表面工程技术及其应用课件
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表面工程学--涂装技术ppt课件
➢ 第二类：转化型成膜物质：在涂料成膜过程中组织结构发 生变化，形成与其原来组成结构完全不同的涂膜。
特点：由于转化成膜物质具有能起化学反应的官能团，在 热氧或其他物质作用下能够聚合成与原有结构不同的不溶， 不熔的网状高聚物，即热固性高聚物，因而形成的涂膜是 热固性的，通常具有网状结构。比如干性油和半干型油， 漆酚，多异氰酸酯的加成物和聚合物。
标志作用功能
利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危 险事故发生，保障人们的安全。有些公共设施，如医院、消防 车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。
特殊作用功能
涂装能使物体获得力学性能（耐磨、润滑）、热功能（耐 高温、阻燃）电磁学功能（导电、防静电涂料）、声波、雷达 波的反射和吸收、夜光作用等。
18
3.3 涂膜防护原理 涂膜对金属的保护作用主要体现在：
涂膜
金属与腐蚀 介质隔离， 阻碍电化学 腐蚀的发生
阻碍阳极与 溶液间离子 的移动，减 小了腐蚀速
率
涂料中的颜 料对金属表 面起钝化作 用，减缓了
腐蚀速度
19
第四节 涂装材料
涂装用材料主要包括：预处理材料、涂料、后处理材料。
4.1 预处理材料
17
链锁聚合反应(加聚反应)成膜：有三种形式 a) 氧化聚合形式：以天然油脂为成膜物质的油脂涂料以及 含有油脂组分的天然树脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂 涂料和环氧酯涂料等都是依靠环氧聚合成膜的。 b) 引发剂引发聚合形式：不饱和聚酯涂料是典型的依靠引 发剂引发聚合成膜的。 c) 能量引发聚合形式：一些以含共价键的化合物或聚合物 为成膜物质的涂料可以通过能量引发聚合形式而成膜。
第九章 涂装技术
本章主要内容
• 第一节 涂装技术的概述 • 第二节 涂料的基本组成及其作用 • 第三节 涂料成膜机理 • 第四节 涂装材料 • 第五节 涂装工艺与设备 • 第六节 几种典型产品涂装 • 第七节 涂膜质量评价及涂装技术发展趋势
特点：由于转化成膜物质具有能起化学反应的官能团，在 热氧或其他物质作用下能够聚合成与原有结构不同的不溶， 不熔的网状高聚物，即热固性高聚物，因而形成的涂膜是 热固性的，通常具有网状结构。比如干性油和半干型油， 漆酚，多异氰酸酯的加成物和聚合物。
标志作用功能
利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危 险事故发生，保障人们的安全。有些公共设施，如医院、消防 车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。
特殊作用功能
涂装能使物体获得力学性能（耐磨、润滑）、热功能（耐 高温、阻燃）电磁学功能（导电、防静电涂料）、声波、雷达 波的反射和吸收、夜光作用等。
18
3.3 涂膜防护原理 涂膜对金属的保护作用主要体现在：
涂膜
金属与腐蚀 介质隔离， 阻碍电化学 腐蚀的发生
阻碍阳极与 溶液间离子 的移动，减 小了腐蚀速
率
涂料中的颜 料对金属表 面起钝化作 用，减缓了
腐蚀速度
19
第四节 涂装材料
涂装用材料主要包括：预处理材料、涂料、后处理材料。
4.1 预处理材料
17
链锁聚合反应(加聚反应)成膜：有三种形式 a) 氧化聚合形式：以天然油脂为成膜物质的油脂涂料以及 含有油脂组分的天然树脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂 涂料和环氧酯涂料等都是依靠环氧聚合成膜的。 b) 引发剂引发聚合形式：不饱和聚酯涂料是典型的依靠引 发剂引发聚合成膜的。 c) 能量引发聚合形式：一些以含共价键的化合物或聚合物 为成膜物质的涂料可以通过能量引发聚合形式而成膜。
