表面技术概论-复习思考题
表面处理技术概论-第4章 转化膜技术
⑶铝及铝合金阳极氧化膜的特点
①功能性：可以通过封孔处理以提高其保护性，也可在孔隙 中沉积特殊性能的物质而获得某些特殊功能，从而形成多 种多样的功能性膜层。
②吸附性：由于氧化膜呈现多孔结构，且微孔的活性较高， 有很好的吸附性。氧化膜对各种染料、盐类、润滑剂、石 蜡、干性油、树脂等均表现出很高的吸附能力。
4.1.4 表面转化膜用途
⑴提高材料的耐蚀性 ；氧化或磷化 ⑵提高材料的减摩耐磨性；磷化 ⑶提高材料的装饰性 ；钝化 ；着色 ⑷用作涂装底层；磷化膜 ⑸绝缘；磷化膜 ⑹防爆；瓦斯，粉尘，铝及铝合金与不锈钢
碰撞易通过铝热反应发生火花引爆。
• 4.2 阳极氧化
• 4.2.1 铝及铝合金的阳极氧化 • 4.2.2 铝阳极氧化膜的着色和封闭 • 4.2.3 镁合金阳极氧化
• 铝及铝合金进行阳极氧化时，由于电解质 是强酸性的，阳极电位较高，因此阳极反 应首先是水的电解，产生初生态的[O]，氧 原子立即对铝发生氧化反应，生成氧化铝， 即薄而致密的阳极氧化膜。阳极发生的反 应如下：
H2O-2e-→[O]+2H+
2Al+3[O]→A12O3
阴极只是起导电作用和析氢反应：
4.1 转化膜技术简介
• 转化膜是指由金属的外层原子和选配的介质的阴 离ne
镁合金摩托车端盖磷酸盐转化膜
它的生成必须有基底金属的 直接参与，也就是说，它是 处在表层的基底金属直接同 选定介质中的阴离子反应， 使之达成自身转化的产物 （MmAn）。
易实现机械化或自动化作业，生产效 率高，转化处理周期短、成本低，但 设备投资大
无需专用处理设备，投资最省、工艺 灵活简便。但生产效率低、转化膜性 能差、膜层质量不易保证
适用范围
表面工程复习题答案(00002)
表面工程复习题答案表面工程技术：表面工程技术是赋予材料或零部件表面以特殊成分、结构和性能的化学、物理方法与工艺。
表面改性技术：即能提高零部件够表面的耐磨性、耐腐蚀性、抗高温氧性能或装饰零部件表面，或者使材料表面具有各种特殊功能的有关工程技术。
表面涂镀技术：利用外加涂层或镀层的性能使基材表面优化且基材不参与或很少参与涂层反应的技术洁净表面：表层原子结构的周期性不同于体内，但其化学成分与体内相同，这种表面就称为洁净表面莱宾杰尔效应：因环境介质的影响及表面自由能减少导致固体强度、塑性降低的现象，称为莱宾杰尔效应间或伴有化学作用而产生的不断损耗现象磨损：磨损是摩擦接触表面的材料在相对运动中由于机械作用，腐蚀预处理：材料与环境介质作用而引起的恶化在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面技术化学镀：指在无外加电流的状态下，借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的一种镀覆方法。
又称为无电解镀、无电源电镀等转化膜技术：通过化学或电化学方法，使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观（形状及几何尺寸）的一类技术称为转化膜技术涂装技术：将涂料通过一定的方法涂覆于物体表面，经干燥或固化，形成均匀薄膜的工艺过程。
气相沉积：气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层的过程物理气相沉积：在真空下，以各种物理方法产生原子或分子沉积在基材上，形成薄膜的过程化学气相沉积：把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基片的反应室，借助气相作用或在基片上的化学反应生成所希望的薄膜的过程真空蒸发镀膜：在真空条件下，用蒸发器加热蒸发物使之汽化，蒸发粒子流直接射向基片并在基片上沉积形成固态薄膜的过程二、简答题1. 表面改性术分为哪几大类？(1)表面组织转化技术(2)表面涂镀技术(3)表面合金化和掺杂技术2. 基于固相宏观成分差异形成的界面有哪些？（1）冶金结合界面（2）扩散结合界面（3）外延生长界面（4）化学键结合界面（5）分子键结合界面（6）机械结合表面3. 简述莱宾杰尔效应的机理。
2015-2016现代表面工程复习参考题及答案
1、简述热喷涂原理及其工艺特点。
原理：采用各种热源将粉状或丝状固体材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后高速喷射、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层。
