材料表面工程技术 考试复习资料

1.表面工程:从材料表面的实际应用出发，科学设计工艺方法，严格监控工艺过程，实

际检验施工质量，并对全过程进行记录和总结，改进其中的不足，不断提高技术水平，丰富理论内涵，开发新的用途和应用领域。

2.采用表面技术，在零部件或工件表面涂覆一层或多层表面层而形成的技术，主要包括电镀和化学镀、热喷涂、化学转化膜、热浸镀、涂料涂装、气相沉积、堆焊与熔结、搪瓷和陶瓷涂覆、粘涂、溶胶-凝胶等。

3.表面现象有关的一些表面技术: 1）表面湿润和反湿润技术. 2）表面催化技术3）膜技术4）表面化学技术

4.

5.在几个原子范围内的清洁表面其偏离三维周期性结构的主要特征是表面松弛、表面重构和表面台阶结构。

6.从微观水平看，即使宏观看来非常光滑平整的表面实际上也是凹凸不平的，即表面是粗糙的。

7.吸附、吸收和化学反应是固体与气体发生作用的三种表现。

8.晶体表面缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类.

9.表面平整一般采用磨光、滚光、抛光及刷光和振动磨光。

磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转，以磨削金属零件表面的过程。

滚光是将成批零件与磨削介质一起在滚筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进

行光饰处理的过程。

抛光是用抛光轮和抛光膏或抛光液对零件表面进一步轻微磨削以降低粗糙度，也可用

于镀后的精加工。

刷光是把刷光轮装在抛光机上，用刷光轮上的金属丝(钢丝、黄铜丝等)刷，同时用水

或含某种盐类，表面活性剂的水溶液连续冲洗去除零件表面锈斑、毛刺、氧化皮及其

他杂物，还可用于装饰目的进行丝纹刷光和缎面刷光等。

振动磨光是将零件与大量磨料和适量抛磨液置入容器中，在容器振动过程中使零件表

面平整光洁。

10.基体表面清洁的目的是：

作为前序处理工艺的一部分，为下一涂装或其他表面加工(如电镀、热喷涂等)打基础；

作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要(锅炉清除水垢，提高热效率)；

消除工件(设备)隐患，提高安全性(如传热设备局部过热可通过清洗来解决)，消毒、灭菌，除放射性污染，有利于人体健康。

表面清洗主要包括除油和除锈。

11.喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强

力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程。喷砂的主要用途有：

①除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层和其他干燥了的油污。

②除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮。

③除去零件表面的毛刺或方向性磨痕。

④降低零件表面的粗糙度，以提高油漆和其他涂层的附着力。

⑤使零件呈漫反射的消光状态。

喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。它是用钢铁丸、玻璃或陶瓷取

代砂子。喷丸能使零件产生压应力，而且没有含硅的粉尘污染，主要用于：

①使零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力。

②代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。

③对扭曲的薄壁零件进行校正，经喷丸后的零件使用温度不能太高，以防消除喷丸产生的压应力

第三章热喷涂技术

1.热喷涂就是利用某种热源，如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金

属或非金属涂层材料加热到熔融或半熔融态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速

气流雾化，并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形

成具右各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。

2.喷涂材料从进入热源到形成涂层，可分成四个阶段。

首先，材料被加热熔化，丝材端部被加热后熔化，形成熔滴；粉末则被熔化或软化。

第二阶段。丝材的熔滴在高速气流下雾化成微粒后被加速；而粉末材料直接被气流加速。

接着，高温熔融的微粒进入飞行阶段，微粒、粉末先被加速，此后随着距离的增加而

减速，同时它们与周围气体发生某些反应，自身温度也要降低。

最后，这些具有一定温度和速度的微粒与基材表面产生猛烈的撞击，大部分微粒会产

生剧烈的变形和快速的冷却并沉积在工件表面形成涂层。

3.基材表面的制备，通常是指表面净化、预加工、粗化、喷涂底层

4.火焰喷涂法是以氧-燃料气体火焰作为热源，将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，并以高速喷射到经过预处理的基体表面上，从而形成具有一定性能涂层的工艺。火焰

喷涂依据喷涂材料的外形分为熔丝法、熔棒法和粉末法三种。

喷枪通过气阀分别引入乙炔、氧气和压缩空气，乙炔和氧气混合后在喷嘴出口处产生

燃烧火焰。喷枪内的驱动机构通过送丝滚轮带动线材连续地通过喷嘴中心孔送入火焰，在火焰中被加热熔化

陶瓷棒火焰喷涂是利用氧乙炔燃烧的热源，将连续、均匀送入火焰中的陶瓷棒加热、

熔融，再通过高压气体雾化成微粒状，直接喷射到预先处理过的工件表面，连续沉积

形成涂层。

粉末火焰喷涂是利用预混氧气及乙炔在喷嘴外燃烧产生的热能加热粉末材料，依靠焰

流的推力，将加热熔化的粉末喷射到预处理表面形成涂层。

5、电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，利用其端部产生的电弧作为热源来熔化金属丝材，再用压缩空气穿过电弧和熔化的液滴使之雾化，以一定的速度喷

向基体(零件)表面而形成连续的涂层。

电弧喷涂可分为直流电弧喷涂和交流电弧喷涂，其中直流电弧喷涂操作稳定，涂层组

织致密，效率高。

6.电弧喷涂最关心的问题之一是涂层粗糙度，它取决于雾化后微粒的粗细。影响雾化微粒粗细的因素较多，主要有雾化气流的压力、电弧电压、金属丝间的夹角等。

7、电弧喷涂涂层也是典型的层状结构。与线材火焰喷涂相比，由于电弧喷涂熔粒度高，粒子变形量大，提高了涂层结合强度。电弧喷铝还可在钢基材界面上产生微区的扩散

结合组织。另外，由于电弧热源温度高，造成一些元素的蒸发量和在氧化气氛中烧损

量增大。

8.与火焰喷涂技术相比，电弧喷涂技术具有如下特点。

①热效率高。火焰喷涂时热能的利用率只有5％~15％，而电弧喷涂热能利用率高达60％~70％。

②涂层结合强度高。电弧喷涂时，粒子在6 000 K高温的电弧区得到了充分的加热，

且飞行速度很高，所以电弧喷涂具有较高的结合强度与自身强度。

③生产效率高。电弧喷涂的生产率与喷涂电流成正比，当喷涂电流为300 A时，每小时可喷各种钢丝约15 kg、喷锌30 kg，相当于火焰喷涂的4~5倍。

④喷涂成本低。电弧喷涂是热喷涂方法中能源利用率最充分的方法，其利用率可达57％，而火焰丝材喷涂为13％，等离子喷涂为12％。电弧喷涂时的电费只相当于火

焰喷涂时氧气、乙炔费用的1/20~1/15。

⑤喷涂质量稳定。电弧喷涂时，所有粒子均由丝材经电弧熔化雾化而成，粒子得到充分而均匀的加热。电弧喷涂不仅移动方便，操作简单，还可以在较宽容的喷涂条件下

得到可靠的涂层质量。

⑥可以利用两根不同类型的金属丝制备出“假合金”涂层。电弧喷涂只需要使用两根成分不同的金属丝就可以制备出假合金涂层，以获得独特的综合性能。

⑦电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔等易燃气体，安全性高。设备及原材料国产化达100％，工艺简单易行。