表面处理技术手册

书籍目录

目 次

前 言

中国表面工程的发展（代序）

第1章 基本知识

1.1表面工程及表面处理技术的分类和

用途

1.1.1什么是表面工程

1.1.2表面处理技术分类

1.1.3表面技术应用

1.2表面涂覆层及处理方法标记符号

1.2.1表面涂覆层及处理方法标记

符号

1.2.2涂覆层表示方法举例

1.3金属涂（镀）层基本性能

1.3.1结合强度

1.3.2孔隙率及密度

1.3.3耐蚀性

1.3.4硬度

1.3.5电阻率

1.4金属的腐蚀与防护

1.4.1金属腐蚀与腐蚀分类

1.4.2腐蚀机理

1.4.3电极电位

1.4.4电位－PH图

1.4.5腐蚀速度

第2章 基体前处理

2.1表面整平

2.1.1磨光与抛光

2.1.2成批光饰

2.1.3其它机械整平方法

2.2除油

2.2.1有机溶剂除油

2.2.2化学除油

2.2.3电化学除油

2.2.4低温除油

2.2.5超声除油

2.2.6擦拭除油

2.2.7滚筒除油

2.3浸蚀

2.3.1浸蚀的分类

2.3.2常用浸蚀剂的作用

2.3.3浸蚀工艺

2.3.4弱浸蚀

2.3.5超声场内浸蚀

2.3.6浸蚀－除油联合处理

2.3.7工序间防锈

2.4电抛光与化学抛光

2.4.1电抛光

2.4.2化学抛光

第3章 电 镀

3.1电镀基础

3.1.1电镀原理

3.1.2电镀的结晶过程及影响电镀层

结晶粗细的因素

3.1.3分散能力和覆盖能力及影响

因素

3.1.4析氢对电镀过程的影响

3.1.5合金电镀

3.1.6阳极过程

3.1.7金属镀层的基本性能

3.2单金属电镀

3.2.1镀锌

3.2.2镀镉

3.2.3镀锡

3.2.4镀铜

3.2.5镀镍

3.2.6镀铬

3.2.7镀铅

3.2.8镀铁

3.3合金电镀

3.3.1镀铜合金

3.3.2镀锡合金

3.3.3镀镍合金

3.3.4镀锌合金

3.3.5镀多元合金

3.4稀贵金属电镀

3.4.1镀银

3.4.2镀金与金合金

3.4.3镀钯与钯镍合金

3.4.4其它稀贵金属的电镀

3.5特种电镀

3.5.1复合电镀

3.5.2塑料及其它非金属的电镀

3.5.3特种材料上的电镀

3.5.4刷镀与局部电镀

3.5.5双极性电镀

3.6有关电镀的国家标准目录

第4章 氧化、着色与染色

4.1钢铁的氧化

4.1.1钢铁氧化的实质

4.1.2氧化工艺流程

4.1.3溶液配制及工艺条件

4.1.4工艺操作中注意事项

4.1.5氧化膜常见缺陷及处理

4.1.6钢铁氧化应用

4.2铜及铜合金的氧化

4.2.1铜及铜合金氧化的实质

4.2.2氧化工艺流程

4.2.3溶液配制及工艺条件

4.2.4工艺操作中注意事项

4.2.5铜及铜合金氧化应用

4.3铜及铜合金的钝化

4.3.1钝化工艺流程

4.3.2钝化液化学成分及工艺条件

4.3.3工艺操作中注意事项

4.4铝及铝合金的氧化

4.4.1装饰性氧化

4.4.2硬质阳极氧化

4.4.3特种阳极氧化

4.5染色与着色

4.5.1着色方法分类及比较

4.5.2整体着色法（自然显色法）

4.5.3吸附着色法（化学着色法）

4.5.4电解着色法

4.6封闭处理

4.6.1热水封闭

4.6.2蒸汽封闭

4.6.3金属盐封闭

4.7铝及铝合金阳极氧化－着色阳极

氧化膜耐晒度的人造光加速试验

第5章 电 铸

5.1电铸原理、特点及应用

5.1.1电铸原理

