材料力学的基本知识与基本原理

目 录

1．电镀的定义和分类

1-1．电镀的定义

1-2．电镀的分类

1-3．电镀的常见工艺过程

2．常见电镀效果的介绍

2-1．高光电镀

2-2．亚光电镀

2-3．珍珠铬

2-4．蚀纹电镀

2-5．混合电镀

3．电镀件设计的常见要求

3-1．电镀件镀层厚度对配合尺寸的影响

3-2．电镀件变形的控制

3-3．局部电镀要求的实现

3-4．混合电镀效果对设计的要求

3-5．电镀效果对设计的影响

3-6．电镀成本的大致数据

1．电镀的定义和分类

1-1．电镀的定义

随着工业化生产的不断细分，新工艺新材料的不断涌现，在实际产品中得到应用的设计效果也日新月异，电镀是我们在设计中经常要涉及到的一种工艺，而电镀效果是我们使用时间较长，工艺也较为成熟的一种效果，对于这种工艺的应用在我们的产品上已经非常多，我们希望通过总结我们已有的经验作一些设计的参考性文件，可以更好的将电镀效果应用在我们的设计上，也更合理的应用在我们的设计上，可以为以后的工作带来一些方便。通过这种工艺的处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光，亚光等，搭配不同的效果构成产品的效果的差异性，通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。

1-1-1． 电镀的定义

电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程，就叫电镀。简单的理解，是物理和化学的变化或结合。

力知识点

一、力的概念：

1、力是物体对物体的作用。

物理学中，通常把物体间的推、拉、提、压、吸引、排斥等都叫做力的作用。物体间里的作用方式有两种：一种是直接接触而产生的力，如物体间的推、拉、提、压等；另一种是物体间不直接接触而产生的力，如物体间的吸引、排斥等。

2、物体间力的作用是相互的。

一个物体对另一个物体施加力的同时，另一个物体也对这个物体施加力。换句话说，产生力的物体，即是施礼物体，同时也是受力物体。也就是说要产生力，必须有两个物体：施力物体和受力物体。

3、力的作用效果：一是力可以使物体的形状发生改变；二是力可以使物体的运动状态（运动方向和速度大小）发生改变。

二、力的描述：

1、力的三要素：力所产生的作用效果与力的大小、方向和作用点都有关系，所以我们把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。

2、力的单位：牛顿（简称牛），用字母N来表示。1N的力大约是我们用手托起两个鸡蛋所用的力。

3、力的图示法：用一根带箭头的线段把力的三要素表示出来，就是力的图示法。

力的示意图：在受力物体上沿着力的方向画一条线段，在线段的末端画一个箭头来表示力的方向，这种表示力的形式叫做力的示意图。

三、弹簧测力计：

1、测量力的大小的工具叫测力计。实验室中常用的测力计叫做弹簧测力计。弹簧测力计主要是由弹簧、刻度盘、指针组成的。

2、工作原理：弹簧在一定的弹性限度范围内，弹簧伸长的长度跟所受到的拉力成正比，因此弹簧测力计刻度盘上刻度线的分布是均匀的。

四、弹力：

1、弹性：物体受到力的作用时会发生形变，不受力时又能恢复到原来的形状，这种特性叫做弹性。

2、物体在弹性范围内发生的形变叫做弹性形变。

3、弹力：因物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力。

五、重力：

1、定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。重力的施力物体是地球

2、重力的三要素：

①重力的大小：物体所受重力的大小跟物体的质量成正比，比值用g来表示，g＝9.8N／kg?

