材料表面技术及其应用手册

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目 录

本手册编撰专家名单

本书涉及的有关物理化学的量与单位符号

前言

第1章 概论

1固体材料及其表面

1.1固体材料

1.2固体材料的表面

1.3表面分析

1.4表面科学

2表面技术及检测

2.1表面技术

2.2表面检测

3表面技术的应用

3.1表面技术应用的广泛性和重要性

3.2表面技术的应用概况

参考文献

第1篇 腐蚀与防护

第2章 金属腐蚀原理与腐蚀形态

1腐蚀电池

1.1异金属电池

1.2浓差电池

2影响腐蚀速度的因素

2.1腐蚀速度的表示方法

2.2冶金因素的影响

2.3环境因素的影响

2.4力学因素的影响

3腐蚀的主要形态及金属的防护

3.1均匀腐蚀及防护

3.2点蚀及防护

3.3缝隙腐蚀及防护

3.4晶间腐蚀及控制

3.5应力腐蚀开裂及控制

3.6腐蚀疲劳及防止

3.7磨损腐蚀及防止

参考文献

第3章 缓蚀剂保护

1缓蚀剂保护原理

1.1缓蚀剂的定义、发展历史与特点

1.2缓蚀效率

1.3缓蚀剂的作用特征及其分类

2水溶性缓蚀剂及防锈水

2.1国内外常用的水溶性缓蚀剂

2.2防锈水

3油溶性缓蚀剂及防锈油脂

3.1油溶性缓蚀剂分类

3.2常用的油溶性缓蚀剂

3.3防锈油脂

4工业冷却水系统缓蚀剂

4.1工业冷却水系统与冷却水缓蚀剂

4.2工业冷却水系统缓蚀剂简介

5酸洗与酸化缓蚀剂

5.1酸洗缓蚀剂

5.2石油油（气）井酸化缓蚀剂

参考文献

第4章 电化学保护

1电化学保护原理

1.1阴极保护原理

1.2阳极保护原理

2阴极保护技术与应用

2.1牺牲阳极阴极保护

2.2外加电流阴极保护

2.3阴极保护系统的测量与监控

2.4阴极保护的应用

3阳极保护技术与应用

3.1阳极保护系统

3.2阳极保护系统的设计、安装、操作

及维护

3.3阳极保护的应用

参考文献

第2篇 金属的清洗

第5章 金属的脱脂和清洗

1金属表面油污的种类

2金属的溶剂清洗

2.1溶剂冷清洗

2.2溶剂的蒸气清洗

2.3溶剂的回收

2.4溶剂清洗的安全操作

3乳化液清洗

3.1乳化清洗液的组成和分类

3.2乳化清洗的应用

3.3乳化清洗工艺

3.4乳化清洗的安全操作

4碱清洗

4.1碱清洗的机理

4.2碱清洗液的组成

4.3碱清洗的操作方法

4.4碱清洗的工艺条件

5电解清洗

5.1电解清洗的机理

5.2电解清洗剂的组成

5.3清洁程度的测定

5.4电解清洗的安全操作

参考文献

第6章 金属的除锈和酸洗

1喷射磨料除锈

1.1喷射磨料除锈工艺

1.2钢材表面除锈等级

2酸洗

2.1钢铁材料的酸洗

2.2有色金属的酸洗

参考文献

第3篇 电镀和化学镀

第7章 普通电镀

1镀铜

1.1用途、分类及不同类型镀铜溶液

的比较

1.2氰化镀铜

1.3酸性镀铜

1.4焦磷酸盐镀铜

2镀镍

2.1用途、分类及不同类型镀镍溶液

的比较

2.2防护装饰性镀镍

2.3功能性镀镍

2.4镀镍的质量控制

3镀铬

3.1用途、分类及不同类型镀铬溶液

的比较

3.2六价铬镀铬

3.3六价铬镀液的维护和工艺上

的注意点

3.4特殊的镀铬工艺

4镀锌

4.1用途、分类及不同类型镀锌工艺

的比较

4.2各类镀锌工艺

4.3各类镀锌溶液中杂质的影响与

去除方法

4.4镀锌层的钝化

5镀镉