5.1.2电铸特点

5.1.3电铸应用

5.2电铸芯模设计、类型及材料

5.2.1芯模设计

5.2.2芯模类型

5.2.3芯模材料

5.3电铸的前处理

5.3.1金属芯模表面剥离膜形成

5.3.2非导体芯模表面金属化

5.4电铸铜

5.4.1硫酸铜电铸

5.4.2氟硼酸电铸铜

5.5电铸镍

5.5.1电铸镍特点及种类

5.5.2瓦特型电铸镍

5.5.3氨基磺酸型电铸镍

5.5.4高速电铸镍

5.6电铸铁

5.6.1电铸铁特点

5.6.2电铸液

5.7电铸后处理

5.7.1脱模

5.7.2加固

5.8复合电铸

5.8.1概述

5.8.2复合电铸工艺

第6章 化学镀

6.1化学镀镍

6.1.1化学镀镍的原理

6.1.2化学镀镍层的性能

6.1.3化学镀镍的前处理

6.1.4化学镀镍的工艺条件及镀液的

配制

6.1.5工艺条件和溶液组成对化学镀

的影响

6.1.6化学镀层的用途

6.1.7镀液维护

6.1.8其它类型的化学镀镍工艺

6.1.9不良镀层的消除

6.1.10新技术

6.2化学镀铜

6.2.1化学镀铜溶液及工艺条件

6.2.2化学镀铜溶液中各组分的使用

和影响

6.2.3化学镀铜溶液的配制、使用和

维护

6.2.4化学镀铜装置

63化学镀金

6.3.1化学镀金的应用

6.3.2化学镀金的工艺

6.4化学镀银

6.4.1化学镀银的应用

6.4.2化学镀银溶液的配方和镀银

工艺

6.5化学镀钯

6.5.1用次磷酸盐作还原剂的溶液

成分和镀钯工艺

6.5.2用肼作还原剂的化学镀钯工艺

6.6化学镀钴

6.6.1用次磷酸钠作还原剂的化学

镀钴溶液及工艺

6.6.2用硼氢化物作还原剂的化学

镀钴溶液及工艺

6.6.3用二甲胺基硼烷作还原剂的

化学镀钴溶液及工艺

6.7化学镀的新技术发展

6.7.1化学镀铜研究动向

6.7.2化学镀镍研究动向

第7章 化学转换膜处理

7.1钢铁的磷化

7.1.1磷化原理

7.1.2磷化膜组成及性质

7.1.3钢铁磷化的用途

7.1.4磷化处理分类

7.1.5磷化液成分及工艺条件

7.1.6磷化工艺

7.1.7磷化工艺操作中注意事项

7.1.8磷化后处理

7.1.9磷化膜质量检验

7.1.10 磷化液总酸度及游离酸度

的测定

7.2钢铁的常温发蓝

7.2.1发蓝膜层构成

7.2.2常温发蓝液成分及工艺条件

7.3铝铬酸盐转化处理

7.3.1铝铬酸盐转化处理实质

7.3.2铬酸盐处理液

7.3.3金属的磷酸盐转化膜

7.4转化膜试验方法

7.4.1金属材料上的转化膜――单位

面积上膜层质量的测定――重

量法

7.4.2锌和镉上铬酸盐转化膜试验

方法

7.4.3电镀锌和电镀镉层的铬酸盐

转化膜

7.5钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件

7.6着色磷化膜

7.6.1化学着色工艺

7.6.2电化学着色工艺

7.6.3应用举例

第8章 热浸镀

8.1引言

8.1.1热浸镀原理

8.1.2热浸镀工艺种类

8.1.3热浸镀层的性能及应用

8.2热镀锡

8.2.1热镀锡原理

8.2.2热镀锡工艺

8.2.3热浸镀锡钢板性能及应用

8.2.4热浸镀锡钢板检验

8.3热浸镀锌

8.3.1热浸镀锌原理

8.3.2热浸镀锌工艺

8.3.3热镀锌钢材应用

8.3.4热镀锌涂层检测

8.3.5热镀锌标准

8.4热浸镀铝

