表面总结习题

1、表面技术概论总结复习题第二章 表面科学基本概念及理论固体表面：通常指固-气界面或固- 液界面，一般由凝聚态物质靠近气体或真空的一个或几个原子层组成。界面：一般指两相交界处，严格来讲固固、液液、固液、气液、固液交界处皆为界面。晶界：结构相同而取向不同晶体之间的界面，晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。相界：由结构不同或结构相同而点阵参数不同的两块晶体相交接而形成的界面。理想表面：是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。 清洁表面：指没有被其它任何物质污染，也没有吸附任何不是表面组分的其它原子或分子的表面，是我们在预处理后中想要得到的表面。 实际表面：理想的表面是不存在的，清洁的表面是难以制备的，实际

2、的表面存在缺陷、杂质等现象。 机械加工表面：在磨削、研磨、抛光等机械作用下，金属表面能形成特殊结构的表面层。 表面驰豫：表面的原子周期性突然破坏，表面上的原子会发生相对于正常位置的上、下位移以降低体系能量，表面上原子的这种位移称为表面驰豫。 表面重构：平行基底的表面上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调整。表面台阶机构：表面原子形成台阶结构。表面粗糙度：是指加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度。指在较短距离内(2800 m)出现的凹凸不平(0.03-4m)。 贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几个微米或者十几个微米的表层中可能发生组织结

3、构的剧烈变化，使得在表面约10nm的深度内，形成晶格畸变薄层。表面吸附：指固体表面吸引气体的一种结合，又有物理吸附和化学吸附。物理吸附：靠范德华力作用，物理吸附对温度比较敏感，低温下的单层有序结构，吸附分子结构无变化。化学吸附：则形成化学键结合，存在电子转移，结合强度比物理吸附大许多。固体的表面张力与自由能：处于界面上的原子除受到来自内部自身原子的作用力外，还受到外部介质分子(或原子）的作用力。显然其力是不平衡的，若外部为真空更是如此。这使得表面原子偏离正常的平衡位置，从而牵动着附近的几层原子，造成表层产生畸变，表面的各种缺陷更加重了这种畸变。这样就使表层原子的能量比内部的要高很多，体系自由能

4、降低，缩小界面张力。表面扩散：原子或分子沿表面的二维迁移。表面缺陷：金属表面局部物理或化学性质不均匀的区域。表面缺陷是原子活性较高的部位，常常成为金属腐蚀的始发处。1.解释清洁表面的结构？清洁表面的结构有：驰豫、重构、偏析、化学吸附、化合物、台阶。2.分析材料表面吸附方式的影响因素？物理吸附：靠范德华力作用，物理吸附对温度比较敏感，低温下的单层有序结构，吸附分子结构无变化。化学吸附：则形成化学键结合，存在电子转移，结合强度比物理吸附大许多。3.分析金属铁的表面氧化方式？化学腐蚀和电化学腐蚀4.金属材料在工业环境中被污染的实际表面是怎样的？5.分析影响表面能的因素？无缺陷的晶体被分成两个半无限大

5、的晶体，分割前后的原子排列、电子密度不变；表面原子能量大于内部，既为表面能。 6.黏着固体与固体接触时有何表面现象。黏着固体与固体接触时的表面现象，产生两个新的表面。消耗的能量称为黏附功，表征固体与固体吸引强度。7.分析最常见的几种界面类型。1）基于固相晶粒尺寸和微观结构差异形成的界面。 2）基于固相组织或晶体结构差异形成的界面。 3）基于固相宏观成分差异形成的界面第二章 有关腐蚀与磨损的基本概念及理论 材料表面失效的主要形式：1）吸附现象2）润湿及黏着3）金属表面反应化学腐蚀：是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中(如酒精、石油等)发生的腐蚀，腐蚀过程中无电流产生。电化学腐蚀：是指金属

6、在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀过程中有电流产生。金属材料氧化膜的生长方式：(1)直线生长规律(2)氧化膜的抛物线生长规律(3)氧化膜的对数生长规律。金属的电极电位：金属材料与电解质接触，将发生电化学反应，这种金属电极与溶液界面之间存在的电位差就叫做金属的电极电位。金属表面的钝化：金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化，使表面反应(如金属在酸中的溶解或在空气中的腐蚀)速度急剧降低的现象，就称为钝化。金属表面活化过程：是钝化的相反过程。(1)金属表面净化(2)增加金属表面的化学活性区。材料的磨损：指相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。材料或体系的耐磨性高低

