表面工程复习题

表面工程作业

第一章作业

1，何谓表面工程，简述它在国民经济中重要性。

从广义上讲，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表面技术主要包括：表面覆盖（在材料的表面施加各种覆盖层）、表面改性、表面加工以及表面湿润、表面催化、膜技术等。

表面工程技术既可对材料表面改性，制备多功能（防腐、耐磨、耐热、耐高温、耐疲劳、耐辐射、抗氧化以及光、热、磁、电等特殊功能）的涂、镀、渗、覆层，成倍延长机件的寿命；又可对产品进行装饰；还可对废旧机件进行修复。采用表面工程措施的费用，一般虽然占产品价格的5％～10％，却可以大幅度地提高产品的性能及附加值，从而获得更高的利润，采用表面工程措施的平均效益高达5～20倍以上。

2，表面工程技术的发展趋势及其原因是什么？

一、研究复合表面技术二、完善表面工程技术设计体系三、开发多种功能涂层四、研究开发新型涂层材料五、深化表面工程基础理论和测试方法的研究六、扩展表面工程的应用领域七、积极为重大工程建设服务八、向自动化、智能化的方向迈进九、降低对环保的负面效应

第二章作业

1，洁净的表面结构有哪几种？各有什么特点？

3，贝尔比层是怎样形成的？具有什么特点？

固体材料经过切削加工后，在几个微米或者十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化，既造成一定程度的晶格畸变。这种晶格的畸变随深度变化，而在最外的，约5nm-10nm 厚度可能会形成一种非晶态层。这层非晶态称为贝尔比层。其成分为金属和它的氧化物，而性质与体明显不同。

4，大气环境下，金属和陶瓷粉体的表面通常是什么结构？含有什么成分？

金属：

结构：形成贝尔比层

成分：一般为金属/过渡层/空气。金属/空气极为少见。过渡层中常由氧化物、氮化物、硫化物、尘埃、油脂、吸附气体（氧、氮、二氧化碳和水汽等）所组成。过渡层为氧化物最常见，由于一些金属元素的氧化态可变，因此在氧化层中也包含不同氧化态的氧化物。

陶瓷粉体：纳米粉能够从空气中吸附大量的水,在表面形成羟基层和多层物理吸附水。

5，大气环境下，纳米陶瓷粉团聚原因是什么？

(1)粉体变细,其比表面积增加,表面能增大,表面效应(如弛豫、偏析、吸附) 、量子尺寸效应(如能隙变宽等) 增强,熔点降低,使纳米粉的表面性质变得更加活跃,许多在加热条件下或高温下才发生的化学反应,在常温下已经很剧烈了

(2)大气环境下都有一层羟基,这是表面的悬键与空气中的O2和水等反应形成的（lgd）。

(3)表面羟基层的形成,一方面使表面结构发生变化,减少了表面因弛豫现象而出现的静电排斥作用;另一方面,导致羟基间的德华力、氢键的产生,使粉体间的排斥力变为吸引力,导致团聚（lgd）

7，影响固体材料粘着磨损性能有哪些因素？

（1）润滑条件或环境：在真空条件下大多数金属材料的磨损十分严重。

（2）硬度：对摩擦副材料的硬度而言，材料越硬，耐磨性越好。

（3）晶体结构和晶体的互溶性：密排六方的材料摩擦系数最低，体心立方材料最

高。冶金上互溶性好的一对金属摩擦副摩擦系数和磨损率都高。

（4）温度：温度升高，磨损加剧。

8.什么是zeta电位。

Zeta电位又叫电动电位或电动电势（ζ-电位或ζ-电势），是指剪切面(Shear Plane)的电位，是表征胶体分散系稳定性的重要指标。

9，银粉到哪个尺寸不导电？粒径小于1微米

冷冻干燥法原理：

在低温下将湿凝胶中的水冻结成冰，然后迅速抽真空降低压力，

在低温低压下使冰直接升华成蒸汽，实现固液分离。

超声法基本原理：

通过超声空化作用产生的冲击波和微射流可以有效地使溶胶原有的絮状结构解体、粘度降低、流动性增强。

10.大气环境下，不锈钢的表面结构成分与其基体成分有什么关系？

第三章预习要点

1，物理气相沉积与化学气相沉积个有什么特点，它们的区别是什么？

沉积过程中若沉积粒子来源于化合物的气相分解反应，则称为化学气相沉积（CVD）；否则称为物理气相沉积（PVD）。

．CVD（化学）的特点

（1）在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而沉积固体。

（2）可以在大气压（常压）或者低于大气压下（低压）进行沉积。一般来说低压效果要好些。

（3）采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。（4）镀层的化学成分可以改变，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。（5）可以控制镀层的密度和纯度。

（6）绕镀性好，可在复杂形状的基体上以及颗料材料上镀制。

（7）气流条件通常是层流的，在基体表面形成厚的边界层。

（8）沉积层通常具有柱状晶结构，不耐弯曲。但通过各种技术对化学反应进行气相扰动，可以得到细晶粒的等轴沉积层。

（9）可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物镀层。

工艺温度高低是CVD和PVD之间的主要区别。

CVD工艺对进入反应器工件的清洁要求比PVD工艺低一些，因为附着在工件表面的一些脏东西很容易在高温下烧掉。此外，高温下得到的镀层结合强度要更好些

CVD镀层往往比各种PVD镀层略厚一些， CVD镀层往往厚度在5-300μm左右， PVD 镀层通常不到5μm厚。

CVD镀层的表面略比基体的表面粗糙些。

相反，PVD镀膜如实地反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金属光泽，

CVD反应发生在低真空的气态环境中，具有很好的绕镀性，所以密封在CVD反应器中的所有工件，除去支承点之外，全部表面都能完全镀好，甚至深孔、壁也可镀上。

相对而论，所有的PVD技术由于气压较低，绕镀性较差，因此工件背面和侧面的镀制效果

不理想。

PVD的反应器必须减少装载密度以避免形成阴影，而且装卡、固定比较复杂。在PVD反应器中，通常工件要不停地转动，并且有时还需要边转边往复运动。

2，蒸镀的原理是什么？蒸镀铝膜，有哪些用途？

蒸镀原理：和液体一样，固体在任何温度下也或多或少地气化（升华），形成该物质的蒸气。在高真空中，将镀料加热到高温，相应温度下的饱和蒸气向上散发，蒸发原子在各个方向的通量并不相等。基片设在蒸气源的上方阻挡蒸气流，蒸气则在其上形成凝固膜。为了弥补凝固的蒸气，蒸发源要以一定的比例供给蒸气。

用途：目前在制镜工业中已经广泛采用蒸镀，以铝代银，节约贵重金属。集成电路是镀铝进行金属化，然后再刻蚀出导线。在聚酯薄膜上镀铝具有多种用途：

制造小体积的电容器；

制作防止紫外线照射的食品软包装袋；经阳极氧化和着色后即得色彩鲜艳的装饰膜。双面蒸镀铝的薄钢板可代替镀锡的马口铁制造罐头盒。

第三章作业

1)，溅射镀膜的基本原理是什么？目前有哪些种类？