8.4.1热镀铝原理

8.4.2热镀铝工艺

8.4.3热镀铝钢材应用

8.4.4热镀铝涂层检测

第9章 热喷涂

9.1热喷涂定义、分类及特点

9.1.1什么是热喷涂

9.1.2热喷涂分类

9.1.3热喷涂特点

9.2热喷涂原理、工艺及应用

9.2.1热喷涂原理及工艺

9.2.2热喷涂应用

9.3氧乙炔火焰喷涂

9.3.1喷涂与喷熔原理及特点

9.3.2重熔

9.3.3喷涂与喷熔设备

9.3.4喷涂用金属线材

9.3.5喷涂（熔）用金属粉末

9.3.6喷涂用非金属粉末

9.3.7喷涂用复合材料

9.3.8金属线材火焰喷涂工艺

9.3.9金属粉末火焰喷涂工艺

9.3.10火焰喷熔工艺

9.3.11塑料粉末火焰喷涂工艺

9.4超音速火焰喷涂及爆炸火焰喷涂

9.4.1超音速火焰喷涂原理

9.4.2超音速火焰喷涂设备种类及

涂层性能

9.4.3爆炸火焰喷涂原理

9.4.4爆炸火焰喷涂特点及应用

9.5电弧喷涂及线爆喷涂

9.5.1电弧喷涂原理

9.5.2电弧喷涂特点及应用

9.5.3电弧喷涂设备

9.5.4电弧喷涂工艺

9.5.5线爆喷涂

9.6等离子喷涂

9.6.1等离子喷涂原理及特点

9.6.2等离子喷涂设备

9.6.3等离子喷涂工艺

9.6.4等离子弧粉末堆焊

9.7涂层性能检测

9.7.1工艺性能检测

9.7.2物理及化学性能检测

9.8防腐蚀涂层

9.8.1大型钢结构金属喷涂长效

防腐

9.8.2电弧喷涂防腐

9.8.3实用工艺举例

9.9防磨损涂层

9.9.1模具喷熔修复

9.9.2曲轴氧－乙快火焰线材喷涂

修复工艺

9.9.3实用工艺举例

9.10特殊功能层及其它应用

9.10.1聚四氟基体锌铜复合涂层

9.10.2实用工艺举例

9.11 热喷涂单位简介

9.11.1北京工业大学科技总公司热

喷涂技术中心

9.11.2北京新迪表面技术工程有限

公司

第10章 涂料与涂装

10.1涂料组成

10.1.1成膜物质

10.1.2溶剂

10.1.3助剂

10.1.4颜料

10.2涂料的分类

10.2.1涂料分类原则

10.2.2涂料基础产品简介

10.3涂料的性质

10.3.1油脂涂料

10.3.2天然树脂涂料

10.3.3酚醛树脂涂料

10.3.4沥青涂料

10.3.5醇酸树脂涂料

10.3.6氨基树脂涂料

10.3.7硝基涂料

10.3.8乙烯树脂涂料

10.3.9丙烯酸树脂涂料

10.3.10 聚酯树脂涂料

10.3.11环氧树脂涂料

10.3.12聚氨酯涂料

10.3.13常用涂料举例

10.4工件涂装前表面预处理

10.4.1钢铁表面预处理

10.4.2木材表面预处理

10.4.3塑料表面预处理

10.5涂装工艺

10.5.1涂装工艺分类

10.5.2高压无气喷涂

10.5.3电泳

10.5.4静电喷漆

10.5.5静电喷粉

10.6埋地钢质管道防腐

10.6.1一般规定

10.6.2环氧煤沥青防腐层

10.7输水管道水泥砂浆衬里

10.7.1材料

10.7.2衬里前的准备工作

10.7.3衬里工艺

10.7.4衬里质量检验

10.7.5修补

10.8砖板衬里

10.8.1概述

10.8.2耐腐蚀胶泥

10.8.3耐腐蚀砖板

10.8.4衬里结构

10.8.5砖板衬里施工

10.8.6质量控制与安全技术

10.9涂料和漆膜的质量检验

10.9.1涂料外观

10.9.2粘度

10.9.3漆膜厚度

