材料表面技术.pptx
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材料的表面强化技术ppt课件
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
二、表面淬火 surface quenching
1、感应加热表面淬火
1）基本原理，见图4-36 铜制感应器—电流，工件表层 同步感应电流—涡流，具有集 肤效应，表层迅速加热到淬火 温度，喷水淬硬。
2、渗碳(carburizing)
钢在渗碳介质中，加热、保温，碳原 子渗入工件表层，淬火后，提高表层 硬度、耐磨性。 1）渗碳方法 包括固体渗碳、气体渗碳、真空渗碳、 液体渗碳等。
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2）渗碳用钢、渗碳层的组织及热处理 ①渗碳用钢 低碳、低合金钢（WC=0.1％~0.25％） 渗碳后表层WC=0.8~1.1%
②组织： 工件渗碳后的组织由表面到心部依次为过 共析（P+Fe3CⅡ）、共析（P）、亚共析 （P+F）和原始组织（F+P）。
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包括机械的、物理的、化学的等一 系列表面强化处理方法。
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表面强化技术的分类 Types of surface reinforcing technology
表面冶金强化（堆焊、热喷涂等）； 表面形变强化（喷丸、滚压、挤压等）； 表面热处理强化（表面淬火、化学热处理等）； 表面薄膜强化（电镀、气相沉积等）； 表面非金属化处理（喷塑、粘涂等）； 高能束表面强化（电子、离子束等）。
表面工程技术ppt课件.ppt
常用的喷涂材料有很多根据需要来设计。
材料的形式主要有：粉末（HVOF、等离子、 爆炸喷涂、火焰喷涂等），线材（火焰喷 涂、电弧喷涂）
材料成分主要有：金属、非金属、陶瓷、 碳化物、自熔合金、复合粉末等
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
（3）金属陶瓷
主要是一些碳化物如WC、SiC、BC这 些材料喷涂时防止分解。一般用金属 作 “胶粘剂” 制成金属陶瓷粉末。如 WC-Co系Cr3C2-NiCr系，具有优良的耐 磨、耐蚀性能。
（4）自粘性喷涂粉末（自熔合金）
如镍包铝、铝包镍等。可以提高涂层 与基体结合强度。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
各种喷涂方法简介
工艺品：提高耐蚀性和美观性。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
1.2表面工程技术分类
1、表面改性技术：通过改变基质材料成分， 达到改善性能的目的。如：渗氮、渗碳处 理。
2、表面处理：不改变材质成分，只改变基 质材料的组织结构及应力，以改善性能。 如：表面淬火，喷丸辊压等。
结合强度 8-20 12-25 可达
>70 60~77
【材料课件】表面技术
现代表面技术第一章表面技术概论第一节表面技术的涵义19世纪工业革命以来，材料品种日益繁多，为了适应高强度、高硬度和耐磨、耐高温、耐酸碱腐蚀等不同特殊要求，人们需要不断开发各种特殊的合金材料，但这些合金材料往往价格昂贵。
因此，人们试图采用各种表面技术对普通钢材表面进行加工，以改变其表面性能，使其适应复杂的工作环境。
另外，磨损、腐蚀等失效都是首先发生在材料表面，通过对材料表面进行有效处理，可以极大地提高材料寿命。
因此，迫切需要开发出各种行之有效的表面技术，正是基于这样的背景，逐步形成了一门新兴学科——表面工程学。
表面工程技术的发展始于20世纪60年代末，近30年来发展尤为迅速。
在传统的表面处理技术不断改进、不断完善的同时，又有科学技术逐渐渗透到该领域，各种表面技术相互融合，从而使现代表面技术进入了一个新的发展时期。
表面技术是一门博大精深、实用价值极高的技术。
材料科学所面临的若干艰巨任务，如要求材料硬而不脆、耐磨而易车削、质高而价廉等间题，通过表面技术在相当程度上都可迎刃而解。
除本文所提及的巨大作用外，用表面技术合成人工结构材料、复合材料及沉积非晶态涂层及制取复合涂层方面都显示了巨大的应用潜力。
表面技术是一项能使产品获得高附加值的技术。
英国产品每年靠表面技术估计增值100亿英镑，如果对表面技术进行全开发，有可能节省200。
万到400亿埃居(约200亿英镑)，可见表面技术对国民经济的巨大作用。
我国在湿法镀覆等方面取得了令人瞩目的成就，但在PVD和表面改性方面还有许多工作要做。
这一方面要靠广大科技人员的才智与努力，同时有关领导部门在设备资金投入上给予有力的支持也至关重要。
只有这样，我国的表面技术才能以新的面貌进入21世纪，全方位赶上和领先世界水平。
一、什么是表面技术从广义上讲，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。
任何表面在通常情况下实际上都是界面。
