新1第一章 现代表面工程技术
01第一章--现代表面工程技术PPT课件
2021/6/4
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表面工程有关的表面性能
分类
一般机械性能
可加工性
项
目
韧性、强度、塑性、抗疲劳性、硬度、疏松度（空 隙度）、残余应力
精密加工性、可修补性、可焊接性、冷作硬化性
抗磨性 保护性 热特性 电特性
抗磨料磨损性、抗粘着磨损性、抗腐蚀磨损性、抗 冲蚀磨损性、抗微动磨损性、润滑性
姿/轨控发动机推力室
2021/6/4
来源：西北有色金属研2究0 院
具体应用实例-高温抗氧化涂层
难熔金属 Nb 在高温下易发生氧化，其高 温氧化物不具备保护作用，使材料的力学 性能急剧下降，严重影响性能。
铌在180℃开始发生缓慢氧化，450 ℃以下的氧化物具有保护 作用，450 ℃ ~600 ℃ 氧化膜的晶体体积发生变化（从4.36变 到5.17)，开始出现粉化，600 ℃ ~700 ℃ 其氧化速度与氧压成 正比关系，700 ℃ ~850 ℃内层氧化膜起控制作用，850 ℃以 上氧化产物完全为Nb2O5
5.1 电镀、化学镀 5.2 表面涂敷 5.3 表面改性 5.4 气相沉积 5.5 复合表面处理技术
2021/6/4
3
教材及参考资料
教材：现代表面工程技术，姜银方主编， 北京：机械工业出版社
参考书目：
现代表面技术，钱苗根等编著，北京：机械工业出版社 金属材料表面新技术，赵文珍，西安：西安交通大学出版 社 面向二十一世纪的表面工程，徐滨士，北京：机械工业出 版社 表面工程手册，李国英主编，北京：机械工业出版社 表面涂层技术，陈学定，韩文政，北京：机械工业出版社 表面工程与维修，徐滨士，朱绍华等，北京：机械工业出 版社
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。
现代表面工程技术的应用领域探索
现代表面工程技术的应用领域探索现代表面工程技术是一门涵盖了多个学科的领域，它涉及到材料科学、化学工程、物理学等多个领域，旨在改善材料表面的性能和功能。
在各个领域的应用中，现代表面工程技术能够提供许多新的解决方案和创新的设计。
首先，现代表面工程技术在航空航天领域有着广泛的应用。
航空器需要经受极端的工作环境，如高温、高压、辐射等。
现代表面工程技术可以用于开发高温耐热涂层，提高航空器材料的抗氧化性能、耐磨性和防腐蚀性能，从而延长其使用寿命。
例如，钨合金被广泛应用于火箭喷嘴和探测器的制造中，钢基高温合金在发动机和燃气轮机中使用。
其次，现代表面工程技术在能源领域也有着重要的应用。
提高能源利用效率和降低能源消耗是当今社会面临的重要挑战。
现代表面工程技术可以开发高效的光伏电池、太阳能集热器和催化剂，用于能源收集和转化过程中。
例如，染料敏化太阳能电池利用表面工程技术制备的纳米材料来提高光电转换效率。
此外，热障涂层和摩擦副涂层可以提高热电站和工业设备的热效率，减少能源浪费。
再次，现代表面工程技术在医疗领域也有广泛的应用。
医疗器械和生物材料需要与人体组织相容，并具有良好的生物相容性和抗菌性能。
现代表面工程技术可以改善医疗器械的摩擦和磨损性能，减少对人体组织的刺激。
例如，钛合金表面的生物陶瓷涂层可以增加假体和骨骼之间的接触面积，提高骨接合力。
此外，生物可降解材料和纳米生物传感器也可以通过表面工程技术制备，用于医学诊断和治疗。
此外，现代表面工程技术在电子和信息技术领域也有着重要的应用。
电子器件的性能和功能往往受到材料表面的限制。
现代表面工程技术可以制备具有特定电学、光学和磁学性能的材料，用于电子器件、显示屏和传感器的制造。
例如，表面工程技术可以通过微纳米加工和薄膜沉积，制备高精度的电路和功能纳米结构。
此外，表面工程技术还可以开发光学涂层、导电薄膜和电子陶瓷材料，用于光电器件、传感器和通信设备。
总之，现代表面工程技术的应用领域非常广泛，涉及到航空航天、能源、医疗和电子等多个领域。
现代表面工程技术课件 (一)
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。
现代表面工程技术
同时，复合电镀、纳米电镀等新型电镀技术不断涌现，为电镀行业带来
新的发展机遇。
化学镀技术
原理
化学镀是一种无需外加电流，通过化学反应在基体表面沉积金属或合金层的过程。与电镀 相比，化学镀具有设备简单、操作方便、镀层均匀等优点。
应用
化学镀技术广泛应用于电子、航空、石油等领域。例如，化学镀镍可用于电子器件的电磁 屏蔽和耐磨涂层；化学镀铜可用于印刷电路板的导电层；化学镀金可用于精密仪器的装饰 和防腐等。
现代表面工程技术
• 表面工程概述 • 表面预处理技术 • 表面涂层技术 • 表面改性技术 • 表面复合处理技术 • 表面工程新技术展望