7、：一般用摩擦系数来表征。 摩擦系数应该属于材料常数之一。 按照实际工作条件的差别，可以将摩擦分为四类： 即干摩擦、边界润滑摩擦、流体润滑摩擦和滚动摩擦。 按照磨损机理的不同，可以将磨损分为 ：粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、冲蚀(包括气蚀)磨损和高温磨损七大类。粘着磨损：两个金属零件表面直接接触，没有形成完全润滑时的磨损。磨粒磨损：两个零件表面存在尘埃、金属屑或积碳等坚硬的磨粒时造成的磨损。疲劳磨损：两种材料相对运动（滚动或滑动）时，接触区受到循环应力的作用。当循环应力超过材料解除疲劳强度，形成疲劳裂纹，造成表面层局部脱落。腐蚀磨损：表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并

8、伴随机械作用而引起的材料磨损现象，称为腐蚀磨损。表面预处理种类：表面整平、表面清洗、磷化、钝化、喷砂喷丸。1.解释腐蚀原电池的原理？在电解液中的两种电极电位不同的金属直接接触形成了腐蚀原电池，不一定非要导线连接。2.分析金属材料腐蚀控制及防护方法。1）产品合理设计与正确选材2）电化学保护（阳极保护、阴极保护）3）表面覆层及表面处理（阳极性金属覆层、阴极性金属及非金属涂层 ) 4）加入缓蚀剂。3.耐磨性属于材料的固有特性吗？与什么因素有关？耐磨性不像力学性能和物理性能那样属于材料的固有特性，而受到摩擦学系统中接触条件等多方面因素影响，是一个系统性质。材料的磨损始于表面，表面性能是决定材料耐磨性的

9、关键。4.分析提高零件耐磨性的途径。1）工程结构的合理设计2）零件磨损机理预测、分析和耐磨材料的选择3）材料表面耐磨与减摩处理5.在施用表面技术之前为何要进行表面预处理？表面预处理就是恢复材料表面和内部差别的过程，使表面洁净并处于活性状态！影响涂层性能；影响附着力，所以在施用表面技术之前要进行表面预处理。6.表面平整、清洗、表面磷化处理、表面钝化、喷砂有何作用？恢复材料表面和内部差别的过程，使表面洁净并处于活性状态！影响涂层性能；影响附着力。7.分析表面工程技术预处理的作业环境？ 1）一般无特殊要求通风、清洁。2）应用于微电子工业的表面工程技术，对作业环境有特殊的要求： 工艺的精细化 、材料的

10、超纯化 设备的精密化 加工环境的超净化。是产品性能和质量的重要保障之一。3）玷污引起的缺陷密度，就必须净化空气，洁净加工工具和传输系统。4）实现低温热处理以及减少来自加工人员的污染。第三章 电镀电镀：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具有一定性能的金属镀层的过程。普通电镀：主要是指常规单金属电镀，以区别于复合电镀、合金电镀、电刷镀等。合金电镀：在阴极上同时沉积出两种或两种以上金属，形成结构和性能符合要求的镀层的工艺过程，能获得单一金属无法获得镀层。复合电镀：用电镀方法使固体微粒与金属共沉积从而在基体上获得基质金属上弥散分布微粒结构的复合镀层。化学镀：化学镀镍也称为

11、无电镀镍，是一种不使用外电源，而利用还原剂使溶液中的镍离子在基体表面还原沉积的化学处理方法。极化：电极上有电流通过时，电极电势偏离其平衡值的现象。电极电位：是指以该电极为阳极，以标准氢电极为负极构成原电池，所测得原电池的电动势(即原电池开路时两个电极之间的电位差)，因此又称为标准电极电位。1.解释电镀工艺过程及金属的电沉积过程？电镀工艺过程：工件、机械处理、化学处理、电镀、预镀、电化学处理、镀后处理。金属的电沉积：在电场的作用下，金属的电沉积发生在电极和电解质溶液的界面上，沉积过程含有相的形成现象。金属电沉积的基本原理就是关于成核和结晶生长。2.电镀液的主要组成是什么？电镀液的主要组成：(1)