两种不同相之间的交界，称为界面，在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象。
酵母表面展示技术.pptx
第3页/共12页
• 载体蛋白
酵母细胞表面包被着一层坚硬的细胞壁，由内 层的葡聚糖骨架和外层的甘露糖蛋白构成。甘 露糖蛋白主要包括两类蛋白质：一种以非共价 方式松散地结合于细胞壁，可以用SDS 抽提； 另一类蛋白必需以 β-1,3 或β-1,6 葡聚糖酶消 化细胞壁后才能抽提，这类蛋白常含有 GPI 锚 定区域。α-凝集素和絮凝素以及细胞壁蛋白如 Cwp1p，Cwp2p，Tip1p 等都属于 GPI 家族 蛋白，外源蛋白与它们融合后可被共价锚定于 细胞表面，这些蛋白是常用的酵母表面展示载 体蛋白。
第6页与外源蛋白融合，并将融合蛋白展露表达 在细胞表面，此系统又包括两个子系统: GPI锚定系统和絮凝结构域锚定系统。 GPI锚定系统是利用絮凝素Flo1p的C末端含有的GPI信号锚定外源蛋白，此系 统与凝集素展示相似; 絮凝结构域锚定系统是利用Flo1p的中间絮凝功能结构 域与外源蛋白融合，通过絮凝功能结构域识别酵母细胞壁中的甘露聚糖链并以 非共价作用诱导细胞粘附、聚集成可逆性絮状物
第10页/共12页
• 酵母表面展示与酶技术 • 酶的固定化是指借助物理或者化学方法将酶固定于特殊
的相，使得酶与整体流体分开，但是仍然能够进行底物 和效应物分子交换并发挥其催化效能的一种技术。与游 离酶相比，固定化酶提高了酶的稳定性，并使酶能够反 复回收利用。但是，传统的固定化方法也会产生一些不 利因素，例如由于增加固定化操作，导致酶固定化过程 中的活性收率损失；另外由于固定化操作需用载体，因 而增加了载体成本费和固定化操作费用。利用表面展示 技术将具有催化活性的酶展示于酵母等微生物细胞表面 就形成了全细胞催化剂，与传统的细胞内酶和外分泌酶 不同，表面展示的酶以共价或非共价方式固定于细胞外 表面，这种独特的空间定位使其相对自由酶而言有许多 优良的特性，如温度、有机溶剂稳定性、可多次重复使 用等，这些特点与传统的固定化酶技术相似，但无需额 外的蛋白纯化和固定的操作，有着良好的应用前景。
• 载体蛋白
酵母细胞表面包被着一层坚硬的细胞壁，由内 层的葡聚糖骨架和外层的甘露糖蛋白构成。甘 露糖蛋白主要包括两类蛋白质：一种以非共价 方式松散地结合于细胞壁，可以用SDS 抽提； 另一类蛋白必需以 β-1,3 或β-1,6 葡聚糖酶消 化细胞壁后才能抽提，这类蛋白常含有 GPI 锚 定区域。α-凝集素和絮凝素以及细胞壁蛋白如 Cwp1p，Cwp2p，Tip1p 等都属于 GPI 家族 蛋白，外源蛋白与它们融合后可被共价锚定于 细胞表面，这些蛋白是常用的酵母表面展示载 体蛋白。
第6页与外源蛋白融合，并将融合蛋白展露表达 在细胞表面，此系统又包括两个子系统: GPI锚定系统和絮凝结构域锚定系统。 GPI锚定系统是利用絮凝素Flo1p的C末端含有的GPI信号锚定外源蛋白，此系 统与凝集素展示相似; 絮凝结构域锚定系统是利用Flo1p的中间絮凝功能结构 域与外源蛋白融合，通过絮凝功能结构域识别酵母细胞壁中的甘露聚糖链并以 非共价作用诱导细胞粘附、聚集成可逆性絮状物
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• 酵母表面展示与酶技术 • 酶的固定化是指借助物理或者化学方法将酶固定于特殊
的相，使得酶与整体流体分开，但是仍然能够进行底物 和效应物分子交换并发挥其催化效能的一种技术。与游 离酶相比，固定化酶提高了酶的稳定性，并使酶能够反 复回收利用。但是，传统的固定化方法也会产生一些不 利因素，例如由于增加固定化操作，导致酶固定化过程 中的活性收率损失；另外由于固定化操作需用载体，因 而增加了载体成本费和固定化操作费用。利用表面展示 技术将具有催化活性的酶展示于酵母等微生物细胞表面 就形成了全细胞催化剂，与传统的细胞内酶和外分泌酶 不同，表面展示的酶以共价或非共价方式固定于细胞外 表面，这种独特的空间定位使其相对自由酶而言有许多 优良的特性，如温度、有机溶剂稳定性、可多次重复使 用等，这些特点与传统的固定化酶技术相似，但无需额 外的蛋白纯化和固定的操作，有着良好的应用前景。
现代材料分析方法第八章表面分析技术ppt课件
23
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
Monochromator
24
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
半球型光电子能量分析器
只有能量在选定的很窄范围内的电子可能循着一定的轨道 达到出口孔，改变电势，可以扫描光电子的能量范围。
25
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
3. 电子探测及数据处理
• 光电子信号微弱；10－16~ 10 -14A
Electron Spectroscopy for Chemical Analysis），
这一称谓仍在分析领域内广泛使用。
2
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
概述
• XPS是瑞典K.Siegbahn教授及其同事经近20年潜心 研究，于六十年代中期研制开发的一种新型表面分 析方法。