01
表面工程概述
表面工程定义与分类
表面工程定义
表面工程是一种通过改变材料表面性 质、组成、结构或形态，以获得所需 性能或功能的综合性技术。
表面工程分类
根据表面处理方式和目的的不同，表 面工程可分为表面改性、表面涂层、 表面合金化、表面复合处理等多种类 型。
THANKS
感谢观看
微粒选择
根据使用要求，选择不同材质、形状和大小的微粒，如陶瓷颗粒、 金刚石、碳纤维等。
工艺参数
控制电镀液成分、温度、电流密度等工艺参数，实现微粒与金属 离子的均匀共沉积。
复合化学镀技术
复合化学镀原理
利用化学反应在基体表面沉积金属或合金，同时 加入微粒形成复合镀层。
镀液成分
选择合适的还原剂、络合剂、稳定剂等，保证镀 液的稳定性和沉积速度。
应用
热喷涂技术广泛应用于航空航天、石油化工、机械制造等领域。例如，热喷涂陶瓷涂层可用于航空发动机的高温防护 ；热喷涂金属涂层可用于修复磨损的机械零件；热喷涂塑料涂层可用于管道的防腐等。
《现代表面工程技术》课件
• 表面工程技术的概述 • 表面工程技术的种类 • 表面工程技术的应用案例 • 表面工程技术的未来发展 • 结论
目录
01
表面工程技术的概述
表面工程技术的定义
01
表面工程技术是通过物理、化学 或机械等方法，改变材料表面的 形貌、组成、结构或性质，以达 到预定性能要求的综合性技术。
化学镀技术
总结词
环保、均镀能力强的表面处理技术
详细描述
化学镀技术是一种利用化学反应在金属表面沉积金属或合金的过程，具有环保、均镀能力强、工艺简 单等优点。化学镀技术可以应用于各种基材，如金属、非金属、陶瓷等，因此在汽车、电子、航空航 天、生物医学等领域得到广泛应用。
热喷涂技术
总结词
可喷涂材料广泛、应用灵活的表面处理 技术
21世纪
表面工程技术向智能化、精细化、绿 色化和复合化方向发展，涉及更多新 材料和新技术领域。
02
表面工程技术的种类
电镀技术
总结词
应用广泛、历史悠久的表面处理技术
详细描述
电镀技术是一种利用电解原理在金属表面沉积金属或合金的过程，广泛应用于汽车、电子、航空航天、建筑等领 域。电镀技术具有悠久的历史，可以追溯到19世纪初，经过不断的技术改进和材料创新，电镀技术已经成为现代 工业中不可或缺的表面处理手段。
02
表面工程技术涉及多个学科领域 ，如材料科学、化学、物理和工 程学等。
表面工程技术的应用领域
航空航天
提高飞机和航天器的耐腐蚀、 抗氧化和抗疲劳性能。
汽车工业
增强汽车零部件的耐磨、耐腐 蚀和抗疲劳性能，提高燃油经 济性和环保性能。
能源领域
应用于太阳能电池、燃料电池 和核能等领域的材料表面处理 ，提高能源转换效率和稳定性 。
现代表面工程技术-主要内容
1．使用表面技术的目的？（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。
2 按学科特点将表面技术大致划分为三个方面1）表面合金化：包括喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等。
2）表面覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。
3）表面组织转化技术：包括激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压等表面加工硬化技术。
3.表面技术:表面技术主要通过表面涂覆和表面改性技术来提高材料抵御环境作用能力和赋予材料表面某种功能特性。
表面涂覆：主要采用各种涂层技术。
表面改性技术：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。
4．表面粗糙度常采用如下方法表示，请用线段连接相应的采示符号。
轮廓算术平均偏差： R a微观不平度+点高度R z轮廓最大高度R y5电镀的基本原理及其分类？电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。
电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。
从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。
6．电沉积的基本条件金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时，原则上，只要电极电位足够负，任何金属离子都可能在阴极上还原，实现电沉积。
但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子，使得一些还原电位很负的金属离子实际上不可能实现沉积过程。
所以金属离子在水溶液中能否还原，不仅决定于其本身的电化学性质，还决定于金属的还原电位与氢还原电位的相对大小。