特点：①涂层材料取材范围广②可用于各种基体③可使基体保持较低温度、基材变形小④工艺灵活⑤工效高、操作程序少、速度快⑥涂层厚度可调范围大⑦可得到特殊的表面性能⑧成本低、经济效益显著缺点：①结合强度低；②材料利用率低；③热效率低；④均匀性差；⑤孔隙率高。
2、什么是腐蚀电池？简述腐蚀电池的工作原理。
概念：金属材料在电解质溶液中发生的腐蚀属于电化学腐蚀，这种腐蚀是通过在金属暴露表面上形成的原电池进行的，这种原电池叫做腐蚀电池。
工作原理：蚀电池的阳极上是金属的氧化反应，导致金属的破坏；腐蚀电池的阴极上发生某些物质的还原反应。
3、简述析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理。
析氢腐蚀是指还原氢原子成氢气的腐蚀，常见的是牺牲锌阳极腐蚀Zn+H2O=ZnO+H2↑吸氧腐蚀就是和氧原子结合产生的氧化腐蚀，常见的是铁的电化腐蚀4Fe+3O2=2Fe2O34、简述微观腐蚀电池的概念。
列举四种微观腐蚀电池。
金属表面的电化学不均匀性，在金属表面出现许多微小的电极，从而构成各种微观电池，简称为微电池。
四种：1．表面化学成分的不均匀性引起的微电池2．金属组织不均匀性构成的微电池3．金属物理状态的不均匀性引起的微电池 4．金属表面膜不完整引起的微电池5、简述全面腐蚀的特点。
全面腐蚀特点：腐蚀作用发生在整个金属表面，以同一腐蚀速率向金属内部蔓延，均匀或不均匀都有可能，危险相对较小，可以事先预测，设计时可以根据机器、设备要求的使用寿命估算腐蚀速度。
在材料表面进行金属溶解反应和去极剂物质还原反应的地区，即阳极区和阴极区尺寸非常微小，甚至是超显微级的，并且彼此紧密接近。
腐蚀过程通常在整个金属表面上以均匀的速度进行，最终使金属变薄至某一极限值而破坏。
从工程技术上说，这类腐蚀形态并不危险，因为只要根据试件浸入所处介质的试验，就能准确地估计设备的寿命，还可以用增加壁厚的办法延长设备的使用年限。
现代表面工程技术
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。
《材料表面工程基础》课后习题目录及答案
《材料表面工程基础》课后习题目录及答案11.材料表面工程技术为什么能得到社会的重视获得迅速发展?2.表面工程技术的目的和作用是什么?3.为什么说表面工程是一个多学科的边缘学科?4.为什么会造成表面原子的重组？5.什么是实际表面？什么是清洁表面？什么是理想表面？6.常用的材料表面处理预处理种类及方法有哪些？7.热喷涂技术有什么特点？8.热喷涂涂层的结构特点是什么？其形成过程中经历了哪几个阶段？9.简单分析热喷涂涂层的结合机理？10.热喷涂只要有哪几种喷涂工艺？各有什么特点？11.热喷涂材料有哪几大类？热喷涂技术在新型材料开发方面可以做什么工作？12.镀层如何分类？怎样选择使用？13.金属电镀包括哪些基本步骤？说明其物理意义。
14.电镀的基本原理？15.共沉积合金的相特点有几种类型？16.电刷镀的原理及特点是什么？17.什么叫化学镀？实现化学镀过程有什么方式。
18.与电镀相比，化学镀有何特点？19.热浸镀的基本过程是什么？控制步骤是什么？其实质是什么？20.形成热浸镀层应满足什么条件？21.简述钢材热镀铝时扩散层的形成过程。
22.热镀铝的优缺点怎样？23.表面淬火与常规淬火的区别：临界温度上移、奥氏体成分不均匀、晶粒细化、硬度高、耐磨性好、抗疲劳强度高。
24.表面淬火层组成：淬硬区、过渡区和心部区。
25.硬化层厚度的测定：金相法和硬度法。
26.喷丸强化技术原理、特点、应用范围。
27.感应加热淬火原理、涡流、集肤效应。
28.工件感应加热淬火的工艺流程。
29.各种表面淬火的特点和应用范围。
《表面技术概论》习题30.什么是表面工程？表面工程技术的作用是什么？31.金属离子电沉积的热力学条件是什么？金属离子从水溶液中沉积的可能性取决于什么？32.什么是热喷涂技术？试简述热喷涂的特点。
33.热喷涂的涂层结构特点是什么？其涂层与基体的结合机理是什么？一般的等离子喷涂层不可能形成太厚的涂层，为什么？而HVOF技术则可以获得10余毫米厚的超厚涂层，又是为什么？34.化学镀的基本原理是什么？有哪些特点？35.材料表面工程技术是我校材料科学的学科优势之一？你对于我校材料表面技术的发展有什么想法和建议？1■■■■■■■■■■■■■■■524宿舍整理■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■36.材料表面耐腐蚀的技术有哪些？我国规定煤矿系统的井筒井架、电力塔架、广播发射塔等必须要进行钢结构长效防腐处理。