5.1镉镀层的性能及用途

5.2各类镀锡工艺

6镀锡

6.1用途、分类及不同类型镀锡溶液

的比较

6.2硫酸盐镀锡

6.3氟硼酸盐镀锡

6.4碱性镀锡

7镀铅

7.1铅的性质与用途

7.2镀铅工艺

8镀铁

8.1镀铁的用途及分类

8.2各类镀铁工艺

参考文献

第8章 合金电镀

1合金镀层的分类及应用

2镀铜合金

2.1镀铜锌合金与仿金

2.2镀铜锡合金

3镀锡合金

3.1镀锡铅合金

3.2镀锡镍合金

3.3镀锡钴合金

4镀锌合金

4.1镀锌镍合金

4.2镀锌钴合金

4.3镀锌铁合金

4.4镀锡锌合金

5镀镍合金

5.1镀镍铁合金

5.2镀镍钴合金

参考文献

第9章 贵金属及其合金电镀

1镀金和金合金

1.1碱性氰化物镀金

1.2中性氰化物镀金

1.3酸性氰化物镀金

1.4亚硫酸盐镀金

2镀银

2.1氰化镀银工艺

2.2高速选择性镀银

2.3镀银后处理

3镀钯和钯镍合金

3.1电镀钯和钯镍合金工艺

3.2钯和钯镍合金镀液中各成分的作用

及工艺条件的控制

4镀铂

5镀铑

5.1镀铑工艺

5.2镀铑溶液的控制与维护

6镀�

7镀铟

7.1铟镀层的特点

7.2镀铟工艺

参考文献

第10章 特殊基材上电镀

1塑料电镀

1.1塑料电镀前预处理工艺

1.2塑料的化学镀和电镀工艺

2玻璃和陶瓷电镀

2.1化学镀法

2.2热扩散法…

3印刷电路板电镀

3.1印刷电路板的孔金属化

3.2印刷电路板电镀铜工艺

3.3印刷电路板电镀锡铅合金工艺

3.4印刷电路板插头镀硬金工艺

4铝及铝合金电镀

4.1铝及铝合金电镀前特殊预处理

4.2铝合金一步法电镀

5钛和钛合金电镀

5.1钛和钛合金电镀前特殊预处理

5.2钛和钛合金电镀后热处理

6不锈钢电镀

6.1不锈钢镀前化学浸蚀处理

6.2不锈钢镀前活化处理

6.3不锈钢镀前活化预镀一步法

7锌合金压铸件电镀

7.1锌合金压铸件电镀工艺过程

7.2锌合金压铸件镀前脱脂、浸

蚀工艺

7.3锌合金压铸件的活化和预镀

工艺

8铁基粉末冶金件电镀

8.1铁基粉末冶金件电镀工艺过程

8.2铁基粉末冶金件电镀前预处理

8.3铁基粉末冶金件电镀和镀后

处理

参考文献

第11章 电刷镀

1概述

2刷镀设备

2.1电源

2.2刷镀工具

2.3辅助设备

3刷镀溶液

4刷镀的工艺流程

5刷镀层的性能

6刷镀的有关参数及计算方法

参考文献

第12章 化学镀

1化学镀镍

1.1化学镀镍层的用途、组成和特性

1.2化学镀镍溶液的类型及特点

1.3化学镀镍磷合金工艺

1.4其它类型化学镀镍工艺

1.5不同金属基体材料上的化

学镀镍

1.6化学镀镍层的热处理

1.7不合格化学镀镍层的退除

2复合化学镀镍

2.1复合化学镀镍工艺

2.2复合化学镀镍溶液的控制和

维护

3化学镀铜

3.1单络合剂的化学镀铜工艺

3.2双络合剂的化学镀铜工艺

3.3化学镀铜溶液的配制、使用和

维护

4化学镀银

4.1化学镀银工艺

4.2化学镀银溶液的配制程序和

维护

5化学镀金

5.1置换法化学镀金工艺

5.2还原法化学镀金工艺

6化学镀钯及钯合金

6.1以肼或次磷酸钠为还原剂的化学镀

钯工艺

6.2以次磷酸钠为还原剂的化学镀Pd

―Ni合金工艺

6.3以次磷酸钠为还原剂的化学镀Pd

―Co合金工艺

7化学镀钻

7.1以次磷酸钠为还原剂的化学镀

钴工艺

7.2以硼化物为还原剂的化学镀钴

工艺