若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则电极上大量析氢，金属沉积极少。
7．合金共沉积的条件？两种金属离子共沉积除需具备单金属沉积的基本条件外，还应具备以下两个基本条件：①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。
1现代表面技术-绪论
3 次 不能参加考试
课程主要内容
第 1章 第 2章 第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 第 8章 表面工程技术概论 2学时 材料表面工程技术基本理论 6学时 热喷涂技术 5学时 电镀和化学镀技术 5学时 气相沉积技术 5学时 表面改性技术 4学时 化学转化膜 6学时 表面分析和表面性能的检测 3学时
②火箭发动机的尾喷管内壁和燃烧室：需承受2000～ 3300℃温度和巨大的热焰流冲击；
1.1.1 表面技术的地位及意义
（3）飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于具有几十倍的音速， 并与大气层摩擦，即所谓气动加热，其温度高达4000～5000℃： 问题：绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度。 解决问题的方法：依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层和烧蚀涂层。 隔热防火涂层是热导率低的氧化物：氧化铝、氧化锆、氧化钍等。烧 蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。
1.1.1 表面技术的地位及意义
美国B-2隐形轰炸机表面为具有良 好吸波性能的碳纤维复合材料
1.1.1 表面技术的地位及意义
第三，环境保护的紧迫性是促进表面工 程迅速发展的时代要求。表面工程能大量节 约能源、节省资源、保护和优化环境。表面 工程最大优势是能够以多种方法制备出优于 基材性能的表面功能薄层。该薄层厚度一般 从几十微米到几毫米，仅占工件厚度的几百 分之一到几十分之一，却使工件具有了比基 材更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能。
1.1.2 与表面现象有关的一些表面技术
1） 2） 3） 4）
表面湿润和反湿润技术 表面催化技术 膜技术 表面化学技术
1.1.2 与表面现象有关的一些表面技术
1） 表面湿润和反湿润技术
湿润是一种重要的表面现象，人们有时要求液体在固体表面上有高 度润湿性，而有的却要求有不润湿性，这就需要人们在各种条件下采 用表面湿润和反湿润技术。 例如洗涤，洗涤液能润湿且直接粘附在基质的污垢上，继而浸入污 垢表面，消弱两者之间的附着力，使污垢完全脱离基质形成胶粒而漂 浮在洗涤液中。 再例如仿荷叶表面疏水技术，就是反润湿技术。
现代表面工程技术-电镀和化学镀
电镀的电源发展介绍
• 电镀电源经历了四个发展阶段: (1) 直流发电机阶段这种电源耗能大、效率低、噪声 大, 已经被淘汰。 (2) 硅整流阶段是直流发电机的换代产品, 技术十分成 熟, 但效率低, 体积大, 控制不方便。目前, 仍有许多企业使 用这种电镀电源。 (3) 可控硅整流阶段是目前替代硅整流电源的主流电源, 具有效率高、体积小、调控方便等特点。随着核心器件— ——可控硅技术的成熟与发展, 该电源技术日趋成熟, 已获 得广泛应用。 (4) 晶体管开关电源即脉冲电源阶段脉冲电镀电源是 当今最为先进的电镀电源, 它的出现是电镀电源的一次革 命。这种电源具有体积小、效率高、性能优越、纹波系数 稳定, 而且不易受输出电流影响等特点。脉冲电镀电源是 发展的方向, 现已开始在企业中使用。
• • • • • 电镀概念 电镀原理 电源发展介绍 镀层 电镀作用 电镀方式 几种电镀技术 • • • • • • • 化学镀综述 化学镀概念 化学镀特点 仪器与流程 化学镀预处理 化学镀的镀液 化学镀工艺参数的影 响
一、电镀技术
电镀概念
• 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某 些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金 的过程，是利用电解作用使金属或其它材 料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而 起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光 性及增进美观等作用。
电镀的检验
