现代表面技术概论

现代表面技术第一章表面技术概论第一节表面技术的涵义19世纪工业革命以来，材料品种日益繁多，为了适应高强度、高硬度和耐磨、耐高温、耐酸碱腐蚀等不同特殊要求，人们需要不断开发各种特殊的合金材料，但这些合金材料往往价格昂贵。

因此，人们试图采用各种表面技术对普通钢材表面进行加工，以改变其表面性能，使其适应复杂的工作环境。

另外，磨损、腐蚀等失效都是首先发生在材料表面，通过对材料表面进行有效处理，可以极大地提高材料寿命。

因此，迫切需要开发出各种行之有效的表面技术，正是基于这样的背景，逐步形成了一门新兴学科——表面工程学。

表面工程技术的发展始于20世纪60年代末，近30年来发展尤为迅速。

在传统的表面处理技术不断改进、不断完善的同时，又有科学技术逐渐渗透到该领域，各种表面技术相互融合，从而使现代表面技术进入了一个新的发展时期。

表面技术是一门博大精深、实用价值极高的技术。

材料科学所面临的若干艰巨任务，如要求材料硬而不脆、耐磨而易车削、质高而价廉等间题，通过表面技术在相当程度上都可迎刃而解。

除本文所提及的巨大作用外，用表面技术合成人工结构材料、复合材料及沉积非晶态涂层及制取复合涂层方面都显示了巨大的应用潜力。

表面技术是一项能使产品获得高附加值的技术。

英国产品每年靠表面技术估计增值100亿英镑，如果对表面技术进行全开发，有可能节省200。

万到400亿埃居(约200亿英镑)，可见表面技术对国民经济的巨大作用。

我国在湿法镀覆等方面取得了令人瞩目的成就，但在PVD和表面改性方面还有许多工作要做。

这一方面要靠广大科技人员的才智与努力，同时有关领导部门在设备资金投入上给予有力的支持也至关重要。

只有这样，我国的表面技术才能以新的面貌进入21世纪，全方位赶上和领先世界水平。

一、什么是表面技术从广义上讲，表面技术是直接与各种表面现象或过程有关的，能为人类造福或被人们利用的技术。

任何表面在通常情况下实际上都是界面。

两种不同相之间的交界，称为界面，在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象。

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。

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。

一、关于表面基础1.弛豫：表面上的原子相对于正常位置的上、下位移来降低体系能量，尤其是表面第一层原子与第二层之间位移（压缩或膨胀）最明显，越深入体内，此种位移迅速消失。

重构：在平行基底的表面上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调整。

2.表面能的产生表面能是因物质表面原子和内部原子排列差别引起的一种物理表现。

面心立方晶体的（111）面是密排面，体心立方晶体的（110）面是密排面，密排面的表面能最低（密排面原子的断键数最少）。

3.固体表面的吸附力（1）固体表面对气体的吸附分物理吸附和化学吸附。

区别：物理吸附无电子转移、无化学键的生成与破坏，无原子重排。

物理吸附不需要活化能，其吸附速率也不随温度升高而变快；化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质发生化学反应。

化学吸附需要活化能，其吸附速率随温度升高而变快。

（2）固体表面对溶液的吸附分为电解质吸附和非电解质吸附；溶液有溶质和溶剂，都可能被固体吸附，但被吸附的程度不同分为正吸附、负吸附。

（3）固体表面对液体的吸附力粘结力与液体表面张力计接触角的关系γs=γLcosθ+γsL当θ<90°时，为润湿。

θ越小，润湿性越大，液体在表面的展开能力越强。

当θ=0 °时，为完全润湿。

液体在表面完全铺展开来当θ>90 °时，为不润湿。

θ越大，润湿性越小，液体越不易铺展开，易收缩为球状。

当θ=180 °时，完全不润湿，为球状。

ISL=γL+γs-γsL=γL（1+cosθ）粘结力大小与液体表面张力γL及接触角θ有关。

θ愈小，则ISL越大，粘结越牢。

(钢与环氧树脂）4.实际晶体表面缺陷方式固体的实际表面是不规则和粗糙的，最重要的表现为表面粗糙度和微裂纹。

表面粗糙度：(1)使表面力场变得不均匀，其活性及其它表面性质也随之发生变化。

(2)直接影响固体表面积，内、外表面积比值以及相关的属性。

(3)与两种材料间的封接和结合界面间的啮合和结合强度有关。