第九章 涂装技术
本章主要内容
• 第一节 涂装技术的概述 • 第二节 涂料的基本组成及其作用 • 第三节 涂料成膜机理 • 第四节 涂装材料 • 第五节 涂装工艺与设备 • 第六节 几种典型产品涂装 • 第七节 涂膜质量评价及涂装技术发展趋势
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
表面工程ppt教程文件
新技术的应用趋势
纳米技术
纳米技术在表面工程中应用广泛，如纳米涂层、纳米颗粒 增强等，可提高材料表面的耐磨、耐腐蚀和抗老化性能。
3D打印技术
3D打印技术可用于制造复杂形状的表面结构，可实现个性 化定制和快速原型制造，为表面工程提供更灵活的制造方 式。
激光技术
激光技术在表面工程中用于处理金属、非金属等各种材料， 具有高精度、高效率、环保等优点，可实现表面强化、改 性、熔覆等功能。
合成纤维
高分子复合材料
高分子复合材料是由两种或两种以上 材料组成的新型材料，具有优异的综 合性能，广泛应用于航空、航天和汽 车等领域。
合成纤维具有质轻、强度高和耐磨等 特点，广泛用于纺织、航空和军事等 领域。
04 表面工程的应用案例
汽车工业的应用
汽车发动机制造
表面工程技术在汽车发动机制造 中广泛应用，如气缸体、气缸盖 的耐磨和耐腐蚀表面处理，以提
表面工程ppt教程文件
contents
目录
• 表面工程简介 • 表面工程的技术 • 表面工程材料 • 表面工程的应用案例 • 表面工程的未来发展
01 表面工程简介
表面工程的定义
01
表面工程是一门通过改变材料表 面的性质来提高材料耐腐蚀性、 耐磨性、装饰性和实现表面功能 特性的技术。
02
它涉及材料科学、物理学、化学 等多个学科领域，是材料保护和 表面技术的重要组成部分。
化学转化膜技术
化学转化膜技术是通过化学反应在金属表面形成一层 化合物膜的过程，以提高金属的耐腐蚀性和美观性。
输入 标题
详细描述
化学转化膜技术广泛应用于钢铁、铝和铜等金属的防 腐处理。形成的转化膜具有保护基体、提高耐腐蚀性 和抗氧化的作用。
《表面工程》PPT课件
第二节 外表工程技术的专业环境
平安第一！ 安康第一!
一般的外表技术运用对环境没有什么特殊要求，局部 外表工程技术如涂装技术、气相沉积、外表微细加工对专 业环境有特色要求。 1 喷涂工作环境的要求 1)最好是在无人的封闭工作间内进展； 2) 要有强排风装置，防止粉尘危害；
3)等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳 塞。
2、有机溶剂脱脂 用于金属零件的初步脱脂,如汽油、苯、四氯化碳等。一
般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
3、水剂脱脂 以水溶剂作为清洗液去除待处理外表油污的清洗方法。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、
铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。
刷光：利用金属丝轮或金属丝刷，在刷光机上或用手工 进展刷光的外表清理过程。
作用：去除金属外表上的毛刺、氧化物、 残存的油污及侵蚀后的黑膜等。
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
〔1〕 热固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶剂或清洗 剂去除外表油垢、脱模剂等杂质，并进展粗化处理以使塑 料外表微观粗糙，以提高塑料外表与覆层之间的结合力。 〔2〕 聚烯烃、聚乙烯缩醛等塑料：必须进展外表氧化、酸 处理、电晕放电、紫外线等处理，改变其外表极性，提高 涂膜的附着力和亲水性。
等离子弧外表淬火
电阻外表淬火
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第四章 外表淬火和形变强化技术
平安第一！ 安康第一!