• 镀端子的检验是电镀完成后不可缺少的工 作，只有检验合格的产品才能交给下一工 序使用。通常驻的检验项目为：膜厚 （thickness）,附着力（adhesion）,可焊性 （solderability）,外观（appearance）,包 装（package）.盐雾实（salt spray test）, 对于图纸有特别要求的产品，有孔隙率测 试（30U”）金使用硝酸蒸气法，镀钯镍产 品（使用凝胶电解法）或其它环境测试。
第1章 现代材料表面工程技术绪论
1.2.3 表面工程技术的应用
5.在再制造工程中的应用 (1)再制造工程的内涵 再制造工程是在维修工程和表面工程的基础上发 展起来的新兴科学，是以产品全寿命周期论为指导，以实现废旧产品 的性能提升为指标，以优质、高效、节能、节材和环保为准则，以先 进生产技术和产业优化为手段，来修复、改造废旧产品的一系列技术 措施或工程活动的总称。简而言之为是废旧产品高技术修复、改造的 产业。其重要特征是，再制造以后的产品质量和性能达到或超过新品 ，成本只是产品的50%，可节能60%，节材70%，对环境的不良影响 显著降低，可有力的促进资源节约型、环境友好型社会的建设。 (2) 再制造工程的效益和特色 效益体现在：废旧产品的零部件因被直 接用作再制造的毛坯而不是回炉冶炼获得钢垫，避免了回炉时对能量 的消耗和对环境造成的二次污染；避免了由钢锭到新零件的二次制造 时对能源的再次消耗和对环境的再度污染。一方面提高了产品的绿色 度，另一方面避免了成为固体垃圾而造成的环境污染。
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兽形盒砚，东汉制，出土于1980 年陕西临潼姜寨新石器时代墓葬 品，由石砚、盒身、盒盖三部分 组成
鎏金是自先秦时代即产生的传统金属装饰工艺，是一种传统的 做法，至今仍在民间流行，亦称火镀金或汞镀金。在东周和汉 代以后均颇为流行，是当时最值得称道的铜器表面装饰工艺之 一，先后称为黄金涂、金黄涂、金涂、涂金、镀金，宋代始称 鎏金。 鎏金是一种金属加工工艺，亦称“涂金”、“镀金”、“度金 ”、“流金”，
表面工程学科体系
表面工程技术是表面工程学的核心和实质，其内涵为： 1、表面涂镀技术。 2、表面薄膜技术。 3、表面改性技术 4、复合表面工程技术。 表面工程技术简称表面技术，它是运用各种物理、化学和机
械的方法，改变基材表面的形态、化学成分、组织结构和应
现代表面技术
现代表⾯技术现代表⾯技术表⾯⼯程技术是表⾯处理表⾯涂镀层及表⾯改性的总称表⾯⼯程技术是运⽤各种物理化学和机械⼯艺过程来改变基材表⾯的形态化学成分组织结构或应⼒状态⽽使其具有某种特殊性能，从⽽满⾜特定的使⽤要求[3]徐晋勇,张健全,⾼清.现代先进表⾯技术的发展及应⽤[N].电⼦⼯艺技术.2006,27（3）表⾯技术的应⽤所包含的内容⼗分⼴泛,可以⽤于耐蚀、耐磨、修复、强化、装饰等。
也可以是在光、电、磁、声、热、化学、⽣物等⽅⾯的应⽤。
表⾯处理技术是⽤以改变材料表⾯特性，达到预防腐蚀⽬的的技术。
按具体表⾯技术⽅法分类:表⾯热处理、化学热处理、物理⽓相沉积、化学⽓相沉积、⾼能束强化、涂料与涂装、热喷涂与堆焊、电镀、化学镀、热浸镀、转化膜等表⾯⼯程技术的任务：1.提⾼⾦属材料抵御环境作⽤的能⼒2.根据需要，赋予材料及其制品表⾯⼒学性能、物理功能和多种特殊功能、声光磁电转换及存储记忆的功能；制造特殊新型材料及复层⾦属板材。
3.赋予⾦属或⾮⾦属制品表⾯光泽的⾊彩、图纹、优美外观。
4.实现特定的表⾯加⼯来制造构件、零件和元器件等。
5.修复磨损或腐蚀损坏的零件；挽救加⼯超差的产品，实现再制造⼯程。
6.开发新的表⾯⼯程技术，技术概念电镀：利⽤电解作⽤，使具有导电性能的⼯件表⾯作为阴极与电解质溶液接触，通过外电流作⽤，在⼯件表⾯沉积与基体牢固结合的镀覆层。
该镀覆层主要是各种⾦属和合⾦。
化学镀：是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。
⼯件可以是⾦属也可以是⾮⾦属。
镀覆层主要是⾦属和合⾦。
涂装：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。
涂料为有机混合物，可涂装在各种⾦属、陶瓷、塑料、⽊材、⽔泥、玻璃制品上。
⽓相沉积：在⾦属或⾮⾦属材料基体表⾯牢固沉积同类或异类⾦属或⾮⾦属及其化合物，以改善原材料基体的物理和化学性能或获得新材料的⽅法。
{技术管理套表}现代表面技术
{技术管理套表}现代表面技术现代表面技术表面工程技术是表面处理表面涂镀层及表面改性的总称表面工程技术是运用各种物理化学和机械工艺过程来改变基材表面的形态化学成分组织结构或应力状态而使其具有某种特殊性能，从而满足特定的使用要求[3]徐晋勇,张健全,高清.现代先进表面技术的发展及应用[N].电子工艺技术.2006,27（3）表面技术的应用所包含的内容十分广泛,可以用于耐蚀、耐磨、修复、强化、装饰等。