10.9.4漆膜外观

10.9.5漆膜附着力测定法

10.9.6漆膜冲击试验测定法

10.9.7漆膜耐霉菌测定法

10.9.8测定耐湿热、耐盐雾、耐候性

（人工加速）的漆膜制备法

10.9.9漆膜耐盐雾测定法

10.9.10漆膜耐湿热测定法

10.9.11漆膜老化（人工加速）测定法

10.9.12漆膜柔韧性测定法

10.9.13漆膜耐水性测定法

10.9.14漆膜耐汽油性测定法

10.9.15防锈油脂湿热试验法

10.9.16色漆和清漆耐湿性的测定

10.9.17漆膜硬度测定法

10.10漆膜一般制备法

10.11涂装作业安全规程

10.11.1喷漆室安全技术规定

10.11.2涂装作业安全规程

10.12防腐蚀企业简介

10.12.1河北省承德市铸石厂

10.12.2河南省濮阳市设备防护

公司

10.12.3河南省防腐企业集团开发

公司三公司

10.12.4莱恩金属表面科技研究所

第11章 化学热处理

11.1渗碳

11.1.1概述

11.1.2渗碳原理

11.1.3渗碳质量的影响因素

11.1.4气体渗碳

11.1.5液体渗碳

11.1.6固体渗碳

11.1.7其它渗碳方法

11.1.8渗碳用钢及渗碳后的热处理

11.1.9渗碳层的组织与性能

11.1.10渗碳件的质量检验、常见缺陷

及防止措施

11.2渗氮

11.2.1概述

11.2.2渗氮过程及渗氮层组织

11.2.3渗氮用钢及渗氮前的热处理

11.2.4气体渗氮

11.2.5离子渗氮

11.2.6渗氮层的组织与性能

11.2.7渗氮件的质量检验、常见缺陷

及防止措施

11.2.8其它渗氮方法

11.3钢的碳氮共渗

11.3.1概述

11.3.2气体碳氮共渗

11.3.3液体碳氮共渗

11.3.4碳氮共渗后的热处理及渗层

组织

11.3.5碳氮共渗层的性能

11.3.6碳氮共渗件的质量检验

常见缺陷及防止措施

11.3.7氮碳共渗

11.4渗硼

11.4.1固体渗硼

11.4.2熔盐渗硼

11.4.3其它渗硼方法

11.4.4渗硼层的组织与性能

11.4.5渗硼材料

11.4.6稀土元素的催渗作用

11.4.7部分国内厂家开发的商用

渗硼剂

11.5渗铝

11.5.1渗铝的方法及工艺

11.5.2渗铝层的组织与性能

11.6渗铬

11.6.1渗铬的方法及工艺

11.6.2渗铬层的组织与性能

11.7渗硫、硫氮共渗、硫碳氮共渗

11.7.1渗硫

11.7.2硫氮共渗及硫碳氮共渗

11.8渗硅

11.8.1渗硅的方法及工艺

11.8.2渗硅层的组织

11.9渗锌

11.9.1渗锌的方法及工艺

11.9.2渗锌层的组织

11.10 渗其它金属

11.11复合渗

11.11.1硼铝共渗

11.11.2硼硅共渗

11.11.3硼铬共渗

11.11.4铝硅共渗

11.11.5铬铝共渗

第12章 堆 焊

12.1概述

12.1.1金属表面堆焊的特点

12.1.2堆焊的应用领域

12.2堆焊合金的类型及性能

12.3堆焊方法

12.3.1堆焊方法及工艺

12.3.2堆焊方法的选择

12.4堆焊材料

12.4.1堆焊焊条

12.4.2焊丝

12.4.3焊剂

12.4.4其它堆焊材料

12.4.5耐磨堆焊复合钢板

12.4.6堆焊材料的选择

12.5堆焊检验

12.5.1外观检验

12.5.2无损检验

12.5.3堆焊层的机械性能检验

12.5.4堆焊层的耐磨试验