一般的外表技术运用对环境没有什么特殊要求，局部 外表工程技术如涂装技术、气相沉积、外表微细加工对专 业环境有特色要求。 1 喷涂工作环境的要求 1)最好是在无人的封闭工作间内进展； 2) 要有强排风装置，防止粉尘危害；
3)等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳 塞。
2、有机溶剂脱脂 用于金属零件的初步脱脂,如汽油、苯、四氯化碳等。一
般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
3、水剂脱脂 以水溶剂作为清洗液去除待处理外表油污的清洗方法。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、
铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。
刷光：利用金属丝轮或金属丝刷，在刷光机上或用手工 进展刷光的外表清理过程。
作用：去除金属外表上的毛刺、氧化物、 残存的油污及侵蚀后的黑膜等。
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
〔1〕 热固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶剂或清洗 剂去除外表油垢、脱模剂等杂质，并进展粗化处理以使塑 料外表微观粗糙，以提高塑料外表与覆层之间的结合力。 〔2〕 聚烯烃、聚乙烯缩醛等塑料：必须进展外表氧化、酸 处理、电晕放电、紫外线等处理，改变其外表极性，提高 涂膜的附着力和亲水性。
等离子弧外表淬火
电阻外表淬火
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第四章 外表淬火和形变强化技术
表面工程技术及其应用
1) 1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新 制造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万 人就业。
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
表面工程技术的发展
1. 传统的表面工程技术：表面热处理、表面渗碳及油漆技术。
1) 秦兵马俑宝剑表面是采用铬盐氧化工艺处理；“唐三彩”及 “景泰蓝”的处理工艺。
2) 高分子涂装技术：50年代油性涂料、天然树脂涂料→合成树 脂→水系涂料。
3) 传统的表面淬火：火焰加热→高频加热→激光束、电子束淬 火。
广州电视塔
.
56
表面工程技术的应用—铁路交通
和谐号高速列车
.
57
表面工程技术的应用—钻井平台
深水半潜式钻井平台COSLINNOVATOR(2011.10)
.
58
表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
.
59
表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
.
60
表面工程技术在船舶机械零件中的应用
表面工程技术在柴油机气阀中的应用。 表面工程技术在曲轴等轴类零件中的应用。 表面工程技术在柴油机气缸盖阀座中的应用。 表面工程技术在尾轴耐磨衬套中的应用。 表面工程技术在柴油机燃烧室中的应用。 表面工程技术在船舶钢构件防腐中的应用。 表面工程技术在巴氏合金薄壁轴瓦中的应用。 表面工程技术在船舶其它机械零件中的应用。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
表面工程技术的发展
1. 传统的表面工程技术：表面热处理、表面渗碳及油漆技术。
1) 秦兵马俑宝剑表面是采用铬盐氧化工艺处理；“唐三彩”及 “景泰蓝”的处理工艺。
2) 高分子涂装技术：50年代油性涂料、天然树脂涂料→合成树 脂→水系涂料。
3) 传统的表面淬火：火焰加热→高频加热→激光束、电子束淬 火。
广州电视塔
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表面工程技术的应用—铁路交通
和谐号高速列车
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表面工程技术的应用—钻井平台
深水半潜式钻井平台COSLINNOVATOR(2011.10)
.
58
表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
.
59
表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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60
表面工程技术在船舶机械零件中的应用
表面工程技术在柴油机气阀中的应用。 表面工程技术在曲轴等轴类零件中的应用。 表面工程技术在柴油机气缸盖阀座中的应用。 表面工程技术在尾轴耐磨衬套中的应用。 表面工程技术在柴油机燃烧室中的应用。 表面工程技术在船舶钢构件防腐中的应用。 表面工程技术在巴氏合金薄壁轴瓦中的应用。 表面工程技术在船舶其它机械零件中的应用。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
《表面工程学》课件
《表面工程学》PPT课件
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
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。
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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。
材料表面工程技术培训课件
金属表面发生破坏或失效，进而引起整个设备 或零（构）件的破坏或失效。
发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关 心的重大课题。
问题的提出
零件在服役过程中，失效的主要形式为： 腐蚀 (Corrosion)、磨损 (Wear)、
疲劳(Fatigue)、 断裂 (Fracture) 随着现代工业的迅猛发展，对机械工业产品提
经过表面处理后的金属材料，其基体的化学成分和 力学性能并未发生变化(或未发生大的变化)，但其 表面却拥有了一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀 性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。
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。
为什么研究金属表面处理技术？
所有的金属材料都不可避免与环境相接触,而与 环境真正接触的是金属的表面，如各种机械零 件和工程构件。
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℃ 。
长江三峡工程中挖泥船的发动机 曲轴损坏，当时如从日本购买新 轴，加上运费和进口关税等需人 民币120万元，从订购到交货需 三个月以上，停产损失更大？
coating） 10. 其它（题目可自拟Internet 金属表面工程学. 刘江南，兵器工业出版社 材料表面工程导论. 赵文轸，西安交通大学出版社 表面工程. 刘新田，河南大学出版社 表面工程. 徐滨士，刘世参，机械工业出版社 Surface Engineering. ASM Handbook, Vol. 5, 1994.