12、主盐：镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。(2)导电盐：能提高溶液的电导率，对放电金属离子不起络合作用的碱金属或碱土金属的盐类。(3)络合剂：在电镀生产中，一般将能络合主盐中金属离子的物质。(4)缓冲剂：是指用来稳定溶液酸碱度的物质。3.铬、镍、锌、铜镀层的作用是什么？铬镀层：银灰色金属，在大气中具有强烈纯化能力，能经久不变色，有极高的硬度和优良的耐磨性、耐蚀性及耐热性，化学稳定性好。锌镀层：银白色的金属，有良好的化学稳定性，耐碱但不耐酸，长期暴露易变色，一般作为镀铬的底层使用。锌镀层：银白色金属，在干燥空气中很稳定，能溶于酸、碱，可提供机械保护和电化学保护。铜镀层：铜

13、是玫瑰红色金属，在空气中容易氧化，失掉颜色和光泽，电极电位高，仅能做中间层，防腐、耐磨中不太常用。4.合金电镀与热冶金及普通电镀（单金属电镀）相比有何特点？1）能获得单一金属所没有的特殊物理性能，如导磁性、减摩性、钎焊性。2）合金镀层结晶更细致，镀层更平整、光亮。3）可以获得非晶结构镀层。4）合金镀层可具备比组成他们的单金属层更耐磨、耐蚀，更耐高温，并有更高硬度和强度，但延展性和韧性通常有所降低。5）不能从水溶液中单独电镀的W,Mo,Ti,V等金属，可与铁族元素（Fe,Co,Ni）共沉积形成合金。6）独特外观。通过成分设计和工艺控制，可得到不同色调的合金镀层的装饰效果。5.影响电镀质量的因素有

14、哪些？简单分析各因素的影响作用？(1) 电镀前处理是否良好电镀前处理的每道工序都会直接影响到电镀层质量等。(2) 电镀溶液的本性电镀液的性质,组成各成分的含量以及附加盐,添加剂的含量等。(3) 基体金属的本性电镀层金属与基体金属的结合是否良好,与基体的化学性质有密切关系。(4) 电镀过程电流密度,温度,送电方式,移动和搅拌等(5) 电镀后处理电镀后对工件的清洗,钝化,除氢,抛光,保管方法都会继续影响电镀层的质量。(6)电镀电源一般的直流电源不能满足越来越高的工艺要求,可使用周期换向电流等对镀层质量产生明显改善。第四章 金属的化学处理（化学转化膜

15、）转化膜形成方法：将金属工件浸渍于处理溶液中，通过化学或电化学反应，使被处理金属表面发生溶解并与处理溶液发生反应，在金属表面上形成一层难溶的化合物膜层。转化膜与电镀层、化学镀层或有机涂层等其它表面处理层相比的区别: 转化膜：基体金属发生溶解、参与反应形成的是“难溶的化合物膜层” 不改变金属外观。磷化膜的性质：高温磷化法从磷酸锰中得到的磷化膜具有较好的防护性。磷化膜一般只有配合其它处理时，防护性才大大提高，特别是作为有机涂层基底非常有利，其防护性有时大于金属镀层。铝的电化学（阳极）氧化机理：人工形成阳极氧化膜是在电解池中进行的, 铝制件为阳极。通上直流电后，阳极析出氧气，阴极析出氢气。阳极上析出

16、的氧大部分与铝作用生成了Al2O3(氧化膜)。铝的电化学（阳极）氧化膜的生成过程：是两个不同过程同时进行的结果：一个是电化学过程，它产生氧并与铝作用生成Al2O3，另一个是化学过程，生成的Al2O3膜被电解液溶解成为多孔层。铝的阳极氧化膜吸附着色法：阳极氧化膜层是最理想的着色载体，主要着色方法分为自然显色法、吸附着色法和电解着色法三类。第五章 表面涂敷技术涂装定义：用有机涂料通过一定的方法涂覆于材料或制件表面，形成涂膜的全部工艺过程。涂料的主要功能：1)保护作用2）装饰作用3）标志作用4）色彩调节5）特种功能 涂料的组成 ：1）成膜物质（天然树脂、天然油脂、合成树脂） 2）颜料（着色、防锈颜料

