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 y

5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。有些金属如W，Mo等不能从其盐的水溶液中沉积出来，但它可以借助诱导沉积与铁族金属共沉积。②共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。如果相差太大，电位较正的金属优先沉积，甚至完全排斥电位较负的金属析出。

8．何谓复合镀？制备复合镀层的基本条件？

复合镀是将固体微粒子加入镀液中与金属或合金共沉积，形成一种金属基的表面复合材料的过程。镀层中，固体微粒均匀弥散地分布在基体中，故又称为分散镀或弥散镀。①粒子在镀液中是充分稳定。②粒子在镀液中要完全润湿，形成分散均匀的悬浮液。③镀液的性质要有利于固体粒子带正电荷，即利于粒子吸附阳离子表面活性剂及金属离子。④粒子的粒度要适当。⑤要有适当的搅拌，保持微粒均匀悬浮。

10．电刷镀电刷镀是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供应电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，从而获得电镀层。所以，刷镀又称无槽镀或涂镀。

11．电刷镀的特点：镀层结合强度高，在钛、铝、铜、铬、高合金钢和石墨上也具有很好的结合强度。（2）设备简单、工艺灵活、操作方便，可以在现场作业。（3）可以进行槽镀困难或实现不了的局部电镀。例如对某些重量重、体积大的零件实行局部电镀。（4）生产效率高。刷镀的速度是一般槽镀的10～15倍；辅助时间少；且可节约能源，是糟镀耗电量的几十分之一。（5）操作安全，对环境污染小。刷镀的溶液不含氰化物和剧毒药品，可循环使用，耗量小，不会因大量废液排放而造成污染。

12．什么叫化学镀，化学镀的三种沉积方式？

化学镀（自催化镀、无电解镀）：是指在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属，并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。（1）通过电荷交换进行沉积。（2）接触沉积。（3）还原沉积。

13．与电镀相比，化学镀有何特点？

①镀覆过程不需外电源驱动；②均镀能力好，形状复杂，有内孔、内腔的镀件均可获得均匀的镀层；③孔隙率低；④镀液通过维护、调整可反复使用，但使用周期是有限的；

⑤可在金属、非金属以及有机物上沉积镀层。

14．什么叫化学转化膜？常见的化学转化膜可分成哪三类？转化膜的基本用途？

通过化学或电化学手段，在金属表面形成的稳定的化合物膜层。

（l）氧化物膜：是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜，其成膜过程叫氧化。（2）磷酸盐膜：是金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称磷化。（3）铬酸盐膜：是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜，其成膜过程在我国习惯上称钝化。

①防锈；②耐磨；③涂装底层；④塑性加工；⑤绝缘等功能性膜。

15．转化膜形成的二种基本方式：

非成膜型处理剂处理方式，成膜型处理剂处理方式。

16．热喷涂技术按照加热喷涂材料的热源种类分为哪几类？其中喷涂速度最高、喷涂温度最高是哪一种？

火焰喷涂、电弧喷涂、高频喷涂、等离子弧喷涂（超音速喷涂）、爆炸喷涂、激光喷涂和重熔、电子束喷涂。

其中喷涂速度最高超音速喷涂，喷涂温度最高是等离子弧喷涂。

17．热喷涂特点并予以说明。

（l）适用范围广；

涂层材料可以是金属和非金属（如聚乙烯、尼龙等塑料，氧化物、氮化硅、氨化硼等陶瓷）以及复合材料。被喷涂工件也可以是金属和非金属（如木材）。用复合粉末喷成的复合涂层可以把金属和塑料或陶瓷结合起来，获得良好的综合性能。其他方法难以达到。

（2）工艺灵活；

施工对象小到10mm内孔，大到铁塔、桥梁等大型结构。喷涂既可在整体表面上进行，也可在指定区域内涂敷，既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料，也可在野外现场作业。（3）喷涂层的厚度可调范围大；

涂层厚度可从几十微米到几毫米，表面光滑，加工量少。用特细粉末喷涂时，不加研磨即可使用。

（4）工件受热程度可以控制；

除喷熔外，热喷涂是一种冷工艺，各种喷涂工艺，工件受热程度均不超过250℃，工件不会发生畸变，不改变工件的金相组织。（5）生产率高大多数工艺方法的生产率可达到每小时喷涂数千克喷涂材料。

18．热喷涂预处理工序？

1．基体表面的清洗、脱脂；2．基体表面氧化膜的处理；3．基体表面的粗化处理；4．基体表面的预热处理；5．非喷涂表面的保护

19．表面形变强化的基本原理？通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层，此形变硬化层的深度可达0.5mm～1.5mm。有效地提高了金属表面强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强度。

20．喷丸强度的试验方法？

采用挂片法确定喷丸强度，当试片弧高度f达到饱和值，试片表面达到全覆盖率时，以此弧高度f定义为喷丸强度。喷丸强度的表示方法是0.25C或fc= 0.25，字母或脚码代表试片种类，数字表示弧高度值（单位为mm）。

21. 表面形变强化的主要方法

1．滚压; 2．内挤压;3．喷丸

22. 表面热处理的含义是什么？包括哪些工艺？

表面热处理是指：仅对零部件表层加热、冷却，从而改变表层组织和性能而不改变成分的一种工艺，是最基本、应用最广泛的材料表面改性技术之一。即通过表面层的相变达到强化工件表面的目的。

感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、浴炉加热表面淬火、电解液加热表面淬火、高密度能量的表面淬火及表面保护热处理等。

23．根据渗入元素的介质所处状态不同，化学热处理可分为哪几类？

（1）固体法：包括粉末填充法、膏剂涂覆法、电热旋流法、覆盖层（电镀层、喷镀层等）扩散法等。

（2）液体法：包括盐浴法、电解盐浴法、水溶液电解法等。气体法：包括固体气体法、间接气体法、流动粒子炉法等等离子法：