1、 什么是永磁材料的磁性能，它包括哪些指标？

永磁材料的主要磁性能指标是：剩磁(Jr, Br)、矫顽力(bHc)、内禀矫顽力(jHc)、磁能积(BH)m。我们通常所说的永磁材料的磁性能，指的就是这四项。永磁材料的其它磁性能指标还有：居里温度(Tc)、可工作温度(Tw)、剩磁及内禀矫顽力的温度系数(Brθ, jHcθ)、回复导磁率(μrec.)、退磁曲线方形度( Hk/ jHc)、高温减磁性能以及磁性能的均一性等。

除磁性能外，永磁材料的物理性能还包括密度、电导率、热导率、热膨胀系数等；机械性能则包括维氏硬度、抗压（拉）强度、冲击韧性等。此外，永磁材料的性能指标中还有重要的一项，就是表面状态及其耐腐蚀性能。

2、 什么叫磁场强度(H)？

1820年，丹麦科学家奥斯特(H. C. Oersted)发现通有电流的导线可以使其附近的磁针发生偏转，从而揭示了电与磁的基本关系，诞生了电磁学。实践表明：通有电流的无限长导线在其周围所产生的磁场强弱与电流的大小成正比，与离开导线的距离成反比。定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线1/2π米远处的磁场强度为1A/m(安/米，国际单位制SI)；在CGS单位制(厘米-克-秒)中，为纪念奥斯特对电磁学的贡献，定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线0.2厘米远处磁场强度为1Oe（奥斯特），1Oe=1/(4π×10³) A/m。磁场强度通常用H表示。

3、 什么叫磁极化强度(J)，什么叫磁化强度(M)，二者有何区别？

现代磁学研究表明：一切磁现象都起源于电流。磁性材料也不例外，其铁磁现象是起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流，亦称分子电流。这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应，所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。定义在真空中每单位外磁场对一个磁偶极子产生的最大力矩为磁偶极矩pm，每单位材料体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度J，其单位为T（特斯拉，在CGS单位制中，J的单位为Gs，1T=10000Gs）。

1 扩散基本知识

一、半导体基本知识

太阳电池是用半导体材料硅做成的。容易导电的是导体，不易导电的是绝缘体，即不像导体那样容易导电又不像绝缘体那样不容易导电的物体叫半导体，譬如：锗、硅、砷化缘等。

世界上的物体都是由原子构成的，从原子排列的形式来看，可以把物体分成2大类，晶体和非晶体。晶体通常都有特殊的外形，它内部的原子按照一定的规律整齐地排列着；非晶体内部原子排列乱七八糟，没有规则；大多数半导体都是晶体。半导体材料硅是原子共价晶体，在晶体中，相邻原子之间是以共用电子结合起来的。硅是第四族元素，硅原子的电子层结构为2、8、4，它的最外层的四个电子是价电子。因此每个硅原子又分别与相邻的四个原子形成四个共价键，每个共价键都是相邻的两个原子分别提供一个价电子所组成的。

如果硅晶体纯度很高，不含别的杂质元素，而且晶体结构很完美，没有缺陷，这种半导体叫本征半导体，而且是单晶体。而多晶体是由许多小晶粒聚合起来组成的，每一晶体又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但在一块晶体中，各个晶粒的取向（方向）彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列，所以总的来看，原子的排列是杂乱无章的，这样的晶体，我们叫它多晶体。

半导体有很特别的性质：导电能力在不同的情况下会有非常大的差别。光照、温度变化、适当掺杂都会使半导体的导电能力显著增强，尤其利用掺杂的方法可以制造出五花八门的半导体器件。但掺杂是有选择的，只有加入一定种类和数量的杂质才能符合我们的要求。

我们重点看一下硼和磷这两种杂质元素。硼是第三族主族元素，硼原子的电子层结构为2、3，由于硼原子的最外电子层只有三个电子，比硅原子缺少一个最外层电子，因此当硼原子的三个最外层价电子与周围最邻近的三个硅原子的价电子结合成共价键时，在与第四个最邻近的硅原子方向留下一个空位。这个空位叫空穴，它可以接受从邻近硅原子上跳来的电子，形成电子的流动，参与导电。硼原子在硅晶体中起着接受电子的作用，所以叫硼原子为受主型杂质。掺有受主型杂质的半导体，其导电率主要是由空穴决定的，这种半导体又叫空穴型或P型半导体。