3
关于专题综述
1. Prepare a Report reviewing one of the hot topics relevant to surface engineering
发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关 心的重大课题。
问题的提出
零件在服役过程中，失效的主要形式为： 腐蚀 (Corrosion)、磨损 (Wear)、
疲劳(Fatigue)、 断裂 (Fracture) 随着现代工业的迅猛发展，对机械工业产品提
经过表面处理后的金属材料，其基体的化学成分和 力学性能并未发生变化(或未发生大的变化)，但其 表面却拥有了一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀 性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。
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。
为什么研究金属表面处理技术？
所有的金属材料都不可避免与环境相接触,而与 环境真正接触的是金属的表面，如各种机械零 件和工程构件。
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℃ 。
长江三峡工程中挖泥船的发动机 曲轴损坏，当时如从日本购买新 轴，加上运费和进口关税等需人 民币120万元，从订购到交货需 三个月以上，停产损失更大？
coating） 10. 其它（题目可自拟Internet 金属表面工程学. 刘江南，兵器工业出版社 材料表面工程导论. 赵文轸，西安交通大学出版社 表面工程. 刘新田，河南大学出版社 表面工程. 徐滨士，刘世参，机械工业出版社 Surface Engineering. ASM Handbook, Vol. 5, 1994.
3
关于专题综述
1. Prepare a Report reviewing one of the hot topics relevant to surface engineering
表面工程-07-堆焊技术ppt课件.ppt
缺点是堆焊层严重过热，堆焊后需进行热处 理，堆焊层一般不能太薄。
适用于需要较厚堆焊层、堆焊表面形状比较 简单的大中型零件，例如热锻模堆焊等。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
3．钴基堆焊合金
CoCrW堆焊合金，即斯大立合金。
Cr:25%～33%，W:3%～21%。铬主要是提高抗氧化性， 钨主要是提高高温（540～650℃）蠕变强度。在650℃ 左右仍能保持较高的硬度，是该合金区别于铁基、镍 基堆焊合金的主要特点，也是该合金应用较多的主要 原因。此外，该合金具有一定的抗腐蚀性和良好的抗 粘着磨投性能。
埋弧堆焊
单丝、多丝和带极埋弧堆焊等多种。单丝埋弧堆焊的 熔深大、稀释率高(30％～60％)、生产率中等。
采用焊丝摆动法、加入填充丝(冷丝或热丝)等，以增 加熔敷率和降低稀释率。
双丝、三丝及多丝埋弧堆焊，电弧将周期性地从一根 焊丝移向另一根焊丝，使熔敷率大大提高，而稀释率 大为降低，带极埋弧堆焊是用金属带来代替焊丝作电 极，其熔深浅、稀释率低，而熔敷率很高。
另一方面可以对零件表面进行改性，以获得所需 要的特殊性能，即赋予零件表面特殊的性能。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
堆焊的特点
必须尽量控制稀释率
稀释率 B＝ 10% 0 AB
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
适用于需要较厚堆焊层、堆焊表面形状比较 简单的大中型零件，例如热锻模堆焊等。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
3．钴基堆焊合金
CoCrW堆焊合金，即斯大立合金。
Cr:25%～33%，W:3%～21%。铬主要是提高抗氧化性， 钨主要是提高高温（540～650℃）蠕变强度。在650℃ 左右仍能保持较高的硬度，是该合金区别于铁基、镍 基堆焊合金的主要特点，也是该合金应用较多的主要 原因。此外，该合金具有一定的抗腐蚀性和良好的抗 粘着磨投性能。
埋弧堆焊
单丝、多丝和带极埋弧堆焊等多种。单丝埋弧堆焊的 熔深大、稀释率高(30％～60％)、生产率中等。
采用焊丝摆动法、加入填充丝(冷丝或热丝)等，以增 加熔敷率和降低稀释率。