也可以是在光、电、磁、声、热、化学、生物等方面的应用。
表面处理技术是用以改变材料表面特性，达到预防腐蚀目的的技术。
按具体表面技术方法分类:表面热处理、化学热处理、物理气相沉积、化学气相沉积、高能束强化、涂料与涂装、热喷涂与堆焊、电镀、化学镀、热浸镀、转化膜等表面工程技术的任务：1.提高金属材料抵御环境作用的能力2.根据需要，赋予材料及其制品表面力学性能、物理功能和多种特殊功能、声光磁电转换及存储记忆的功能；制造特殊新型材料及复层金属板材。
3.赋予金属或非金属制品表面光泽的色彩、图纹、优美外观。
4.实现特定的表面加工来制造构件、零件和元器件等。
5.修复磨损或腐蚀损坏的零件；挽救加工超差的产品，实现再制造工程。
6.开发新的表面工程技术，技术概念电镀：利用电解作用，使具有导电性能的工件表面作为阴极与电解质溶液接触，通过外电流作用，在工件表面沉积与基体牢固结合的镀覆层。
该镀覆层主要是各种金属和合金。
化学镀：是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。
工件可以是金属也可以是非金属。
镀覆层主要是金属和合金。
涂装：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。
涂料为有机混合物，可涂装在各种金属、陶瓷、塑料、木材、水泥、玻璃制品上。
气相沉积：在金属或非金属材料基体表面牢固沉积同类或异类金属或非金属及其化合物，以改善原材料基体的物理和化学性能或获得新材料的方法。
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?如用电子束蒸镀的金属陶瓷层 Co-Al2O3作为太阳能吸 热器，使对太阳能的吸收率可达 95%。
12
应用实例5
?人造卫星在宇宙中的温度控制 ?问题：卫星表面受太阳照射的一面温度可达200℃，没有
被太阳照射的一面温度可低到-200 ℃ 。
9
应用实例2
? 飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于具有几十倍的音速， 并与大气层摩擦，即所谓气动加热，其温度高达 4000～5000℃：
? 问题：绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度。 ? 解决问题的方法 ：依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层和烧蚀涂层。 ? 隔热防火涂层是热导率低的氧化物：氧化铝、氧化锆、氧化钍等。 ? 烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。
18
腐蚀失效：
? 零件表面与周围环境介质发生化学或电化学反应，而 导致的损伤或损坏，称为腐蚀失效，特别在强腐蚀性介质中 这情况非常严重。 ? 金属腐蚀按破坏的特性可分为全面腐蚀和局部腐蚀。
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2. 疲劳失效：
材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处逐渐产生 局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生 完全断裂的过程。
现代表面工程技术
Modern Surface Engineering and Technology
江苏大学材料学院
1
教学目的
（1）系统地掌握现代表面处理技术的基本原理； （2）能合理选择并应用这些新的表面工程技术； （3）解决材料表面硬度、强度、耐磨性与心部强韧性
之量。
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应用实例3
航天飞机外壳了要防热材料和涂层：如美国洛克希德 导弹与航天公司研制出LI-900全氧化硅绝热毡： ?1） 重量轻，整个体积的95%都是空的。 ?2） 为防水、耐蚀以主散热，表面加涂了一种碳化硅涂层， 该涂层可把 90%的入射热反射掉，而剩下 10%几乎都被氧化 硅毡所隔绝。
11
应用实例4
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应用实例1
轻量化材料的确能降低汽车的整体重量和碳排放量，但大大增加了汽 车的成本。轻量化汽车材料市场在 2010年的收入达到 380亿美元，2017 年该数字有望达到953.4亿美元。 ? 汽车轻量化→铝合金→表面耐磨问题突出→表面耐磨涂层 ? 火箭发动机的尾喷管内壁和燃烧室：