8化学镀锡和锡铅合金

参考文献

第13章 金属的化学氧化和磷化

1钢铁的化学氧化

1.1碱性化学氧化（发蓝）

1.2酸性化学氧化（常温发黑）

2不锈钢的化学氧化

2.1不锈钢化学氧化的预处理工艺

2.2不锈钢的钝化

2.3不锈钢黑色氧化

2.4不锈钢的彩色化学氧化（着色）

2.5不锈钢彩色化学氧化的后处理

工艺

3铝及铝合金的化学氧化

3.1碱性铬酸盐氧化

3.2酸性铬酸盐氧化

3.3阿洛丁（Alodine）氧化

4镁合金的化学氧化

4.1镁合金化学氧化溶液的配方

及工艺

4.2镁合金化学氧化溶液的维护 调整

及适用性

5铜和铜合金的化学氧化

5.1铜和铜合金的化学氧化溶液的配方

及工艺

5.2铜和铜合金的化学钝化处理

5.3铜和铜合金的化学着色工艺

6钢铁磷化

6.1磷化膜的组成、性质及用途

6.2磷化处理施工方法

6.3磷化溶液的组成及工艺条件

6.4磷化液的维护和工艺控制

6.5磷化后处理工艺

参考文献

第14章 铝和铝合金的阳极氧化

1铝和铝合金阳极氧化膜性质和

用途

1.1铝和铝合金阳极氧化膜的性质

1.2铝和铝合金阳极氧化膜的用途

2铝和铝合金的阳极氧化

2.1硫酸阳极氧化

2.2铬酸阳极氧化

2.3草酸阳极氧化

3铝和铝合金的特种阳极氧化

3.1硬质阳极氧化

3.2瓷质阳极氧化

3.3磷酸阳极氧化

4铝和铝合金阳极氧化后的着色

4.1化学染色

4.2电解着色

5铝和铝合金阳极氧化后的封闭

处理

5.1热水 蒸汽封闭法

5.2重铬酸盐封闭法

5.3水解盐封闭法

5.4常温封闭法

6铝和铝合金不合格阳极氧化膜

的退除

参考文献

第15章 电铸

1电铸的特征及电铸制品的应用

1.1电铸的优缺点

1.2电铸制品的应用

2电铸芯模材料及设计原则

2.1电铸芯模类型及材料的选择

2.2电铸芯模的设计原则

3电铸芯模的预处理

3.1金属芯模的预处理方法

3.2非金属芯模的预处理方法

4电铸镍

4.1瓦特型电铸镍工艺

4.2氨基磺酸盐电铸镍工艺

4.3高速电铸镍工艺

5电铸铜

5.1硫酸盐电铸铜工艺

5.2氟硼酸盐电铸铜工艺

6电铸铁

7电铸镍钻合金

8电铸时间、阴极电流密度与电铸镀

层厚度的关系

9电铸后处理

9.1电铸后脱模

9.2电铸件的加固

9.3电铸件的修饰

参考文献

第16章 电镀液和电镀层的性能测定

1电镀液性能的测定

1.1pH的测定

1.2赫尔槽试验

1.3电镀液整平性能的测定

1.4电镀液分散能力的测定

1.5电镀液覆盖能力的测定

1.6阴极电流效率的测定

1.7极化曲线的测量

2电镀层性能的测定

2.1镀层厚度的测定（GB6463）

2.2镀层的附着强度测试方法

（GB5270）

2.3硬度测试方法（GB9790）

2.4镀层耐蚀性的测定

第17章 电镀设备

1电镀生产的主要设备和基本

要求

2电镀槽及其辅助装置

2.1电镀槽的结构及其选用

2.2电镀槽的分类

2.3电镀槽材料的选择

3电镀挂具

3.1挂具的形式和使用的材料

3.2挂具材料的截面积计算

3.3挂具的使用要求

3.4挂具的绝缘

4电镀电源

4.1直流发电机组

4.2晶闸管整流器

4.3特殊波形装置

4.4直流配电装置和汇流排

4.5直流供电方式及线路

4.6电镀槽工作电压和电流的调节

4.7交流电源

5半自动和全自动电镀装置

5.1滚镀设备

5.2直线式电镀自动线

5.3环形电镀自动线