3. 逃逸深度（λm）
• 只有那些来自表面附近在逃逸深度以内的光 电子才没有经过散射而损失能量，才对确定 Eb的谱峰有所贡献。
• 对于XPS 有用的光电子能量100~1200eV λm =0.5~2.0nm（金属） =4~10nm（高聚物）
9
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
• 他们发现了内层电子结合能的位移现象，解决了电 子能量分析等技术问题，测定了元素周期表中各元 素轨道结合能，并成功地应用于许多实际的化学体 系。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
Monochromator
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
半球型光电子能量分析器
只有能量在选定的很窄范围内的电子可能循着一定的轨道 达到出口孔，改变电势，可以扫描光电子的能量范围。
25
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
3. 电子探测及数据处理
• 光电子信号微弱；10－16~ 10 -14A
Electron Spectroscopy for Chemical Analysis），
这一称谓仍在分析领域内广泛使用。
2
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
概述
• XPS是瑞典K.Siegbahn教授及其同事经近20年潜心 研究，于六十年代中期研制开发的一种新型表面分 析方法。
3. 逃逸深度（λm）
• 只有那些来自表面附近在逃逸深度以内的光 电子才没有经过散射而损失能量，才对确定 Eb的谱峰有所贡献。
• 对于XPS 有用的光电子能量100~1200eV λm =0.5~2.0nm（金属） =4~10nm（高聚物）
9
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
• 他们发现了内层电子结合能的位移现象，解决了电 子能量分析等技术问题，测定了元素周期表中各元 素轨道结合能，并成功地应用于许多实际的化学体 系。
11-表面工程技术PPT模板
1．复合热处理技术
1 渗钛与离子渗氮复合处理
2 渗碳、渗氮、碳氮共渗与渗硫复合处理
3 液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化
4 激光与离子渗氮复合处理
— 10 —
1.3 复合表面处理技术
2．表面覆层技术与其他表面处理技术的复合
表面覆层技术与其他表面处理技术 的复合，即利用各种工艺方法在工件表 面上形成各种覆层，如镀层、涂层、沉 积层或薄膜，经过适当的热处理，使覆 层中的金属原子向基体扩散，或与基体 进行冶金熔合，不仅可增强覆层与基体 的结合强度，同时也能改变表面覆层本 身的成分，防止覆层剥落，并可提高覆 层的强韧性，提高表面的抗擦伤力、耐 磨损和耐腐蚀能力。
— 6—
1.2 表面覆层技术
1．热喷涂
火焰喷涂
等离子喷涂
如 图 4-5 所 示 ， 火 焰 喷 涂 借 助 高 速
气流将喷涂的粉末吸入火焰区，加热到
熔融或高塑性状态后喷射到粗糙的基体
表面形成涂层；或将线材或棒材送入氧-
乙炔火焰区加热熔化，借助压缩空气使
其雾化成颗粒，再喷向粗糙的基体表面 形成涂层。
激光表面熔覆是采 用大功率激光束扫 描金属表面，将选 定的材料熔化到金 属表面，形成具有 硬度高、耐磨性好、 抗腐蚀等特性的涂 覆层。
激光表面熔凝是 采用高能量密度 的激光，使材料 表面层快速熔化， 然后依靠材料自 身快速冷却凝固， 从而获得非常细 密的非平衡快速 凝固组织。
激光表面合金化是 利用高能量的激光 束使根据需求加入 的合金涂层与基体 金属表面混合熔化， 在极短的时间内， 形成与基体不同化 学成分和结构的表 面合金层。
热喷涂技术采用气体、液体或电弧、 等离子、激光等作为热源，将金属、合金、 陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及其复合 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。
1 渗钛与离子渗氮复合处理
2 渗碳、渗氮、碳氮共渗与渗硫复合处理
3 液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化
4 激光与离子渗氮复合处理
— 10 —
1.3 复合表面处理技术
2．表面覆层技术与其他表面处理技术的复合
表面覆层技术与其他表面处理技术 的复合，即利用各种工艺方法在工件表 面上形成各种覆层，如镀层、涂层、沉 积层或薄膜，经过适当的热处理，使覆 层中的金属原子向基体扩散，或与基体 进行冶金熔合，不仅可增强覆层与基体 的结合强度，同时也能改变表面覆层本 身的成分，防止覆层剥落，并可提高覆 层的强韧性，提高表面的抗擦伤力、耐 磨损和耐腐蚀能力。
— 6—
1.2 表面覆层技术
1．热喷涂
火焰喷涂
等离子喷涂
如 图 4-5 所 示 ， 火 焰 喷 涂 借 助 高 速
气流将喷涂的粉末吸入火焰区，加热到
熔融或高塑性状态后喷射到粗糙的基体