表面工程复习题答案
表面工程复习题答案一、名词解释1.洁净表面：表面化学成分和体内相同。
表面吸附物的覆盖几率很低。
2.TLK模型：平台（Terrace）-台阶（Ledge）-扭折(Kink)模型。
基本思想是：在温度相当于0K时，表面原子呈静态。
表面原子层可认为是理想平面，其中原子作二维周期排列，并且不存在缺陷和杂质。
当温度从0K升到T时，由于原子的热运动，晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子及表面空位等。
3.界面：固相之间分界面。
4.外延生长界面：在单晶体表面沿原来的结晶轴向生长成的新的单晶层的工艺过程，就称为外延生长。
形成的界面称为外延生长界面。
5.机械结合界面：指涂层和基体间的结合靠两种材料相互镶嵌在一起的机械连接形成6. 润湿：液体在固体表面上铺展的现象。
7. 边界润滑摩擦：对偶件的表面被一薄层油膜隔开，可使摩擦力减小2-10倍，并使表面磨损减少。
但是在载荷一大的情况下，油膜就会被偶件上的微凸体穿破，摩擦系数通常在0.1左右。
8.喷焊层的稀释率：一般将基材熔入喷焊层中的质量分数称为喷焊层的稀释率，用公式表示为η=B/(A+B) ，η为喷焊层的稀释率，A 为喷焊的金属质量，B为基体熔化的金属质量。
9.自熔合金：就是在常规合金成分基础上加入一定含量的硼、硅元素使材料的熔点大幅度降低，流动性增强，同时提高喷涂材料在高温液态下对基材的润湿能力而设计的。
10.激光熔凝：就是用激光把基材表面加热到熔化温度以上，然后靠基材本身的导热使熔化层表面快速冷却并结晶的热处理工艺。
11.化学转化膜：如果介质是人为选定的，而且表面金属的这种自身转化能够导致生成附着牢固、在水和给定介质中难溶的稳定化合物，金属表面上这样得到的化合物膜层称为化学转化膜。
12.老化处理：钝化膜形成以后要烘干，称为老化处理。
13.发蓝处理：是使钢铁表面生成稳定的氧化物Fe3O4，可获得蓝黑色和黑色的氧化膜。
现代表面技术（缩减后+红色考卷内容）
现代表面技术（缩减后+红色考卷内容）《现代表面技术》复习思考题1.表面处理技术的最早应用是什么？其目的是什么？答：表面处理技术的最早应用是进行钢的淬火，其目的是使钢的表面获得坚硬层。
2.表面处理技术的主要目的是什么？答：（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。
（3）实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等。
3.表面处理技术主要有哪二条途径进行实施？答：（1）施加各种覆盖层。
（2）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，即采用各种表面改性技术。
5．简述表面处理技术的四种基本类型。
答：（1）原子沉积。
沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖层，如电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。
（2）颗粒沉积。
沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料表面上形成覆盖层，如热喷涂、搪瓷涂敷等。
（3）整体覆盖。
它是将涂覆材料于同一时间施加于材料表面，如包箔、贴片、热浸镀、涂刷、堆焊等。
（4）表面改性。
用各种物理、化学等方法处理表面，使之组成、结构发生变化，从而改变性能，如表面处理、化学热处理、激光表面处理、电子束表面处理、离子注入等。
7.试列举10种常用的表面覆盖技术。
答：常用的表面覆盖技术：电镀、电刷镀、化学镀、涂装、粘结、堆焊、熔结、热喷涂、塑料粉末涂敷、电火花涂敷等。
8.试列举8种表面改性技术。
答：表面改性技术：喷丸强化、表面热处理、化学热处理、等离子扩渗处理（PDT）、激光表面处理、电子束表面处理、高密度太阳能表面处理、离子注入表面改性。
13.固体可分为哪两类？材料按其特性可分为哪几类？按作用分为哪几类？答：固体大致分为晶体和非晶体两类。
按照材料特性，可将它分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三类。
固体材料按所起的作用可分为结构材料和功能材料两大类。
14.何谓界面？何谓清洁表面？何谓实际表面？答：界面：两种不同相之间的交界区称为界面。
现代表面技术复习题..