需承受2000～3300℃温度和巨大的热焰流冲击
（2）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。主要有喷丸强化、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。
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表面工程技术日益得到重视的主要原因：
? 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。
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磨损失效
? 机械零件由于相互之间的相对运动发生摩擦磨损引起零件工作表面 金属不断损失，称为零件的磨损。 ? 磨损引起零件几何尺寸与形状的改变，使零件之间间隙增大，使机 械设备丧失精度，导致整个机械设备无法正常工作，称为零件的磨损失 效。
磨损失效有多种形式： 粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、微动磨损 和疲劳磨损。
力，减少表面与外界环境的接触，提高零件表面的抗磨损、耐腐蚀、 抗疲劳能力。
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(3) 采用现代材料表面改性技术：
? 在零件表面涂覆一层保护膜 ; ? 采用机械、物理、化学等方法，使材料表面的形貌、化学成份、
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教材及参考资料
? 教材：现代表面技术，机械工业出版社，钱苗根等 编著
? 参考书目：
? 面向二十一世纪的表面工程，徐滨士，北京：机械工业出版社，1997 ? 表面工程手册，李国英主编，北京：机械工业出版社，1998 ? 表面涂层技术，陈学定，韩文政，北京：机械工业出版社，1994 ? 表面工程与维修，徐滨士，朱绍华等，北京：机械工业出版社，1996
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第一节 表面技术的涵义
一、使用表面技术的目的 ?（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。
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二、主要技术途径:
(1) 覆盖层
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、热浸涂、搪瓷涂敷、陶瓷涂敷、真空蒸镀、溅射镀、离子镀、化 学气相沉积、分子束外延制膜、离子束合成薄膜技术等。此外，还有其他 形式的覆盖层，例如各种金属经氧化和磷化处理后的膜层，包箔，贴片的 整体覆盖层，缓蚀剂的暂时覆盖层等。
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汽车喷漆
镀银壶
磨损
腐蚀
据世界摩擦学会统计： 摩擦损失世界性一次能源的1/3~1/2； 磨损给工业国家带来的损失达国民生产总值的2%~8%。
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三、表面失效的形式
1. 机械零件表面失效 机械零件失效一般都发生在工作面（表面），因
为机械零件相互接触的表面受力最大，最易摩擦磨损、 疲劳而失效；零件表面易受外界环境中的水、气、某 些化学介质的作用而腐蚀失效。
第一章 表面技术概论
? 表面技术和表面工程概述 ? 表面技术的分类 ? 表面技术的应用与发展
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第一章 表面技术概论
?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。
?通过对材料基体表面加涂层或改变表面形貌、化学组成、 相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境 作用能力或赋予材料表面某种功能特性的 工艺技术。
3. 其它失效：
其它失效形式有多种，如断裂失效、塑性变形失效等等。
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四、 材料表面失效防护与现代材料表面改性
1. 材料表面失效防护
(1) 选用优质材料： 选用具有更高抗磨损、耐腐蚀、抗疲劳性能的优质材料来制
造零件。 (2) 零件的优化设计和精密加工制造工艺： 可提高表面光洁度，降低表面摩擦系数，减少表面承受的应