双丝、三丝及多丝埋弧堆焊，电弧将周期性地从一根 焊丝移向另一根焊丝，使熔敷率大大提高，而稀释率 大为降低，带极埋弧堆焊是用金属带来代替焊丝作电 极，其熔深浅、稀释率低，而熔敷率很高。
另一方面可以对零件表面进行改性，以获得所需 要的特殊性能，即赋予零件表面特殊的性能。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
堆焊的特点
必须尽量控制稀释率
稀释率 B＝ 10% 0 AB
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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8
浆液循环泵叶轮
9
失效后的循环浆液泵叶轮
10
失效后的循环浆液泵叶轮
11
脱硫装置浆液循环泵口环
12
浆液循环泵口环失效后的形貌
13
脱硫装置吸收塔搅拌器叶轮
14
吸收塔搅拌器叶轮失效后的形貌
15
吸收塔搅拌器叶轮失效后的形貌
16
吸收塔搅拌器叶轮失效后的形貌
17
腐蚀后的锅炉水冷壁管
18
图1-4 爆管后的锅炉 水冷壁管
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
4) 再制造成本节约50%，节能60%，节材70%。
5) 再制造目前已在我国得到了广泛的重视。2009年11月，工业 与信息化部启动了包括工程机械、矿采机械、机床、船舶、再 制造产业集聚区等在内的8大领域35家企业的再制造试点工作。 2009年12月8日，国务院总理温家宝就再制造作出了重要批 示。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
防护、表面界面结合与复合。
32
表面工程的概念
4. 表面工程技术：
1) 表面改性技术：化学镀、电镀、热渗镀、堆焊、热喷涂、 涂装、化学转化膜、气相沉积、表面彩色、激光束改 性及表面热处理、离子束改性及表面热处理、电子束 改性及表面热处理、形变强化和衬里。
具。 4. 实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问题。如：
切削刀具：CVD镀TiN、TiC薄膜。 5. 良好的节能、节材效果。如：发热元件表面的远红外辐射涂
层，能提高热效率；汽车发动机全铝化、铝合金气缸套的耐磨 涂层使用。
35
表面工程的意义
6O3、ZrO2·MgO、ZrO2·CeO2等。 2) 烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。 3) 超大规模集成电路中的金刚石薄膜（CVD技术）、绝
腐蚀失效的管子及拉杆套管
19
不锈钢管爆裂部位的外观全貌
20
曲轴及断裂部位
21
磨损后的船舶柴油机曲轴
22
失效后的船舶柴油机气缸套
23
已损伤后的船舶柴油机气缸套
24
已损伤后的船舶柴油机气缸盖
25
船舶螺旋桨
26
锅炉水冷壁现场喷涂NiCr合金防腐耐磨涂层
27
喷涂防腐耐磨涂层后的水冷壁管
28
37
表面工程技术的发展
表面工程技术及其应用
丁彰雄
武汉理工大学能源与动力工程学院 2013年4月
1
表面工程技术及其应用
1. 表面工程概述
➢ 机械设备的失效方式 ➢ 表面工程的概念 ➢ 表面工程的特点 ➢ 表面工程的意义 ➢ 表面工程技术的发展 ➢ 表面工程技术的分类
2. 表面工程技术的应用
2
机械设备的主要的失效方式
➢ 腐蚀：气、水及化学介质的作用使零部件表面 产生腐蚀。
3. 表面工程技术是传统技术和高新技术的结合和贯通。如：化学热处理、 热喷涂技术、“三束”表面强化。
4. 表面工程技术的特色是多种表面技术的复合和综合。如：热喷涂与激 光重熔的复合、化学处理与电镀的复合、表面强化与固体润滑膜的复 合，金属材料基体与非金属材料涂层的复合等。
5. 表面工程具有学科的综合性、广泛的功能性、手段的多样性、潜在的 创新性、环境的保护性、很强的实用性、巨大的增效性等。
➢ 磨损：工件之间的相互运动产生磨损。 ➢ 氧化：零部件工作在高温中表面会产生氧化。 ➢ 侵蚀：工件因接触高温金属熔体或其它熔体而
被侵蚀。 ➢ 疲劳断裂：工件承受扭转或弯曲等交变载荷作
用而产生疲劳断裂。
3
腐蚀和磨损造成的损失
➢ 各种机电产品的失效中约70%是由腐蚀和磨损 造成的。
➢ 2002年我国因腐蚀所造成的经济损失达6000 亿元，占国民生产总值(GDP)的5%。
2) 表面加工技术：即能够在材料表面加工或制作各种功能 结构元器件的有关技术，如：光刻技术、离子刻蚀技 术。
3) 表面合成材料技术：如离子注入。 4) 表面加工三维合成技术。
33
表面工程的特点