17、 ） 3）溶剂（有机物或水） 4）助剂（固化剂、催干剂）涂料种类： 1) 溶剂挥发类2) 固化干燥类涂料产品如何命名：涂料名由颜色或颜料名称+成膜物质名称+基本名称组成。涂装工艺过程：涂装预处理、涂装、干燥固化。静电喷涂：是用静电喷枪使油漆雾化并带负电荷，与接地的工件间形成高压静电场，静电引力使漆雾均匀沉积在工件表面。电泳涂装：将电泳漆用水稀释到固体分为10-15%左右，加入电泳槽内，将工件浸入作为电极，通以直流电时电泳漆中的树脂和颜料移向工件，沉积在工件表面，烘干后形成均匀的漆层。粉末涂装：以粉末形态进行涂装，经熔融或交联固化形成涂膜。热喷涂定义：采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作

18、热源，将粉末状或丝状的金属或非金属喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化，使喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预处理的工件表面，依靠喷涂材料的物理变化和化学反应，形成附着牢固的表面层的加工方法。热喷涂涂层结构：由内向外的涂层结构为：基材、粒子间互相熔融区、气孔、不完全熔融粒子、氧化膜。热喷涂涂层结合力的特点：1）主要为机械结合：凸凹不平表面相互咬合2）物理结合：高速粒子撞击，晶格范围，范德华力3）冶金结合：涂层粒子和基体产生扩散微区4）粒子间结合：机械为主、扩散冶金也存在。热喷涂技术的主要优点：1）各种基体材料：金属、玻璃、陶瓷、有机材料2）喷涂材料种类广泛：金属

19、、合金、陶瓷、有机3）方法多样：有十几种之多4）喷涂工件不受限制：大面积、小工件均可5）涂层厚度可控：几十微米到几毫米 热喷涂涂层材料的主要形式：1）线材：碳钢丝、不锈钢丝、铝丝、铝的合金丝等。2）粉末：金属及合金粉末、陶瓷粉、复合材料粉末 等。 电弧喷涂技术：将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，输送直流或交流电，利用丝材端部产生的电弧作为热源来熔化金属，用压缩气流雾化熔滴并喷射在基材表面形成涂层。等离子喷涂技术：以电弧放电产生等离子体作为高温热源，以喷涂粉末材料为主，将喷涂粉末加热至熔化或熔融状态，在等离子射流加速下获得很高速度，喷射到基材表面形成涂层。等离子喷涂技术特点：（1）能够喷涂多种

20、喷涂材料，尤其能喷涂熔点高的难熔材料，如难熔金属、陶瓷、金属陶瓷及其它特殊功能材料。（2）可以选择惰性气体做为工作介质，减少了喷涂粒子在飞行过程中的氧化反应。（3）涂层的结合强度高，气孔率低。（4）能通过控制工艺参数制备精细涂层。超音速火焰喷涂：燃料气体和助燃剂（O2）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，高温燃气经燃烧室上部燃烧头内的四根倾斜喷管进入铜喷嘴，粉末由送粉气（Ar或N2）定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中。由高温高速燃气带出喷嘴，直接喷在件上。整个喷枪由循环水冷却。超音速火焰喷涂特点：（1）粉粒温度较低，氧化较轻，但只适于喷涂金属粉末、CoWC粉末以及低熔点TiO2陶

21、瓷粉末。（2）粉粒运动速度高，喷涂效率高，涂层表面粗糙度低。（3）粉粒尺寸小（1053m）、分布范围窄，否则不能熔化。（4）涂层结合强度、致密度高，无分层现象。（5）喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响喷涂质量。（6）噪音大（120dB），需有隔音和防护装置。爆炸喷涂：利用氧气和乙炔气点火燃烧，造成气体膨胀而产生爆炸，释放热能和冲击波。热能使喷涂的粉末熔融，冲击波使熔融粉末以约800m/s速度喷射到零件表面上形成涂层。爆炸喷涂特点：（1）结合强度高，Co-WC粉末，涂层结合强度可达100MPa以上，而等离子喷涂30MPa。可以喷涂金属、金属陶瓷及陶瓷材料。（2）涂层致密，气孔率很低（1%2%）

22、，表面平整；涂层表面加工后粗糙度低，工件表面温度低。（3） 设备价格高、噪音大；由于氧化性气氛等原因，国内外使用还不 广泛。堆焊：用焊接的方法把填充金属熔敷在基材金属表面以满足特定性能和尺寸要求的工艺过程，即可修复又可表面处理。熔融 结晶过程。堆焊方法：1）几乎任何一种焊接方法都能用于堆焊2）火焰堆焊3）手弧堆焊4）埋弧自动堆焊5）等离子弧堆焊6）气体保护堆焊电火花涂敷：通过电极材料与金属零件表面的火花放电作用，把作为火花放电电极的导电材料（ WC、TiC）熔渗进金属工件的表层，形成含电极材料的合金化的表面涂敷层。热浸镀（锌、铝）：简称热镀，是将被镀金属材料浸于熔点较低的其他液态金属或合金中进