表面形成涂层；或将线材或棒材送入氧-
乙炔火焰区加热熔化，借助压缩空气使
其雾化成颗粒，再喷向粗糙的基体表面 形成涂层。
激光表面熔覆是采 用大功率激光束扫 描金属表面，将选 定的材料熔化到金 属表面，形成具有 硬度高、耐磨性好、 抗腐蚀等特性的涂 覆层。
激光表面熔凝是 采用高能量密度 的激光，使材料 表面层快速熔化， 然后依靠材料自 身快速冷却凝固， 从而获得非常细 密的非平衡快速 凝固组织。
激光表面合金化是 利用高能量的激光 束使根据需求加入 的合金涂层与基体 金属表面混合熔化， 在极短的时间内， 形成与基体不同化 学成分和结构的表 面合金层。
热喷涂技术采用气体、液体或电弧、 等离子、激光等作为热源，将金属、合金、 陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及其复合 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。
材料表面工程技术课件
通过化学或物理方法，改 善塑料表面的润湿性、粘 结性和装饰性。
功能材料表面改性实例
高分子材料表面改性
通过化学或物理方法，改变高分子材料的表面能、极性和 润湿性，提高其与其它材料的粘结性和相容性。
石墨烯表面修饰
通过化学反应，在石墨烯表面引入官能团或其它基团，改 变其物理和化学性质，实现其在传感器、电池等领域的应 用。
通过电解作用在材料表面附着一层金属膜的技术
详细描述
电镀技术利用电解原理，在材料表面附着一层金属膜，以提高材料的耐腐蚀性 、耐磨性和装饰性。电镀技术广泛应用于汽车、电子、建筑和航空航天等领域 。
化学镀技术
总结词
通过化学反应在材料表面沉积金属或合金的技术
详细描述
化学镀技术利用化学反应在材料表面沉积一层金属或合金，以提高材料的耐腐蚀 性、耐磨性和导电性。化学镀技术广泛应用于电子、生物医学和装饰等领域。
生物材料表面改性
通过物理或化学方法，改变生物材料的表面性质，使其具 有更好的生物相容性和功能性，如组织工程、药物传递和 生物检测等领域的应用。
05
材料表面工程技术展望
新材料表面工程技术的发展趋势
纳米表面工程技术
利用纳米技术提高材料表 面的耐磨、耐腐蚀和抗疲 劳等性能，满足高精度、 高性能的应用需求。
化学气相沉积技术
总结词
通过化学反应将气态物质转化为固态物质沉积在材料表面的技术
详细描述
化学气相沉积技术利用化学反应将气态物质转化为固态物质，并沉积在材料表面，形成一层薄膜。化 学气相沉积技术广泛应用于电子、光学和生物医学等领域。
03
材料表面改性技术
表面合金化技术
表面合金化技术是通过在材料表面添加合金元素，改变材料表面的成分和结构，从 而提高材料表面的性能。
功能材料表面改性实例
高分子材料表面改性
通过化学或物理方法，改变高分子材料的表面能、极性和 润湿性，提高其与其它材料的粘结性和相容性。
石墨烯表面修饰
通过化学反应，在石墨烯表面引入官能团或其它基团，改 变其物理和化学性质，实现其在传感器、电池等领域的应 用。
通过电解作用在材料表面附着一层金属膜的技术
详细描述
电镀技术利用电解原理，在材料表面附着一层金属膜，以提高材料的耐腐蚀性 、耐磨性和装饰性。电镀技术广泛应用于汽车、电子、建筑和航空航天等领域 。
化学镀技术
总结词
通过化学反应在材料表面沉积金属或合金的技术
详细描述
化学镀技术利用化学反应在材料表面沉积一层金属或合金，以提高材料的耐腐蚀 性、耐磨性和导电性。化学镀技术广泛应用于电子、生物医学和装饰等领域。
生物材料表面改性
通过物理或化学方法，改变生物材料的表面性质，使其具 有更好的生物相容性和功能性，如组织工程、药物传递和 生物检测等领域的应用。
05
材料表面工程技术展望
新材料表面工程技术的发展趋势
纳米表面工程技术
利用纳米技术提高材料表 面的耐磨、耐腐蚀和抗疲 劳等性能，满足高精度、 高性能的应用需求。
化学气相沉积技术
总结词
通过化学反应将气态物质转化为固态物质沉积在材料表面的技术
详细描述
化学气相沉积技术利用化学反应将气态物质转化为固态物质，并沉积在材料表面，形成一层薄膜。化 学气相沉积技术广泛应用于电子、光学和生物医学等领域。
03
材料表面改性技术
表面合金化技术
表面合金化技术是通过在材料表面添加合金元素，改变材料表面的成分和结构，从 而提高材料表面的性能。
材料表面工程技术课件
面的功能性，广泛应用于电子、纺织、生物医学等领域。
等离子体表面处理工艺
03
包括等离子体类型选择、处理时间、功率等参数控制，对处理
效果和材料性能具有重要影响。
05
材料表面工程技术应用案例
航空航天领域的应用案例
பைடு நூலகம்
涂层技术
采用等离子喷涂、超音速喷涂等技术，制备耐高温、抗氧 化、抗腐蚀等性能的涂层，提高航空航天材料的使用寿命 和安全性。
表面强化技术
应用离子注入、激光表面处理等强化技术，提高航空航天 材料的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，增强其承载能力和使 用寿命。
特种焊接技术
采用电子束焊接、激光焊接等特种焊接技术，实现航空航 天材料的高强度、高质量连接，确保其结构完整性和安全 性。
汽车工业的应用案例
01
电镀技术
应用镀锌、镀铬等电镀技术，提高汽车零件的耐腐蚀性和美观性，延长