现代表面技术复习题答案第一章1课程的性质、特点“古老T实用T广泛T发展”。
2,课程的地位、重要性“重点发展的学科”。
1按照膜层形成方式及其作用原理，表面技术可以分为哪些类型?（1）原子沉积⑵ 颗粒沉积⑶ 整体覆盖⑷ 表面改性2、固体材料界面有哪三种？（1）表面--固体材料与气体或液体的分界面；（2）晶界（或亚晶界）--多晶材料内部成分、结构相同的界面。
而取向不同的晶粒（或亚晶）之间（3）相界--固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面。
3、何谓清洁表面？何谓实际表面？清洁表面：经过诸如离子轰击、高温脱附、超高真空解理、蒸发薄膜、场效应蒸发、化学反应、分子束外延等特殊处理后，保持在10-6 Pa—10-9Pa超高真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方法探测的表面。
实际表面：暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或者经过一定加工处理（如切割、研磨、抛光、清洁等），保持在常温和常压（也可能在低真空或者高温）下的表面。
4、清洁表面为何存在各种类型的表面缺陷？从热力学来看，表面附近的原子排列总是趋于能量最低的稳定状态。
达到该稳定状态的方式有两种：一是自行调整，表面原子排列情况与材料内部明显不同；二是依靠表面的成分偏析和表面对外来原子或分子的吸附以及这两者的相互作用而趋向稳定态，因而使表面组分与材料内部不同。
所以清洁表面必然存在各种类型的表面缺陷。
5、简述表面驰豫和表面重构并画出结构示意图。
表面弛豫：表面原子的上、下位移（压缩或膨胀）称为表面驰豫。
表面重构：在平行于基底的表面上，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，这种表面结构称为重构（或再构）。
缺列型重构：是表面周期性地缺失原子列造成的超结构。
重组型重构：并不减少表面的原子数，但却显著地改变表面的原子排列方式。
6、什么是贝尔比层？它有什么特点？贝尔比（Beilby）层：金属在切割、研磨和抛光时，表面原子来不及回到平衡位置，造成一定程度的晶格畸变，深度可达几十微米。
2019.12表面工程复习题-4页word资料
现代表面处理技术复习题一、填空题1、按形成途径材料的表面大致可划分为、、、、、、、几种。
2、固体的表面特性主要表现在、、、3、零件脱脂的方法主要有、、、几种。
4、由摩擦副的运动形式，摩擦主要有、、、5、按磨损机理分通常磨损主要分、、、6、铝合金阳极氧化膜的封闭处理方法主要有、、、。
1、固体的表面特性主要表现在、、、2、零件脱脂的方法主要有、、、几种。
3、由摩擦副的运动形式，摩擦主要有、、、4、按磨损机理分通常磨损主要分、、、5、应力腐蚀发生的3个条件是、、。
6、由涂料的3种固化成膜类型有、、。
7、铝合金阳极氧化膜的封闭处理方法主要有、、8、固体的表面特性主要表现在、、、9、零件脱脂的方法主要有、、、几种。
10、由摩擦副的运动形式，摩擦主要有、、、11、按磨损机理分通常磨损主要分、、、12、应力腐蚀发生的3个条件是、、。
13、由涂料的3种固化成膜类型有、、。
14、铝合金阳极氧化膜的封闭处理方法主要有、、二、不定项选择题1、对涂装设备安全要求最高的一种为。
（2分）A、空气喷法B、高压无空气喷法C、静电喷法 D电泳法2、在讨论腐蚀问题时，通常规定电位较低的电极称为。
（2分）A、阳极B、阴极C、正极D、负极3、大批量电镀小螺钉可选。
（2分）A、挂镀B、刷镀C、滚镀D、连续电镀4、为达到心部强韧抗冲击、表层硬而耐磨，可选。
（4分）A、中碳钢调质加表层淬火B、20Cr等低碳钢渗碳、淬火加低温回火C、38CrMoAl等调质加表层渗氮D、45钢调质加表层镀铬5、机床主轴可由：A、45#钢（调质+表面淬火+低温回火）；B、40Cr（调质+表面淬火+低温回火）；C、20CrMnTi（渗碳+淬火+低温回火）；D、38CrMoAl（调质+氮化）等材料及工艺制造，上述其中成本最高的是（1分），最不抗冲击及抗重载的为（1分），精度高且变形最小的为（1分）；（单选）淬透性最低的为（1分），淬透性最高的为（1分），最耐热耐蚀的为；（1分）；（单选）轴心部可能为低碳马氏体，表层为高碳马氏体的为；（2分）表面、心部成分相同的为；（2分）（多选）表面处理应安排在半精加工之（前、后）（2分）。
现代表面技术复习重点(必考)
现代表面技术钱苗根，姚寿山，张少宗编著第一章表面技术概论1．表面技术的主要提高路径：施加各种覆盖层（电镀，化学镀，涂装，粘结，堆焊，熔结，热喷涂，塑料粉末涂覆，热浸镀，真空蒸镀，溅射镀，离子镀，化学气相沉积，分子束外延，离子束合成薄膜技术等）和表面改性技术（喷丸强化，表面热处理，化学热处理，等离子扩渗处理，激光表面处理，电子束表面处理，高密度太阳能表面处理，离子注入表面改性等）。
第二章表面科学的某些基本概念和理论1．固体材料的界面有三种：表面（固体材料与气体或液体的分界面）；晶界，或亚晶界（多晶材料内部成分、结构相同而取向不同晶粒或亚晶之间的界面）；相界（固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面）2．表面的两种对象：清洁表面（是指不存在任何污染的化学纯表面，即不存在吸附、催化反应或杂质扩散等一系列物理、化学效应的表面）、实际表面（暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或者经过一定加工处理保持在常温和常压下的表面）。
3．清洁表面在几个原子层范围内的偏离三维周期性结构的主要特征有：表面弛豫、表面重构和表面台阶结构。