23、行镀覆的方法，形成合金层，多用于防腐蚀和抗氧化。基本理论：1.热喷涂各种技术的特点比较？1）线材火焰喷涂：设备简单，价格便宜，手持操作，调节简单，工件表面温度较低，2）粉末火焰喷涂：颗粒由表面向内部融化，不存在破碎和雾化，粉末粒度决定喷涂粒度，存在不同部分融化不一致问题。2.影响热喷涂涂层质量的因素有哪些？简单分析之？1）工件表面准备：洁净、粗糙、新鲜，酸洗或喷砂除氧化皮，有机溶剂或碱水除污，车削、磨削、喷砂粗糙2）预热：提高工件与熔滴接触温度，有利于咬合；降低冷却速度（应力）；去除表面水分。3）喷涂：火焰温度、供给速度、气体压力、喷涂距离、喷涂角度、喷涂移动速度。4）喷后处理：有孔结构，蜡或

24、树脂封口。第六章 表面改性技术表面改性技术定义:运用现代技术改变表面、亚表面的成分、结构和性能的处理技术。表面改性技术作用：1)掩盖基体材料表面的缺陷；2)延长材料和构件的使用寿命；3)节约稀、贵材料；4）节约能源；5）改善环境；6)对各种高新技术的发展具有重要作用。表面形变强化原理: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0.5m1.5m。感应加热表面淬火技术原理: 将工件放在感应线圈中，在高频交流磁场的作用下，产生很大的感应电流，并由于集肤效应而集中分布于工件表面，使受热区迅速加热到钢的相变临界温度Ac3或Accm之上，然后在

25、冷却介质中快速冷却，使工件表层获得马氏体。 感应加热表面淬火技术组织: 感应加热表面淬火获得的表面组织是细小隐晶马氏体，碳化物呈弥散分布。表面硬度比普通淬火的高2HRC3HRC，耐磨性提高。这是因快速加热时在细小的奥氏体内有大量亚结构残留在马氏体中所致。感应加热表面淬火的性能: 感应加热表面淬火工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳定。感应加热表面淬火加热速度快，热效率高，生产率高，易实现机械化和自动化。感应加热表面淬火的预先调质处理的主要目的：一方面是为感应加热淬火作好组织准备，同时也使工件在整个截面上具备良好的力学性能。 金属表面化学热处理的基本工艺过程：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质

26、中加热到一定温度，使活性介质通过分解(包括活性组分向工件表面扩散以及界面反应产物向介质内部扩散)并释放出欲渗入元素的活性原子、活性原子被表面吸附并溶入表面、溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变表层的成分、组织和性能。化学热处理渗层的基本组织类型：(1)形成单相固溶体。如渗碳层中的铁素体相等。(2)形成化合物。如渗氮层中的 相(Fe2-3N)，渗硼层中Fe2B等。 (3)化学热处理后，一般可同时存在固溶体、化合物的多相渗层。渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗、渗金属的目的及其适用范围：渗碳、渗氮、碳氮共渗等可提高材料表面硬度、耐磨性和疲劳强度，在工业中有十分广泛的应用。适用

27、范围：结构钢渗碳，碳氮共渗比渗碳温度低(700880 )，变形小，且由于氮的渗入提高了渗碳速度和耐磨性。渗氮工艺复杂，时间长，成本高，所以只用于耐 磨、耐蚀和精度要求高的耐磨件，如发动机汽缸、排气阀、阀门、精密丝杆等。低温渗氮、高温渗氮、等离子体、离子轰击阴极表面时发生的物理、化学现象、激光束表面处理的特点及其对材料预处理的要求激光处理的应用举例锭杆 GCr15 硬化区深0.94mm，峰值硬度980HV0.1,相对耐磨性提高10倍 成形刀 高速钢 刀具耐用度提高2.53.5倍，切削速度提高78倍 气缸套 铸铁 比硼缸套寿命高25，与活塞环配制寿命提高30 电子束表面处理技术的特点：1）加热和冷