，降低对环境和人体的危害。
循环经济与可持续发展
03
推广循环经济和可持续发展的理念，实现材料表面工
程技术的绿色化、低碳化。
THANKS
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材料表面工程技术课件
• 引言 • 材料表面预处理技术 • 材料表面涂层技术 • 材料表面改性技术 • 材料表面工程技术应用案例
• 材料表面工程技术的评估与质量控制 • 材料表面工程技术的未来发展趋势与
展望
01
引言
表面工程技术的定义与重要性
定义
表面工程技术是指通过物理、化学或 机械手段，改变材料表面的结构、成 分和性质，以获得所需表面性能的技 术。
效果。
表面改性效果的评价指标
表面粗糙度 表面硬度 摩擦系数
耐腐蚀性能
采用轮廓仪、干涉仪等仪器测量表面粗糙度，以评估改性处理 对表面光洁度的影响。
材料表面改性技术.pptx
2、喷丸强化用的设备 按驱动弹丸的方式可分为机械离心式弹丸机和气动式弹丸机两大类。 （1）机械离心式喷丸机 功率小，生产效率高，喷丸质量稳定，但设备制造成本高。 适用于要求喷丸强度高、品种少批量大、形状简单尺寸较大的零部件。 （2）气动式喷丸机 适用于喷丸强度低、品种多、批量少、形状复杂、尺寸较小的零部件。
感应加热表面淬火
（一）感应加热基本原理
利用电磁感应原理，在工件表面产生密度很高的感应电流，并 使之迅速加热至奥氏体状态，随后快速冷却获得马氏体组织的 淬火方法。
• 当感应圈中通过一定频率交流电时， 在其内外将产生与电流变化频率相同 的交变磁场。将工件放入感应圈内， 在交变磁场作用下，工件内就会产生 与感应圈频率相同而方向相反的感应 电流。感应电流沿工件表面形成封闭 回路，通常称之为涡流。
• 感应电流透入深度：从电流密度最大的表面到电流值为表面的 1/e(e=2.718)处的距离。 56.386 f
超过失磁点的的电流透入深度称为热态电流透入深度（热），低于 失磁点的电流透入深度称为冷态电流透入深度（冷）。对于钢
冷
20 f
500 热 f
硬化层深度：硬化层深度总小于感应电流透入深度
3 工频感应加热表面淬火：电流频率50Hz，表面硬化层深度 10~15mm。适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大 工件的表面淬火。
工件表面淬火后应进行低温回火以降低残余应力和脆性，并保持表面高硬度 和高耐磨性。 淬火前的原始组织应为调质态或正火态。
（三）感应加热表面淬火的特点
1、感应加热时，由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到 Ac3以上很高的温度，而工件心部仍处于相变点之下。中碳钢高频淬 火后，工件表面得到马氏体组织，往里是马氏体加铁素体加屈氏体组 织，心部为铁素体加珠光体或回火索氏体原始组织。
感应加热表面淬火
（一）感应加热基本原理
利用电磁感应原理，在工件表面产生密度很高的感应电流，并 使之迅速加热至奥氏体状态，随后快速冷却获得马氏体组织的 淬火方法。
• 当感应圈中通过一定频率交流电时， 在其内外将产生与电流变化频率相同 的交变磁场。将工件放入感应圈内， 在交变磁场作用下，工件内就会产生 与感应圈频率相同而方向相反的感应 电流。感应电流沿工件表面形成封闭 回路，通常称之为涡流。
• 感应电流透入深度：从电流密度最大的表面到电流值为表面的 1/e(e=2.718)处的距离。 56.386 f
超过失磁点的的电流透入深度称为热态电流透入深度（热），低于 失磁点的电流透入深度称为冷态电流透入深度（冷）。对于钢
冷
20 f
500 热 f
硬化层深度：硬化层深度总小于感应电流透入深度
3 工频感应加热表面淬火：电流频率50Hz，表面硬化层深度 10~15mm。适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大 工件的表面淬火。
工件表面淬火后应进行低温回火以降低残余应力和脆性，并保持表面高硬度 和高耐磨性。 淬火前的原始组织应为调质态或正火态。
（三）感应加热表面淬火的特点
1、感应加热时，由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到 Ac3以上很高的温度，而工件心部仍处于相变点之下。中碳钢高频淬 火后，工件表面得到马氏体组织，往里是马氏体加铁素体加屈氏体组 织，心部为铁素体加珠光体或回火索氏体原始组织。
产品造型材料与工艺__第六讲_金属表面处理与装饰技术.pptx
铝及铝合金的氧化与着色处理
3 铝及铝合金氧化膜着色 （1）化学染色法
把氧化后的制件用有机染料或无机染料的水溶液 来染色。
特点：目前多用有机染料，其色彩丰富、鲜艳
铝及铝合金的氧化与着色处理
3 铝及铝合金氧化膜着色 （2）整体着色法（无机着色法）
用硫酸和有机酸的混合物作氧化溶液，通以直流 电，阳极氧化与着色同步进行
将钢铁零件浸在浓碱溶液中煮沸，在金属表面生成稳定的四 氧化三铁的过程。四氧化三铁氧化膜呈蓝黑色，故又称“发 蓝”
特点：
简便、经济。 膜厚0.5-1.6um,吸附性好，发蓝后可浸油或填充处理，进一步
提高膜层的耐蚀性。 膜薄，不影响零件的装配尺寸；对表面光洁要求高或抛光的