第13章 物理气相沉积

13.1真空技术基础

13.1.1真空物理基础

13.1.2真空的获得

13.1.3真空的测量

13.2真空蒸镀

13.2.1真空蒸镀原理

13.2.2真空蒸发镀膜设备

13.2.3真空蒸镀工艺及应用

13.3溅射镀膜

13.3.1溅射镀膜原理

13.3.2溅射镀膜设备

13.3.3溅射镀膜工艺及应用

13.4离子镀

13.4.1离子镀原理

13.4.2离子镀设备

13.4.3离子镀膜工艺及应用

13.5镀膜前处理及膜厚测量

13.5.1镀膜前处理

13.5.2膜厚测量

13.6薄膜的分析测试技术

13.6.1薄膜的成分、组织和结构

分析

13.6.2薄膜的性能测试

第14章 离子注入

14.1概述

14.1.1离子注入技术的发展

14.1.2离子注入的特点

14.1.3离子注人的局限性

14.2离子注入的物理过程

14.2.1非晶靶注入离子的射程分布

14.2.2离子注入单晶靶中的射程

分布

14.2.3离子注入元素的分布

14.2.4能量淀积分布与注入辐射

损伤

14.3离子注入装置

14.3.1概述

14.3.2离子注入机的种类

14.3.3离子源

14.3.4离子束的加速

14.3.5质量分析器

14.3.6离子束的偏转、扫描和聚焦

14.3.7离子注入剂量

14.3.8靶室系统

14.3.9真空系统

14.4离子注入在半导体技术中的应用

14.4.1离子注入在双极器件中的应用

14.4.2离子注入在MOS电路中的

应用

14.5离子注入功能材料

14.5.1半导体材料的离子注入

14.5.2半导体材料离子注入的工艺

特点

14.5.3化合物半导体离子注入的

特点

14.5.4化合物半导体和注入离子

种类

14.5.5磁性材料的离子注入

14.5.6离子注入在超导材料中的

应用

14.6离子注入与材料表面改性

14.6.1离子束与材料的相互作用

14.6.2金属材料离子注入改性

14.6.3离子注入改善金属材料

机械性能

14.7离子注入与金属化合物

化学效应

14.7.1荷能离子与衬底原子的化合

14.7.2离子注入与抗化学腐蚀

14.7.3离子注入与金属抗氧化性能

14.8离子注入辐射损伤与金属相变

14.8.1金属离子注入奥氏体钢和

相变

14.8.2铁素体钢照射组织相变

14.8.3氧化物弥散强化钢的组织变化

14.8.4离子注入照射材料的近表

组织损伤

14.8.5金属基复合材料注入损伤

14.8.6离子注入辐射相变

14.8.7离子注入金属间化合物与

合金相

14.9离子注入测量技术

14.9.1二次离子质谱技术（SIMS）

14.9.2核反应分析法（NRA）

14.9.3背散射能谱技术（RBS）

14.9.4俄歇电子能谱分析（AES）

14.9.5正离子湮没技术（PAT）

14.10 离子注入工艺及其它

14.10.1离子注人工艺要求

14.10.2离子束混合

14.10.3离子束缝合

14.10.4离子束反冲注入

14.10.5等离子源离子注入

14.10.6离子束注入的安全与防护

第15章 化学气相沉积

15.1化学气相沉积通论

15.1.1化学气相沉积定义

15.1.2化学气相沉积的种类和应用

15.1.3化学气相沉积（CVD）的特点及与

其它涂层工艺技术的比较

15.2化学气相沉积原理

15.2.1化学气相沉积一般原理及

过程分析

15.2.2几种先进的化学气相沉积技术