4．实际表面的一些重要情况：①表面粗糙度，是指加工表面上具有较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状特征；②贝尔比层和残余应力，具有较高的耐磨性和耐蚀性；③表面氧化和吸附、沾污，吸附有物理和化学吸附。
第三章电镀和化学镀1．电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
2．电镀液的组成及作用：主盐，提供金属离子；络合剂，形成络合物，提高阳极开始钝化电流密度；附加盐，提高电镀液的导电性；缓冲剂，稳定溶液酸碱度的物质；阳极活化剂，提高阳极开始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常的溶解；添加剂，显著改善镀层的物质。
3．电镀溶液的分散能力是指电镀液中所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力，也称均镀能力；镀液的分散能力越好，在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度就越均匀。
表面技术复习题答案
1 材料表面工程技术为什么能得到社会的重视获得迅速发展？1）社会生产、生活的需要2）通过表面处理大幅度提高产品质量3）节约贵重材料4）实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问题5）良好的节能、节材效果6）促进了新兴工业的发展2 表面工程技术的目的和作用是什么？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、零部件和元器件等。
作用：改善或赋予表面各种性能3 为什么说表面工程是一个多学科的边缘学科？材料表面工程是一门很新的边缘学科，它不但涉及到诸如：表面物理学、表面化学、金属学、陶瓷学、高分子学、传热学、传质学等多个学科的理论，而且其本身也溶入了诸多学科的新技术。
4按照材料特性，可将固体材料分为哪几类:可以分为：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三类5固体材料的界面有那三类1）表面—固体材料与气体或液体的分界面2）晶界—多晶材料内部成分、结构相同而取向不同晶粒之间的界面3）相界—固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面6结构材料的定义，主要用途有那些结构材料是以力学性能为主的工程材料，主要用来制造工程建筑中的构件、机械装备中的零件以及工具、模具等。
7功能材料的定义，主要用途有那些利用物质的各种物理和化学特性及其对外界环境敏感的反应，实现各种信息处理和能量转换的材料，这类材料常用来制造各种装备中具有独特功能的核心部件。
8正常的磨损可分为哪三个阶段跑合阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段9．镀层如何分类？怎样选择使用？1）按使用性能可分为：①防护性镀层②防护-装饰性镀层③装饰性镀层④耐磨和减磨镀层⑤电性能镀层⑥磁性能镀层⑦可焊性镀层⑧耐热镀层⑨修复用镀层2）按镀层与基体金属之间的电化学性质可分为：阳极性镀层和阴极性镀层3）按镀层的组合形式，可分为：单层镀层和复合镀层4）按镀层成分分类，可分为：单一金属镀层、合金镀层及复合镀层选择使用：首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当的镀层，还要按基材的种类和性质，选用相匹配的镀层；另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层；此外，要考虑镀覆工艺的经济性。
表面技术复习题答案
表面技术复习题答案一、选择题1. 表面张力的单位是：A. N/mB. J/m²C. PaD. dyne/cm答案：A2. 表面活性剂在水溶液中形成：A. 胶束B. 悬浮液C. 乳状液D. 溶液答案：A3. 表面张力的测量方法不包括：A. 毛细管上升法B. 滴重法C. 浮力法D. 离心法答案：D4. 表面张力对液体的流动特性有重要影响，以下哪个说法是错误的：A. 表面张力可以增加液体的粘度B. 表面张力可以减少液体的流动阻力C. 表面张力可以影响液体的润湿性D. 表面张力可以影响液体的蒸发速率答案：B5. 表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是指：A. 表面活性剂开始形成胶束的浓度B. 表面活性剂完全形成胶束的浓度C. 表面活性剂溶液表面张力最低的浓度D. 表面活性剂溶液粘度最大的浓度答案：A二、填空题6. 表面张力是液体表面分子之间相互吸引力的体现，它使得液体表面具有____的倾向。
答案：收缩7. 在液体表面形成一层膜，可以降低液体的表面张力，这层膜通常由____组成。
答案：表面活性剂8. 表面活性剂的亲水头和疏水尾分别决定了其在水溶液中的____和____。
答案：溶解性；聚集性9. 表面活性剂在降低表面张力的同时，也会影响液体的____，从而改变其流动特性。
答案：粘度10. 表面活性剂的分子结构通常包括____和____两部分。
答案：亲水头；疏水尾三、简答题11. 简述表面活性剂在工业应用中的作用。
答案：表面活性剂在工业应用中主要起到降低表面张力、增加润湿性、稳定泡沫、乳化、分散等多种作用，广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品加工、制药、涂料等行业。
12. 描述表面张力对液体蒸发速率的影响。
答案：表面张力较高的液体，其分子间吸引力较强，蒸发速率相对较慢；而表面张力较低的液体，分子间吸引力较弱，蒸发速率较快。