精密件，发蓝后表面既亮又黑，可防护和装饰。 一般不产生氢脆现象，适用于高强钢薄钢片、氢脆敏感弹簧
转化膜可分为：
电化学转化膜。 化学转化膜：氧化膜、铬酸盐膜、磷酸盐膜。
特点：基体Leabharlann 属直接参与成膜反应； 应用：电绝缘，防腐，着色、装饰，应用极广。
铝及铝合金的氧化与着色处理
1 铝及铝合金的电化学氧化
定义 铝及铝合金零件在电解液中进行电化学氧化， 因零件作为阳极，故也称铝阳极氧化
氧化膜的性质
2 涂层装饰技术（简称涂装） 在制品表面形成以有机物为主体的涂层，并
干燥成膜的工艺。一般分三步：前处理、涂 敷、涂层干燥。 作用：
1 镀层装饰技术 2 涂层装饰技术 3 搪瓷被覆技术
三、其他面饰工艺
金属表面处理与装饰的作用？
保护产品外观美，延长使用寿命 美化、装饰产品
产品造型设计师要了解表面处理与装饰 技术的特点，会正确合理的选用。
一、金属材料的表面处理
Ch13材料表面技术
§13.2 电镀和化学镀
（1）镀Mo显著提高发动机QT缸体的耐磨性。 （2）汽油机铸铝活塞裙部外表面镀Sn。 （3）活塞环用合金ZT，第一道环镀Cr，第二道环镀Sn或P化。 （4）拉伸钢质零件，毛坯表面需镀Cu或P化，使毛坯表面形成 一层隔离层，能储存润滑剂，具有自润性能。 （5）电镀黄铜（仿金电镀），如Cu-Zn、Sn-Cu-Zn，可能到 18K～24K黄颜色仿金电镀层，可用于：灯饰、日用五金制品； 汽车轮胎子午线钢丝的电镀，提高橡胶与钢丝的结合强度；节约 Au，在镀Au前先镀黄铜。 （6）减摩镀—轴承电镀，电镀软金属如Sn、Pb、In等，在摩擦 表面上改善磨合性能。
四、铬酸盐处理
§13.3 化学转化膜技术
将金属或金属镀层放入含有某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中， 通 过化学或电化学的方法在金属表面生成以铬酸盐（三价铬或六价铬）为主 的膜的方法，有时也称钝化。
铬酸盐膜的主要特性：
（1）对基体金属的保护作用 （2）表面装饰性
§13.4 表面涂敷技术
一、涂料与涂装 二、粘涂 三、热喷涂 四、热浸镀
粘涂的一般工艺过程：表面预处理（清洗、粗化、活化） 配胶
涂敷（刮涂法、刷涂法、模压法等） 固化（室温或加热固化） 后处理（如清理、修整或表层机械切削、磨削加工）。
二、粘涂
§13.4 表面涂敷技术
表面粘涂技术的应用
1. 零件的减磨润滑
粘涂技术获得的涂层通常称为粘结固体滑膜。在空间技术方面应用 广泛。例如，人造卫星的天线驱动系统、太阳电池帆板机构、光学仪器的 驱动机构和温控机构、星箭分离机构及卫星搭载机械等都使用了粘接固体 润滑膜润滑。
喷丸
§13.1 材料表面技术概述
§13.2 电镀和化学镀
一、电镀 将零件作为阴极放在含有欲镀金属的盐类电解质溶液中，通 过电解作用而在阴极上（即零件）发生电沉积现象形成电镀层。 （一）单金属电镀 （二）合金电镀 （三）复合电镀 （四）非金属材料的电镀
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材料表面技术对促进绿色革命起着十分重要的 作用，如各种膜材料、纤维材料具有高效吸收、分 离、过滤及生化功能，可用于大气与水质净化、抗 菌灭菌、三废处理、活化介质及生物医学与生物工 程。
三、表面技术的分类
表面技术的作用原理、工艺特点及应用范围 各不相同，其种类很多，目前尚无公认统一的分 类方法。若按学科特点分类，表面技术大致分为 下述三方面。
类别 热性能 电性能 光性能 电磁性 其他
具体特性 耐热性、热障性 导电性、绝缘性 选择吸收性、光致效应 磁性、电磁屏蔽性 密封性、保油性
二、材料表面技术的应用
材料表面技术可以有效地且最经济地改善表 面性能或赋予基体材料所没有的表面特性，因而 其应用极其广泛。既可满足表面耐磨、耐蚀、强 化、加工与装饰的需要，又可开辟光、电、磁、 声、热、化学与生物等方面的特殊功能领域。所 涉及的基体材料包括金属材料、高分子材料、陶 瓷材料和复合材料，其中主要是金属材料。
电镀
（一）单金属电镀
单金属电镀是指电镀液中只含一种金属离子， 电沉积后形成单一金属镀层的方法。常用的单金属 电镀有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀锡和镀镉等，
镀铬层具有高的硬度与耐磨性、耐蚀性和美观 的表面，故常用于耐磨、耐蚀和装饰场合，如冷作 模具镀铬、发动机活塞环镀铬、自行车零件镀铬、 照相机零件及餐具镀铬等。镀铬液主要由含有少量 硫酸的铬酐（CrO3）组成。
第十三章 材料表面技术
第一节 概 述 第二节 电镀和化学镀 第三节 化学转化膜技术 第四节 表面涂敷技术 第五节 气相沉积技术 第六节 高能束表面技术简介
第一节 概 述
一、材料表面技术的目的与作用
（一）提高材料的表面损伤失效（或从表面开始的 磨损和腐蚀是最重要的表面损伤失效形式，据统
计，因磨损、腐蚀失效造成的经济损失分别可达国民 经济总产值的1%～2%和4%～5%。绝大多数疲劳断裂也 主要是从表面开始而逐渐向内部发展的。由于磨损、 腐蚀和疲劳断裂是产品（零件）的最主要失效形式， 而它们又主要是发生在材料表面或开始于材料表面， 因此，通过表面技术，提高材料表面的耐磨性、耐蚀 性和抗疲劳性能，可有效地保护或强化零件表面，防 止失效现象。