原理简介

15.3化学气相沉积工艺与技术

15.3.1化学气相沉积技术

15.3.2化学气相沉积涂层

15.4化学气相沉积的工业应用

15.4.1工具钢用CVD法涂覆TiC

15.4.2单层涂覆和多层涂覆技术

的应用

第16章 其它方法

16.1热烫印

16.1.1热烫印原理

16.1.2热烫印设备

16.1.3热烫印工艺

16.1.4热烫印质量

16.2冲击镀

16.2.1冲击镀原理

16.2.2冲击镀锌

16.2.3冲击镀锡

16.2.4冲击镀镉－锡－铅合金

16.3超硬膜技术

16.3.1金刚石薄膜

16.3.2立方氮化硼

16.4激光表面处理

16.4.1概述

16.4.2激光表面处理装备

16.4.3激光表面处理工艺原理

16.4.4激光表面处理前的表面预处理

16.4.5激光相变硬化

16.4.6激光熔凝处理

16.4.7激光表面合金化和激光涂敷

16.4.8激光冲击强化

第17章 涂层性能及检测

17.1涂层的外观检验

17.1.1涂层表面缺陷的检验

17.1.2涂层表面粗糙度的检验

17.1.3涂层表面光泽度的检验

17.2涂层的厚度检验

17.2.1测厚方法概述

17.2.2测厚方法

17.3涂层的耐蚀性检验

17.3.1大气暴露试验

17.3.2盐雾试验

17.3.3铜盐加速醋酸盐雾试验

（CASS法）

17.3.4湿热试验

17.3.5腐蚀膏试验

17.3.6二氧化硫工业气体腐蚀试验

17.3.7周期浸润腐蚀试验

17.3.8其它人工加速腐蚀试验

17.4涂层的孔隙率及检验

17.4.1涂层孔隙率

17.4.2涂层孔隙率测定法

17.4.3涂层孔隙率检验标准

17.5涂层的结合力及检验

17.5.1涂层结合力

17.5.2涂层结合力的检验

17.5.3几种涂层的结合强度

17.5.4有关涂层结合强度试验的

国家标准目录

17.6涂层的硬度及检验

17.6.1几种涂层的硬度

17.6.2涂层硬度的特性

17.6.3涂层的宏观硬度检验

17.6.4涂层的显微硬度检验

17.6.5有关涂层硬度试验的国家

标准目录

17.7涂层的其它性能及检验

17.7.1涂层的内应力及检验

17.7.2涂层的耐磨性及检验

17.7.3涂层的热性能及检验

主要参考文献

作者简介

内容简介

表面处理技术在机械行业中，一直是较为重要的部分，其涉及的范围从晶体生长、集成电路制作、热电子

发射、热辐射、化工中的多相催化到金属腐蚀与防护、表面改性及强化等，都在工程技术界得到广泛的应用。

本手册在简明介绍表面工程基本理论，基体前处理的基础上，重点系统地叙述了电镀、电铸、氧化、化学镀、化

学转换膜处理、热浸镀、热喷涂、热烫印、化学热处理、堆焊、物理气相沉积（PVD）、离子注入、化学气相沉积

（CVD）、涂装、电泳、静电喷涂、冲击镀、超硬膜、激光表面处理等18种表面工程领域中的最新技术、工艺、装

备、应用技术及国内外最新通用标准。具有内容全面、实用性强的特点，书中所介绍的均为国内外已经成熟的

工艺技术，可直接用于生产。本书可供电镀厂、喷漆厂、涂装厂、热喷涂厂、热浸镀厂、真空镀膜厂、环保设备

厂、机械厂、化工厂、清洗厂、铝氧化厂、防腐厂及其它金属表面防腐、防磨、特殊功能层处理等单位之工程技

术人员、管理及供销人员、科研人员阅读，也可供大专院校有关专业师生教学参考。

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