四、计算题13. 假设有一块面积为0.01平方米的液体表面，表面张力为0.07 N/m，计算该液体表面所受的表面张力力。
现代表面科学与工程思考题
现代表面科学与工程思考题：1．对固体材料来说，使用表面技术的主要目的是什么？实施途径有几类，举例说明。
2．举例说明自然界存在的一些表面现象或表面技术，并简单分析其作用机理。
3．按作用原理，表面技术可分为哪四类？并简单解释。
4．表面技术从广义上看包括哪五个部分？5．表面技术在结构材料方面的应用主要体现在哪些方面？6．表面技术在功能材料方面的应用主要体现在哪些方面？7．表面材料在人类适应和优化环境方面的应用主要体现在哪些方面？8．固体表面的贝尔比层成分是什么？有什么优缺点？9．电镀液的组成一般包含哪几部分，并简述其作用。
10.什么是电镀液的分散能力和覆盖能力？如何提高分散能力？11.金属电沉积过程一般包含哪些步骤？并简单分析。
12.影响电镀质量的因素有哪些，并简单分析。
13.简述镀前预处理的目的与步骤。
14.电镀后处理有哪些，分别起什么作用？15.在常见的金属（Cu,Zn,Cn,Ni）电镀中使用的主盐分别是什么？16.电镀合金的影响因素有哪些？17.电镀青铜与黄铜分别采用哪些主盐？18.什么叫化学镀，有什么优缺点？19.常用酸性化学镀镍工艺配方的主要组成物质是什么，分别起什么作用？20.在化学镀铜工艺中，为什么要分甲、乙两种溶液？21.在化学镀铜工艺中，为什么要选用适中的pH、温度与搅拌？22.在金属的化学处理中，什么叫氧化、磷化和钝化？23.钢铁的高温化学和常温化学氧化有什么区别？24.简述电刷镀的原理及技术特点。
25.简述电刷镀溶液分类并简要说明电刷镀溶液与槽镀溶液的区别。
26.简述电刷镀过程为何引入镀积安全厚度的概念？27.简述电刷镀灰铸铁的工艺步骤及特点。
28.思考为什么在电刷镀修复机床导轨中打底层镀液要选择中性或弱碱性的镍镀液？29.通过阳极氧化得到的铝及其合金的氧化膜有什么性质和用途？30.铝阳极氧化膜着色处理时，常采用无机颜料和有机颜料进行着色，其作用机理有何区别，作用效果有和不同？31.铝阳极氧化膜封闭处理的“目的”是什么，主要方法有哪些，热水封闭法的作用原理是什么？32.什么叫磷化？影响磷化膜质量的因素有哪些？33.什么叫金属的钝化处理，影响其成膜质量的因素有哪些？34.涂料一般由哪几部分组成，分别起什么作用？35.涂料分类一般有几种，如何分类，并至少写出5中涂料种类。
表面技术概论复习思考题及答案-08级
表面技术概论复习思考题及答案-08级《表面技术概论》思考题第二章表面科学基本概念及理论基本概念：表面:固体表面一个或数个原子层的区域。
由于表面粒子没有邻居粒子，其物理性质和化学性质与固体内部明显不同。
界面:一般指两相交界处，严格讲固固、液夜、气液、固液交界处皆为界面。
晶界：结构相同而取向不同的晶体之间的界面。
相界：由结构不同或结构相同而点阵参数不同的两块晶体相交接而形成的界面。
理想表面：是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。
清洁表面：指没有被其他任何物质污染，也没有吸附任何不是表面组分的其他院子或分子的表面，是我们在预处理中想要得到的表面。
实际表面：存在缺陷、杂质等现象的表面。
机械加工表面：在磨削、研磨、抛光等机械作用下，金属表面能形成特殊结构的表面层。
表面驰豫：表面的原子周期性突然破坏，表面上的原子会发生相对于正常位置的上下位移以降低体系能量，表面上的这种原子的位移称为表面弛豫。
表面重构：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。
表面台阶结构：由于原子的热运动，晶体表面产生一定密度的单分子或原子高度的台阶。
表面粗糙度：加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度。
贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几个微米或十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化，使得在表面约10nm的深度内，形成晶格畸变薄层。
物理吸附：靠范德华力作用，对温度比较敏感，低温下的单层有序结构，吸附分子结构无变化。
化学吸附：形成化学键结合，存在电子转移，结合强度比物理吸附大许多。
固体的表面张力：是由于原子间的作用力以及在表面和内部的排列状态的差别而引起的。
表面自由能：表层原子的能量远大于内部原子，将高出的能量叠加后，平均在单位面积上的超额能量称之为比表面能，简称为表面能。
常用表面自由能来描述材料表面能的变化，其物理意义是指产生1平方厘米新表面需消耗的等温可逆功。
表面扩散：原子或分子沿表面的二维迁移。
材料表面技术课后题修改版
材料表⾯技术课后题修改版第⼀章1．固体材料的界⾯⼀般分为哪三种，各⾃的含义分别是什么？1）表⾯——固体材料与⽓体或液体的分界⾯。
2）晶界（或亚晶界）——多晶体内部成分、结构相同⽽取向不同晶粒（或亚晶）之间的界⾯。
3）相界⾯: 固体材料中成分、结构不同的两相之间的界⾯。
相界⾯有三类，如固相与固相的相界⾯（s／s）；固相与⽓相之间的相界⾯（s／V）；固相与液相之间的相界⾯（s／L）。
2.什么是表⾯改性？什么是表⾯加⼯？⼆者有什么区别？表⾯改性——⽤机械、物理和化学的⽅法，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。
表⾯加⼯——通过物理化学⽅法使⾦属表⾯的形貌发⽣改变，但不改变⾦属表⾯的⾦相组织和化学成分，如：表⾯微细加⼯、抛光、蚀刻、整体包覆第⼆章1.什么是清洁表⾯，什么是实际表⾯，⼆者具有怎样的研究意义？清洁表⾯是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表⾯。