材料表面技术的应用
（二）在功能材料及元器件上的应用
表面技术能有效地赋予材料表面优良的特殊物 理、化学和生物等性能及其相互转化的功能，可用 来制备或改进一系列功能材料及元器件。如导电玻 璃、太阳能选择吸收膜、电磁屏蔽材料、吸声涂层、 吸热及散热材料、分离膜材料等。尤应受到重视的 是具有功能转换特性的功能材料与器件，如薄膜太 阳能电池、电致发光器件、薄膜发热材料、光磁记 录材料等。
材料表面技术的应用
（三）在新材料的研究与生产上的应用
先进的新材料具有更加优异的性能，是高新技 术的重要组成部分及发展基础。表面技术对其研究 和生产上的作用十分重要，如利用气相沉积技术生 产金刚石及立方氮化硼等超硬薄膜、钇钡铜高温超 导薄膜、纳米粉粒材料及梯度功能材料等。
材料表面技术的应用
（四）在环境保护方面的应用
电镀
（二）合金电镀 在零件（阴极）上同时电沉积出两种或两种以
上金属的镀层称为合金电镀。它具有两大突出特点： 其一是合金镀层具有许多单金属镀层所不具备的优 良特性，如外观颜色、耐磨、耐蚀及某些功能特性； 其二是可以制备高熔点金属和低熔点金属组成的合 金（如Sn-Co）、难熔合或不熔合的合金（如CuPb）、非晶态合金（如Ni-P）等。
如采用热喷涂、堆焊等表面技术修复已磨损或 腐蚀的零件，用表面蚀刻、扩散等工艺制作晶体管 及集成电路等。
材料表面技术的目的与作用
类别 耐蚀性 耐磨性 力学性能 表面加工 表面装饰
表13-1 材料表面技术的具体作用
具体特性 各种介质下化学腐蚀、电化学腐蚀 磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损 表面硬度、强度、抗疲劳性 可修复性、焊接性、精密加工性 着色性、染色性、光泽性
特别值得提及的是非晶态合金电镀层（这种镀 层也可通过化学镀获得），由于其结构特殊性和成 分特殊性，故而具有晶态金属所不具备的优异性能， 如高强度、高耐蚀性、高透磁性和化学选择性，在 结构材料和功能材料领域均有较广泛的应用。
电镀
（三）复合电镀
复合电镀可得到金属与固体微粒共同沉积的复 合材料镀层，这相当于颗粒增强的金属基复合材料。 根据复合镀层内各相类型与相对量不同，这种镀层 可具有更高的硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性及自 润滑性；与一般金属基复合材料制备技术相比，具 有无需高温加热、简便、低成本等优点，且可直接 在零件表面上得到所需的覆盖层。
第二节 电镀和化学镀
一、电 镀
电镀的历史悠久，随着现代工业和科学技术的发 展，新的电镀材料和电镀工艺技术方法不断涌现，大 大拓展了这项表面技术的应用领域。其镀层材料可以 是金属、合金、半导体等，基体材料也由金属扩大到 陶瓷、高分子材料；电镀覆层广泛用于耐蚀、耐磨、 装饰及其它功能性镀层（如磁性膜、光学膜）。
表面技术的分类
按工艺特点，表面覆层技术包括各种镀层技术 （电镀、化学镀等）、热喷涂技术、涂料涂装技术、 陶瓷涂敷技术、化学转化膜技术、堆焊技术、气相
ห้องสมุดไป่ตู้ 表面技术的分类
（二）表面合金化技术
包括表面扩渗技术、喷焊堆焊、激光合金化、 离子注入技术等。
表面技术的分类
（三）表面组织转变技术
这种表面技术不改变材料表面成分而仅改变其 表面组织，包括各种表面淬火（感应加热、激光加 热、电子束加热）、表面形变强化（如喷丸、滚压） 等。
材料表面技术的应用
结构材料主要用来制造各类结构零件及工具， 它以力学性能为主，同时在许多场合还兼有某些物 理或化学性能要求（如耐蚀性、耐热性等）。表面 技术在此方面主要起着耐磨、耐蚀、强化、修复加 工及装饰等作用。如在钢件上喷涂一层Zn85Al15合 金，可使其在海水中耐蚀20～40年；在刀具上沉积 一层超硬TiN薄膜，可提高其工作寿命几倍乃至几十 倍；大功率曲轴的轴颈磨损后可通过热喷涂或堆焊 技术进行修复。
材料表面技术的目的与作用
（二）赋予材料表面某种（或多种）功能特性
这些功能包括电性能（如导电性、绝缘性）， 热学性能（如耐热性、热障性），光学性能（如反 光性、吸光性及光致效应），电磁特性（如磁性、 屏蔽性），声学性能及吸附、分离等各种物理性能 和化学性能。
材料表面技术的目的与作用
（三）实施特定的表面加工来制造（或修复）零、
三、表面技术的分类
表面技术的作用原理、工艺特点及应用范围 各不相同，其种类很多，目前尚无公认统一的分 类方法。若按学科特点分类，表面技术大致分为 下述三方面。
类别 热性能 电性能 光性能 电磁性 其他
具体特性 耐热性、热障性 导电性、绝缘性 选择吸收性、光致效应 磁性、电磁屏蔽性 密封性、保油性
二、材料表面技术的应用
材料表面技术可以有效地且最经济地改善表 面性能或赋予基体材料所没有的表面特性，因而 其应用极其广泛。既可满足表面耐磨、耐蚀、强 化、加工与装饰的需要，又可开辟光、电、磁、 声、热、化学与生物等方面的特殊功能领域。所 涉及的基体材料包括金属材料、高分子材料、陶 瓷材料和复合材料，其中主要是金属材料。
电镀
（一）单金属电镀
单金属电镀是指电镀液中只含一种金属离子， 电沉积后形成单一金属镀层的方法。常用的单金属 电镀有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀锡和镀镉等，