5.4线材和带材电镀自动线

6过滤设备

7通风设备

7.1抛磨光机的通风设备

7.2电镀槽的通风设备

参考文献

第18章 电镀的三废治理

1电镀三废治理的有关规定

1.1电镀废水

1.2电镀废气与粉尘

2电镀废水治理的主要方法

2.1含六价铬的废水的处理

2.2含镍废水的处理

2.3含氰废水的处理

2.4贵金属废水的处理

2.5含铜废水的处理

2.6含锌废水的处理

2.7酸碱废水的处理

2.8沉淀物的去除

3电镀废气和粉尘治理的主要

方法

3.1常用的气体净化设备

3.2铬酸废气的净化治理

3.3含氰废气的治理

3.4氮氧化物废气的治理

3.5酸雾及氯化物废气的治理

3.6粉尘的治理

4重金属污泥的利用

参考文献

第4篇 表面涂敷技术

第19章 涂料和涂装

1涂料组成、功能、分类和发

展趋势

1.1涂料的组成

1.2涂料的功能

1.3涂料的分类

1.4涂料的发展趋势

2涂装技术

2.1手工涂装

2.2浸涂、淋涂涂装

2.3非静电喷涂及应用

2.4静电涂装

2.5电泳

2.6粉末涂装

2.7辊涂

2.8干燥方法 涂层病态 施工安全

与防护

3各种底材用涂料和涂装技术

3.1金属用涂料和涂装技术

3.2木材用涂料和涂装技术

3.3塑料用涂料和涂装技术

3.4其它底材用涂料和涂装技术

4典型工业产品使用的涂料及施

工方案

5几种典型的特种涂料

参考文献

第20章 粘接

1粘接基本原理

2被粘材料的表面处理（预处理）

2.1一般处理

2.2物理方法处理

2.3化学方法处理

3胶粘剂

4胶粘剂在各行业中的应用

参考文献

第21章 堆焊

1堆焊材料的分类

2常用堆焊材料及堆焊工艺

2.1铁基堆焊材料及工艺

2.2镍基堆焊材料及工艺

2.3钴基堆焊材料及工艺

2.4铜基堆焊材料及工艺

2.5碳化钨堆焊材料及工艺

3堆焊材料的选择

4堆焊设备与方法的选择

4.1堆焊设备

4.2堆焊方法的选择

参考文献

第22章 熔结

1氧乙炔火焰粉末喷熔

1.1基本概念

1.2氧乙炔火焰粉末喷熔设备

1.3喷熔用合金粉末

1.4氧乙炔火焰粉末喷熔工艺

1.5喷熔层缺陷产生的原因及预防

2真空熔结

2.1基本概念

2.2涂层合金材料

2.3真空熔结合金涂层工艺

2.4真空熔结的涂层特性、功能

与应用

参考文献

第23章 热喷涂

1热喷涂原理

1.1喷涂涂层形成过程和涂层形成

原理

1.2涂层结构

1.3涂层结合机理

1.4涂层残余应力

2热喷涂的种类和特点

3热喷涂前的预处理

3.1基体表面的清洗、脱脂

3.2基体表面氧化膜的处理

3.3基体表面的粗化处理

3.4基体表面的预热处理

3.5非喷涂表面的保护

4热喷涂材料

4.1热喷涂线材

4.2热喷涂粉末

5热喷涂工艺及设备

5.1氧乙炔火焰喷涂与喷熔

5.2电弧线材喷涂

5.3等离子弧喷涂

5.4爆炸喷涂

5.5其它热喷涂方法

6热喷涂涂层后处理和涂层性能

的检验

6.1热喷涂涂层后处理

6.2热喷涂涂层性能的检验项目

6.3涂层与基体表面的结合强度

试验

6.4涂层自身粘结强度试验

6.5涂层孔隙率的测定

6.6涂层耐蚀性能试验

参考文献

第24章 电火花涂敷

1电火花涂敷原理和特点

1.1电火花涂敷工作原理

1.2电火花涂敷过程的分析

1.3电火花表面涂敷的特点

2电火花涂敷工艺及应用范围

2.1电火花涂敷应用范围

2.2电火花涂敷工艺方法