这种清洁表⾯的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。
在材料实际应⽤过程中，材料表⾯是要经过⼀定加⼯处理(切割、研磨、抛光等)，材料⼜在⼤⽓环境(也可能在低真空或⾼温)下使⽤。
材料可能是单晶、多晶、⾮晶体。
这类材料的表⾯称为实际表⾯。
2.什么是理想表⾯？特点是什么？对于没有杂质的单晶，作为零级近似可将其清洁表⾯理想为⼀个理想表⾯。
这是⼀种理论上的结构完整的⼆维点阵平⾯。
忽略了晶体内部周期性势场在晶体表⾯中断的影响，忽略了表⾯原⼦的热运动、热扩散和热缺陷等，忽略了外界对表⾯的物理化学作⽤等。
这种理想表⾯作为半⽆限的晶体，体内的原⼦的位置及其结构的周期性，与原来⽆限的晶体完全⼀样3.从⼆维结晶学的⾓度分析，单晶材料的清洁表⾯原⼦有什么特点，其趋于能量最低的稳定状态主要采取哪两种⽅式？对于没有杂质的单晶，作为零级近似可将其清洁表⾯理想为⼀个理想表⾯。
这是⼀种理论上的结构完整的⼆维点阵平⾯。
(1)⾃⾏调整，表⾯处原⼦排列与内部有明显不同；(2)靠外来因素，如吸附杂质、⽣成新相等。
材料表面与界面课后思考题 (胡福增)
第一章1.试述表面张力（表面能）产生的原因。
怎样测试液体的表面张力？（1）原因液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。
液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。
这里的分子间作用力为范德华力。
（2）测试①毛细管上升法测定原理将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。
此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。
则γ=1 /2(ρl-ρg)ghrcosθ (1)(1)式中γ为表面张力, r为毛细管的半径, h为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度,ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。
若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr (2）②Wilhelmy 盘法测定原理用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为:W总-W片=2γlcosφ式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。
③悬滴法测定原理悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。
在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。
由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O处的静压力。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径, ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl-ρg)gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。
材料表面与界面课后思考题 (胡福增)
第一章
1.试述表面张力（表面能）产生的原因。怎样测试液体的表面张力
④滴体积法
测定原理
当一滴液体从毛细管滴头滴下时,液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。表示液滴重力(mg)的简单关系式:mg=2πrγ实验结果表明,实际体积小得多。因此就引入了校正因子f(r/V1/3),则更精确的表面张力可以表示为:γ= mg/{2πrf(r/v1/3)}其中m为液滴的质量, V为液滴体积, f为校正因子。只要测出数滴液体的体积,就可计算出该液体的表面张力。
（2）分子结构是由两种不同性质的基团所组成。一种为非极性亲油基团，另外一种为极性亲水基团，即表面活性剂既具有亲水性又有疏水性，形成一种所谓的“两亲结构”的分子。（3）随着表面活性剂浓度的增加，表面张力而下降，当达到临界浓度时，表面张力就不再发生变化。
（4）表面活性剂其亲水端向水，亲油段相空气，其浓度的上升会使分子聚集在表面，这样，空气和水的接触面减小，表面张力急剧下降，与此同时，水中的表面活性剂也聚集在一起，排列成憎水基向里，亲水基向外的胶束。表面活性剂浓度进一步增加，水溶液表面聚集了足够多的表面活性剂的分子，无间隙地布满在水溶液表面上，形成单分子膜。此时，空气和水完全处于隔绝状态，表面张力趋于平缓。
第四章
1.简述无机固体的理想表面、清洁表面和真实表面。
理想表面是将一块晶体沿某晶面切开，而不改变切开面附近原子的位置和电子的密度分开，所形成的表面称为“理想表面”,理想表面在自然界是不存在的。假设除了确定一套边界条件外，系统不发生任何变化，即半无限晶体中的原子位置和电子密度都和原来的无限晶体一样，这种理想的表面实际上不可能存在。
表面与界面物理思考题答案
表面与界面物理思考题答案邓老师部分 (2)1，原子间的键合方式及性能特点。
(2)2，原子的外层电子结构，晶体的能带结构。
(2)3，晶体（单晶体，多晶体）的基本概念，晶体与非晶体的区别。
(2)4，空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。