1.表面工程是由多个学科交叉、综合发展起来的新兴学科，它以“表面” 为研究核心。
2.表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表 面功能涂层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等 性能。
超音速火焰喷涂制备纳米WC-12Co防腐耐磨涂层
29
HVOF制备纳米WC-12Co涂层后的浆液循环泵叶轮
30
防腐处理后的浆液循环泵叶轮
31
表面工程的概念
1. 表面工程的概念: 它是指将固体材料表面预处理后，通过表面涂覆、 表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体材料表面的形态、化 学成分和组织结构，以获得所需要的表面性能的系统工程。
缘膜、导电涂层等。 4) 非晶态薄膜：气相沉积、电镀、刷镀、激光、电子束
等方法制造。 5) 原子核反应器中的高温抗氧化涂层。 6) 纳米涂层：纳米结构ZrO2•Y2O3涂层、Al2O3涂层及
WC-Co涂层。
36
表面工程的意义
7. 表面工程促进了机械维修创新-再制造
1) 1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新 制造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万 人就业。
34
表面工程的意义
1. 满足社会生产及人民生活的需要 表面工程技术应用在钟表、手饰、灯具、餐具、家具及仿古建 筑等方面。
2. 通过表面处理大幅度提高产品质量 1)柴油机气缸套：表面处理后提高寿命显著提高(Mo、WC/Co)。 2) 机械阀门：表面处理后提高寿命三倍以上（Co基、WC-Co）。 3. 节约贵重材料：许多零件可以采用复合结构如阀门、高级模
➢ 2006年我国因磨损所造成的经济损失达9500 亿元，占国民生产总值(GDP)的4.5%。
➢ 国外腐蚀和磨损造成损失占国民生产总值 (GDP)的4.5%。
4
轴流式引风机叶片磨损后的形貌
5
油缸拉伤表面(H=3.3m，d=1.12m ，W=18t)
6
脱硫装置浆液循环泵叶轮
7
浆液循环泵叶轮失效后的形貌
浆液循环泵叶轮
9
失效后的循环浆液泵叶轮
10
失效后的循环浆液泵叶轮
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脱硫装置浆液循环泵口环
12
浆液循环泵口环失效后的形貌
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脱硫装置吸收塔搅拌器叶轮
14
吸收塔搅拌器叶轮失效后的形貌
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吸收塔搅拌器叶轮失效后的形貌
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吸收塔搅拌器叶轮失效后的形貌
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腐蚀后的锅炉水冷壁管
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图1-4 爆管后的锅炉 水冷壁管
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
4) 再制造成本节约50%，节能60%，节材70%。
5) 再制造目前已在我国得到了广泛的重视。2009年11月，工业 与信息化部启动了包括工程机械、矿采机械、机床、船舶、再 制造产业集聚区等在内的8大领域35家企业的再制造试点工作。 2009年12月8日，国务院总理温家宝就再制造作出了重要批 示。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
防护、表面界面结合与复合。
32
表面工程的概念
4. 表面工程技术：
1) 表面改性技术：化学镀、电镀、热渗镀、堆焊、热喷涂、 涂装、化学转化膜、气相沉积、表面彩色、激光束改 性及表面热处理、离子束改性及表面热处理、电子束 改性及表面热处理、形变强化和衬里。
具。 4. 实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问题。如：
切削刀具：CVD镀TiN、TiC薄膜。 5. 良好的节能、节材效果。如：发热元件表面的远红外辐射涂
层，能提高热效率；汽车发动机全铝化、铝合金气缸套的耐磨 涂层使用。
35