镀铬层具有高的硬度与耐磨性、耐蚀性和美观 的表面，故常用于耐磨、耐蚀和装饰场合，如冷作 模具镀铬、发动机活塞环镀铬、自行车零件镀铬、 照相机零件及餐具镀铬等。镀铬液主要由含有少量 硫酸的铬酐（CrO3）组成。
第十三章 材料表面技术
第一节 概 述 第二节 电镀和化学镀 第三节 化学转化膜技术 第四节 表面涂敷技术 第五节 气相沉积技术 第六节 高能束表面技术简介
第一节 概 述
一、材料表面技术的目的与作用
（一）提高材料的表面损伤失效（或从表面开始的 磨损和腐蚀是最重要的表面损伤失效形式，据统
计，因磨损、腐蚀失效造成的经济损失分别可达国民 经济总产值的1%～2%和4%～5%。绝大多数疲劳断裂也 主要是从表面开始而逐渐向内部发展的。由于磨损、 腐蚀和疲劳断裂是产品（零件）的最主要失效形式， 而它们又主要是发生在材料表面或开始于材料表面， 因此，通过表面技术，提高材料表面的耐磨性、耐蚀 性和抗疲劳性能，可有效地保护或强化零件表面，防 止失效现象。
材料表面技术的应用
（二）在功能材料及元器件上的应用
表面技术能有效地赋予材料表面优良的特殊物 理、化学和生物等性能及其相互转化的功能，可用 来制备或改进一系列功能材料及元器件。如导电玻 璃、太阳能选择吸收膜、电磁屏蔽材料、吸声涂层、 吸热及散热材料、分离膜材料等。尤应受到重视的 是具有功能转换特性的功能材料与器件，如薄膜太 阳能电池、电致发光器件、薄膜发热材料、光磁记 录材料等。
材料表面技术的应用
（三）在新材料的研究与生产上的应用
先进的新材料具有更加优异的性能，是高新技 术的重要组成部分及发展基础。表面技术对其研究 和生产上的作用十分重要，如利用气相沉积技术生 产金刚石及立方氮化硼等超硬薄膜、钇钡铜高温超 导薄膜、纳米粉粒材料及梯度功能材料等。
材料表面技术的应用
（四）在环境保护方面的应用
电镀
（二）合金电镀 在零件（阴极）上同时电沉积出两种或两种以
上金属的镀层称为合金电镀。它具有两大突出特点： 其一是合金镀层具有许多单金属镀层所不具备的优 良特性，如外观颜色、耐磨、耐蚀及某些功能特性； 其二是可以制备高熔点金属和低熔点金属组成的合 金（如Sn-Co）、难熔合或不熔合的合金（如CuPb）、非晶态合金（如Ni-P）等。
如采用热喷涂、堆焊等表面技术修复已磨损或 腐蚀的零件，用表面蚀刻、扩散等工艺制作晶体管 及集成电路等。
材料表面技术的目的与作用
类别 耐蚀性 耐磨性 力学性能 表面加工 表面装饰
表13-1 材料表面技术的具体作用
具体特性 各种介质下化学腐蚀、电化学腐蚀 磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损 表面硬度、强度、抗疲劳性 可修复性、焊接性、精密加工性 着色性、染色性、光泽性
特别值得提及的是非晶态合金电镀层（这种镀 层也可通过化学镀获得），由于其结构特殊性和成 分特殊性，故而具有晶态金属所不具备的优异性能， 如高强度、高耐蚀性、高透磁性和化学选择性，在 结构材料和功能材料领域均有较广泛的应用。
电镀
（三）复合电镀
复合电镀可得到金属与固体微粒共同沉积的复 合材料镀层，这相当于颗粒增强的金属基复合材料。 根据复合镀层内各相类型与相对量不同，这种镀层 可具有更高的硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性及自 润滑性；与一般金属基复合材料制备技术相比，具 有无需高温加热、简便、低成本等优点，且可直接 在零件表面上得到所需的覆盖层。
第二节 电镀和化学镀
一、电 镀
电镀的历史悠久，随着现代工业和科学技术的发 展，新的电镀材料和电镀工艺技术方法不断涌现，大 大拓展了这项表面技术的应用领域。其镀层材料可以 是金属、合金、半导体等，基体材料也由金属扩大到 陶瓷、高分子材料；电镀覆层广泛用于耐蚀、耐磨、 装饰及其它功能性镀层（如磁性膜、光学膜）。
表面技术的分类
按工艺特点，表面覆层技术包括各种镀层技术 （电镀、化学镀等）、热喷涂技术、涂料涂装技术、 陶瓷涂敷技术、化学转化膜技术、堆焊技术、气相
ห้องสมุดไป่ตู้ 表面技术的分类
（二）表面合金化技术
包括表面扩渗技术、喷焊堆焊、激光合金化、 离子注入技术等。
表面技术的分类
（三）表面组织转变技术
这种表面技术不改变材料表面成分而仅改变其 表面组织，包括各种表面淬火（感应加热、激光加 热、电子束加热）、表面形变强化（如喷丸、滚压） 等。
材料表面技术的应用
结构材料主要用来制造各类结构零件及工具， 它以力学性能为主，同时在许多场合还兼有某些物 理或化学性能要求（如耐蚀性、耐热性等）。表面 技术在此方面主要起着耐磨、耐蚀、强化、修复加 工及装饰等作用。如在钢件上喷涂一层Zn85Al15合 金，可使其在海水中耐蚀20～40年；在刀具上沉积 一层超硬TiN薄膜，可提高其工作寿命几倍乃至几十 倍；大功率曲轴的轴颈磨损后可通过热喷涂或堆焊 技术进行修复。
材料表面技术的目的与作用
（二）赋予材料表面某种（或多种）功能特性
这些功能包括电性能（如导电性、绝缘性）， 热学性能（如耐热性、热障性），光学性能（如反 光性、吸光性及光致效应），电磁特性（如磁性、 屏蔽性），声学性能及吸附、分离等各种物理性能 和化学性能。
材料表面技术的目的与作用
（三）实施特定的表面加工来制造（或修复）零、