3电火花涂敷层的特性

3.1电火花涂敷层的形貌

3.2电火花涂敷层的金相组织

3.3电火花涂敷层的化学元素分布

3.4电火花涂敷层的结构

3.5电火花涂敷层的厚度

3.6电火花涂敷层的残余应力

3.7电火花涂敷层的性能

4电火花涂敷应用实例

4.1电火花模具涂敷

4.2电火花刀具涂敷

4.3电火花涂敷零部件

4.4磨损表面电火花修复

参考文献

第25章 热浸镀

1概述

1.1金属镀层的种类

1.2热浸镀工艺

1.3热镀的发展

2热镀锌

2.1锌对钢铁的保护作用

2.2锌和铁之间的反应

2.3热镀锌生产工艺

2.4带钢热镀锌生产技术的发展

2.5热镀锌钢板的应用

3热镀铝

3.1热镀铝镀层的形成

3.2影响铁铝合金层附着力的因素

3.3热镀铝工艺

3.4镀铝钢板的性能和用途

4热镀铅

4.1热镀铅镀层的形成

4.2热镀铅钢板生产工艺

4.3热镀铅－锡合金钢板产品

参考文献

第26章 搪瓷涂敷

1搪瓷的工艺和分类

1.1搪瓷工艺

1.2搪瓷的分类

2建筑搪瓷

2.1建筑用内外装饰钢板搪瓷墙

面板

2.2镀铝薄钢板搪瓷墙面板

3医用搪瓷

3.1搪瓷牙冠

3.2植入人体的搪瓷材料

4电子搪瓷基板

4.1电子搪瓷基板的制备工艺

4.2电子搪瓷基板的性能

4.3电子搪瓷基板的应用

5红外辐射搪瓷

5.1红外辐射搪瓷的制备

5.2红外辐射搪瓷的应用

6耐酸搪瓷（搪玻璃）

6.1耐酸搪瓷制品的基材及坯体的质

量要求

6.2耐酸搪瓷制品对搪瓷的质量

要求

6.3搪玻璃的制造工艺

6.4搪玻璃制品的耐腐蚀性能

6.5搪玻璃层表面局部破损时的

修补

7微晶搪瓷

7.1Li↓2O－Al↓2O↓3－SiO↓2系微晶搪瓷

7.2磨加微晶体的微晶搪瓷

7.3微晶搪瓷的应用

8高温搪瓷

8.1低碳钢用高温搪瓷

8.2不锈钢用高温搪瓷

8.3高温合金用高温搪瓷

9搪瓷工艺设备

9.1铁坯制作工艺设备

9.2瓷釉熔制及淬冷设备

9.3涂搪工艺设备

9.4搪瓷烧成工艺设备

参考文献

第27章 陶瓷涂敷

1陶瓷涂层的分类和选用涂层应考虑

的因素

1.1陶瓷涂层的分类

1.2选用涂层应考虑的因素

2陶瓷涂层的工艺及特点

2.1熔烧涂层工艺

2.2高温喷涂陶瓷涂层工艺

2.3热扩散涂层工艺

2.4低温烘烤陶瓷涂层工艺

2.5热解沉积涂层工艺

3陶瓷涂层的性能和用途

3.1高温喷涂陶瓷涂层的性能

和用途

3.2热扩散涂层的性能和用途

3.3低温烘烤陶瓷涂层的用途

参考文献

第28章 塑料涂敷

1概述

2塑料粉末涂料及涂敷方法的

分类

3塑料涂敷方法介绍

3.1静电喷涂法

3.2流动浸塑法

3.3静电流浸法

3.4挤压涂敷法

3.5分散液喷涂法

3.6粉末火焰喷涂法

3.7金属塑料复合膜粘贴法

3.8其它涂敷方法

4塑料涂敷层质量检验

参考文献

第29章 表面涂敷设备

1表面涂敷（装）的作用和应用

范围

2涂敷前的清理设备

2.1喷射式清理设备

2.2干法清理设备

2.3湿法清理设备

3喷敷设备

3.1涂敷工具及设备

3.2静电喷涂设备

3.3静电喷粉涂装设备

4电泳涂装及其设备

4.1电泳涂装种类

4.2电泳涂装特点

4.3电泳涂装工艺及设备

参考文献

第5篇 表面改性技术

第30章 喷丸强化

1概述

1.1喷丸在生产中的应用

1.2喷丸强化

1.3喷丸的其它方面的应用

2喷丸工艺参数

2.1喷丸强度测定

2.2表面覆盖率