表面工程的意义
6O3、ZrO2·MgO、ZrO2·CeO2等。 2) 烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。 3) 超大规模集成电路中的金刚石薄膜（CVD技术）、绝
腐蚀失效的管子及拉杆套管
19
不锈钢管爆裂部位的外观全貌
20
曲轴及断裂部位
21
磨损后的船舶柴油机曲轴
22
失效后的船舶柴油机气缸套
23
已损伤后的船舶柴油机气缸套
24
已损伤后的船舶柴油机气缸盖
25
船舶螺旋桨
26
锅炉水冷壁现场喷涂NiCr合金防腐耐磨涂层
27
喷涂防腐耐磨涂层后的水冷壁管
28
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表面工程技术的发展
表面工程技术及其应用
丁彰雄
武汉理工大学能源与动力工程学院 2013年4月
1
表面工程技术及其应用
1. 表面工程概述
➢ 机械设备的失效方式 ➢ 表面工程的概念 ➢ 表面工程的特点 ➢ 表面工程的意义 ➢ 表面工程技术的发展 ➢ 表面工程技术的分类
2. 表面工程技术的应用
2
机械设备的主要的失效方式
➢ 腐蚀：气、水及化学介质的作用使零部件表面 产生腐蚀。
3. 表面工程技术是传统技术和高新技术的结合和贯通。如：化学热处理、 热喷涂技术、“三束”表面强化。
4. 表面工程技术的特色是多种表面技术的复合和综合。如：热喷涂与激 光重熔的复合、化学处理与电镀的复合、表面强化与固体润滑膜的复 合，金属材料基体与非金属材料涂层的复合等。
5. 表面工程具有学科的综合性、广泛的功能性、手段的多样性、潜在的 创新性、环境的保护性、很强的实用性、巨大的增效性等。
➢ 磨损：工件之间的相互运动产生磨损。 ➢ 氧化：零部件工作在高温中表面会产生氧化。 ➢ 侵蚀：工件因接触高温金属熔体或其它熔体而
被侵蚀。 ➢ 疲劳断裂：工件承受扭转或弯曲等交变载荷作
用而产生疲劳断裂。
3
腐蚀和磨损造成的损失
➢ 各种机电产品的失效中约70%是由腐蚀和磨损 造成的。
➢ 2002年我国因腐蚀所造成的经济损失达6000 亿元，占国民生产总值(GDP)的5%。
2) 表面加工技术：即能够在材料表面加工或制作各种功能 结构元器件的有关技术，如：光刻技术、离子刻蚀技 术。
3) 表面合成材料技术：如离子注入。 4) 表面加工三维合成技术。
33
表面工程的特点
1.表面工程是由多个学科交叉、综合发展起来的新兴学科，它以“表面” 为研究核心。
2.表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表 面功能涂层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等 性能。
超音速火焰喷涂制备纳米WC-12Co防腐耐磨涂层
29
HVOF制备纳米WC-12Co涂层后的浆液循环泵叶轮
30
防腐处理后的浆液循环泵叶轮
31
表面工程的概念
1. 表面工程的概念: 它是指将固体材料表面预处理后，通过表面涂覆、 表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体材料表面的形态、化 学成分和组织结构，以获得所需要的表面性能的系统工程。
缘膜、导电涂层等。 4) 非晶态薄膜：气相沉积、电镀、刷镀、激光、电子束
等方法制造。 5) 原子核反应器中的高温抗氧化涂层。 6) 纳米涂层：纳米结构ZrO2•Y2O3涂层、Al2O3涂层及
WC-Co涂层。
36
表面工程的意义
7. 表面工程促进了机械维修创新-再制造
1) 1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新 制造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万 人就业。
34
表面工程的意义
1. 满足社会生产及人民生活的需要 表面工程技术应用在钟表、手饰、灯具、餐具、家具及仿古建 筑等方面。
2. 通过表面处理大幅度提高产品质量 1)柴油机气缸套：表面处理后提高寿命显著提高(Mo、WC/Co)。 2) 机械阀门：表面处理后提高寿命三倍以上（Co基、WC-Co）。 3. 节约贵重材料：许多零件可以采用复合结构如阀门、高级模
➢ 2006年我国因磨损所造成的经济损失达9500 亿元，占国民生产总值(GDP)的4.5%。
➢ 国外腐蚀和磨损造成损失占国民生产总值 (GDP)的4.5%。
4
轴流式引风机叶片磨损后的形貌
5
油缸拉伤表面(H=3.3m，d=1.12m ，W=18t)
6
脱硫装置浆液循环泵叶轮
7
浆液循环泵叶轮失效后的形貌