通过外电流作用,在工件表面沉积与基体牢固结合的镀覆层。
该镀覆层主要是各种金属和合金。
化学镀:是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。
工件可以是金属也可以是非金属。
镀覆层主要是金属和合金。
涂装: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。
涂料为有机混合物,可涂装在各种金属、陶瓷、塑料、木材、水泥、玻璃制品上。
气相沉积:在金属或非金属材料基体表面牢固沉积同类或异类金属或非金属及其化合物,以改善原材料基体的物理和化学性能或获得新材料的方法。