3喷丸介质

3.1喷丸过程

3.2铸铁弹丸

3.3铸钢弹丸

3.4钢丝切割丸

3.5玻璃弹丸

3.6其它喷丸介质

3.7弹丸的选用

4喷丸设备

4.1叶轮式喷丸机

4.2气动式喷丸机

4.3其它喷丸设备

4.4喷丸机辅助装置

5受控喷丸基础

5.1喷丸表层的形貌和组织结构

5.2受控喷丸对材料力学性能的

影响

5.3喷丸表层残余应力场

5.4喷射特性对残余应力的影响

参考文献

第31章 机械零件的表层残余应力

1残余应力

1.1残余应力的平衡条件

1.2残余应力的性质

1.3残余应力的极限

1.4残余应力的分类

2残余应力的形成

2.1不均匀塑性变形引起的残余

应力

2.2温度差异引起的残余应力

2.3金属的相变应力

2.4化学成分差异引起的应力

3残余应力对机械零件性能的

影响

3.1残余应力对疲劳强度的影响

3.2残余应力对应力腐蚀的影响

3.3残余应力对加工精度的影响

3.4残余应力对尺寸稳定性的影响

4合理调整残余应力的表面处理

4.1表面热处理

4.2薄壳淬火

4.3应力淬火

4.4表面形变强化

5残余应力的测定

5.1应力松弛法测定残余应力

5.2X射线衍射法测定残余应力

5.3应力敏感性测残余应力

参考文献

第32章 钢的表面热处理

1感应加热表面热处理

1.1感应加热基本原理

1.2感应加热淬火的特点及基本

技术要求

1.3中、高频感应加热表面淬火

工艺

1.4感应器

1.5感应加热淬火件的回火

1.6工频感应加热表面淬火

1.7超高频冲击淬火及大功率脉冲

感应淬火

1.8感应加热淬火件的质量检验

1.9感应加热淬火件常见缺陷及

防止方法

2火焰加热表面淬火

2.1火焰加热的火焰特性

2.2火焰加热的供气装置

2.3火焰加热表面淬火方法

2.4火焰淬火喷嘴

2.5淬火工艺参数选择

2.6火焰淬火的质量检验

2.7火焰淬火的安全技术要求

3电解液淬火

4接触电阻加热淬火

5常见高、中频感应器的结构与实

际应用举例

参考文献

第33章 钢的化学热处理

1钢的渗碳

1.1渗碳用钢

1.2渗碳质量的技术要求

1.3常用渗碳钢的预备热处理 非渗

碳表面的防渗

1.4固体渗碳

1.5盐浴渗碳

1.6气体渗碳

1.7其它渗碳方法

1.8渗碳后的热处理

1.9渗碳件的质量检验

参考文献

第55章 表面技术在微电子器件和材

料上的应用

1表面技术对微电子技术发展的

重大影响

2薄膜元件及其电学性能

2.1无源薄膜元件

2.2有源薄膜元件

3微电子微细加工技术

3.1集成电路的制作

3.2微细加工技术

参考文献

作者简介

本手册是一部实用性工具书，全书共8篇55章。本书系统地介绍了各

类表面技术的特点、适用范围、技术路线及相关技术、典型设备和工艺、原

料、检验和发展趋势等，包括电镀、化学镀、涂敷、表面改性、气相沉积等；

本书所涉及的基体材料，除金属材料外，还有玻璃、陶瓷等无机非金属材料、

塑料等有机高分子材料以及复合材料等；表面技术的应用方面介绍了耐蚀

防腐、耐磨、修复、强化、装饰以及光、电、磁、声、热、化学和特殊机械

功能等领域。本手册可供机械、冶金、化学、电子、建筑、宇航、船舶、兵

器、能源、轻工、仪表、医疗等行业中从事研究、设计、制造等工作的人员

阅读，也可供技术、管理人员及大专院校有关专业师生参考。

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