(2)5，表面信息获取的主要方式及基本原理。
(3)6，为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？(3)7，利用光电子能谱（XPS）和俄歇（A UGER）电子能谱（AES）进行表面分析的基本原理和应用范围。
(4)8，透射电子显微镜有哪几种工作模式，它们可获得材料的什么信息？ (4)9，扫描电子显微镜的二次电子像和背反射电子像的成像原理。
(4) 10，说明电子束的基本特征，举出几种利用电子束的波动性和粒子性的分析技术。
(5)11，什么是电子结合能的位移？价带能态密度可采用什么方法测试，简述其原理。
(5)12，表面的定义，什么是清洁表面和实际表面？ (5)13，什么是表面的TLK模型？表面缺陷产生的原因是什么？ (5)14，什么是表面弛豫和表面重构？画出表面弛豫和表面重构的原子排列图。
(5)15，为什么表面原子排列与体内不同，请比较重构与弛豫的异同，并解释S I（111）2×1重构的成因。
(6)16，纳米材料有哪些效应？ (6)17，说明表面张力和表面自由能分别用于什么情况。
解释表面吸附对表面自由能的影响。
如何测试材料的表面自由能，简述其基本原理。
(6)18，什么是晶体材料的易生长晶面，它与什么因素有关？N A C L 为简单立方晶体，它的易生长晶面是什么？ (7)陶老师部分 (8)1，表面态的产生原因和种类，它对材料性能有何影响？ (8)2，形成空间电荷区的原因和表面空间电荷区的类型。
(8)3，什么是准费米能级？ (8)4，有一半导体材料，其体费米能级在导带下1/3E G处，表面费米能级距导带2/3E G处，E G 为禁带宽度。
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《表面技术概论》复习思考题
第二章 表面科学基本概念及理论 基本概念： 表面、界面、晶界、相界、理想表面、 清洁表面、实际表面、机械加工表面、表面驰豫、表面重构、表面台 阶结构、粗糙度、贝尔比层、物理吸附、化学吸附、固体的表面张力 与自由能、表面扩散、表面缺陷、 基本理论： 1.解释清洁表面的结构 2.分析材料表面吸附方式的影响因素 3.分析金属铁的表面氧化方式 4.金属材料在工业环境中被污染的实际表面是怎样的 5.分析影响表面能的因素 6.黏着固体与固体接触时有何表面现象。 7.分析最常见的几种界面类型。
第二章 有关腐蚀与磨损的基本概念及理论 基本概念： 材料表面失效的主要形式、化学腐蚀、电化学腐蚀、金属材料氧化膜 的生长方式、金属的电极电位、金属表面的钝化与活化、材料的磨 损、材料的耐磨性高低用什么来表征、摩擦与磨损的分类、粘着磨 损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。表面预处理对的种类。 基本理论： 1.解释腐蚀原电池的原理。 2.分析金属材料腐蚀控制及防护方法。 3.耐磨性属于材料的固有特性吗？与什么因素有关？ 4.分析提高零件耐磨性的途径。 5.在施用表面技术之前为何要进行表面预处理？ 6.表面平整、清洗、表面磷化处理、表面钝化、喷砂有何作用？ 7.分析表面工程技术预处理的作业环境？ 第三章 电镀 基本概念： 电镀、普通电镀、合金电镀、复合电镀、化学镀、极化、电极电位。 基本理论： 1.解释电镀工艺过程及金属的电沉积过程。 2.电镀液的主要组成是什么？ 3.铬、镍、锌、铜镀层的作用是什么？
第六章 表面改性技术 基本概念： 表面改性技术定义及其作用、表面形变强化原理、感应加热表面淬火 技术原理及其组织和性能、感应加热表面淬火的预先调质处理的主要 目的、金属表面化学热处理的基本工艺过程、化学热处理渗层的基本 组织类型、渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗、渗金属的目的及其适 用范围、低温渗氮、高温渗氮、等离子体、离子轰击阴极表面时发生 的物理、化学现象、激光束表面处理的特点及其对材料预处理的要 求、激光处理的应用举例、电子束表面处理技术的特点、离子注入表 面处理技术及其特点。 基本理论： 1.讨论离子渗氮的主要特点。 2.讨论激束表面处理时材料表面发生的现象。 3.讨论离子注入表面处理产生的效果。
第八章 复合表面处理技术 为何要采用复合表面处理技术？ 复合表面处理技术的主要作用，举例说明
第九章 表面微细加工技术 基本概念： 表面微细加工技术定义 表面微细加工技术的三种类型 光刻技术的基本原理、主要步骤 离子束刻蚀的种类
第十章 表面分析 基本概念： 表面分析定义及其内涵、一般特点、 表面形貌观察、表面成分分析、表面物相结构分析各采用何种仪器来 分析？ 用分析谱仪检测来检测什么？ 表面测试通常都检测什么？ 表面硬度的测试通常采用那些硬度测试仪？ 覆盖层结合力的定量检测？何谓拉伸试验法 ？
4.合金电镀与热冶金及普通电镀（单金属电镀）相比有何特点？ 5.影响电镀质量的因素有哪些？简单分析各因素的影响作用。
第四章 金属的化学处理（化学转化膜） 转化膜形成方法、与电镀层、化学镀层或有机涂层等其它表面处理层 相比的区别、磷化膜的性质、铝的电化学（阳极）氧化机理及其氧化 膜的生成过程、铝的阳极氧化膜吸附着色法。
第七章 气相沉积技术 基本概念：
构成微电子工业乃至信息工业的基础工艺、 薄膜技术包含那些技术、 物理气相沉积技术及其所包含的三种技术、 物理气相沉积的特点、 物理气相沉积的基本过程、蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀的原理及其 特点相互比较、 化学气相沉积技术及其特点、 CVD反应过程、CVD基本条件。 基本理论： 1.比较PVD、CVD、PCVD特点及其缺点
基本理论： 磨损量的评定及表示方法 腐蚀评定方法