28、却速度快；2）反射低，无须黑化；3）成本低功率高150KW-15KW；4）结构简单，磁控5)但电子束需真空操作，无氧化但成本高，有x射线6)熔化层厚度大，液相温度低，温度梯度小离子注入表面处理技术:将被注入元素的原子利用离子注入机电离成带正电荷的离子，经高压电场加速后高速轰击工件表面，使之注入工件表面一定深度的真空处理工艺。离子注入表面处理技术特点:1)注入及注入后温度可控;2)可真空处理，不氧化3)表面粗糙度不改变;4)注入深度和分布可控;5)即可大范围也可区域;6)但设备贵，复杂零件不行;7)可注入任何元素，不受固溶度的限制，互不共溶也可。1.讨论离子渗氮的主要特点？(1)离子渗氮速度快，

29、尤其浅层渗氮更为突出。例如，渗氮层深度为0.3mm0.5mm 时，离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮的1/31/5;(2)热效率高，节约能源、气源;(3)渗氮的氮、碳、氢等气氛可调整控制; (4)离子渗氮可使用氨气，压力很低，用量极少, 所以污染低，劳动条件好。(5)离子渗氮温度可在低于400以下进行，工件畸变小。 (6)可用于不锈钢、粉末冶金件、钛合金等有色金属的渗氮。(7)由于设备较复杂，投资大，调整维修较困难，对操作人员的技术要求较高。2.讨论激光束表面处理时材料表面发生的现象？激光照射到材料表面；激光被吸收变为热能；表层材料受热升温；固态相变/熔化/蒸发；激光作用后冷却。3.讨论离子注入表

30、面处理产生的效果？1）硬度： C、N原子固溶于晶格间隙中，产生强烈的晶格畸变（固溶强化）；形成化合物形成弥散强化。2）耐磨：杂质离子大量分布位错线周围，起钉扎作用；表面高硬度析出物弥散强化；降低摩擦系数；磨损粒子降低摩擦。3）抗疲劳：损伤缺陷阻碍位错移动；弥散强化、表面压应力阻碍裂纹扩展。4）抗氧化： 注入元素晶界富集，阻碍氧元素扩散；形成致密的氧化物阻挡层，改善氧化物塑性，防止氧化膜开裂，阻止阳离子向外扩散。5）耐腐蚀：致密氧化物，改变表面电学性能耐腐蚀。第七章 气相沉积技术构成微电子工业乃至信息工业的基础工艺：气相沉积技术+微细加工技术薄膜技术包含那些技术：1.薄膜材料与制备技术 2.薄膜

31、沉积过程监测控制技术 3.薄膜检测技术与薄膜应用技术 物理气相沉积技术：物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD法），是利用热蒸发、辉光放电或弧光放电等物理过程，在基材表面沉积所需涂层的技术。物理气相沉积包含的三种技术：真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀膜。物理气相沉积的特点：（1）镀层材料广泛，可镀各种金属和化合物的多层或复合层；（2）镀层附着力强；工艺温度低，镀层纯度高、组织致密。物理气相沉积的基本过程、蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀的原理及其特点相互比较：化学气相沉积技术（CVD）：利用气态物质在固体表面发生化学反应，生成固态沉积物的过程。化学气相沉积的过程可

32、以在常压下进行，也可以在低压下进行。化学气相沉积技术特点：（1）设备简单，操作维护方便，灵活性强。（2）可在常压或低真空状态下工作，镀膜的绕射性好。（3）由于沉积温度高，涂层与基体之间结合好。（4）涂层致密而均匀，并且容易控制其纯度、结构和晶粒度。（5）沉积层通常具有柱状晶结构，不耐弯曲。CVD反应过程：（1）反应气体向衬底表面扩散；（2）反应气体分子被吸附于衬底表面；（3）在表面上进行化学反应、表面移动、成核及膜生长；（4）生成物从表面解吸；（5）生成物在表面扩散。 CVD基本条件：1)沉积温度下必须有足够高的蒸汽压；2）反应生成物除所需沉积物为固态外，其余为气态；3）沉积物本身饱和蒸汽压足

33、够低。1.比较PVD、CVD、PCVD特点及其缺点CVD法的工艺温度超过了高速钢的回火温度，用CVD法镀制的高速钢工件，必须进行镀膜后的真空热处理，以恢复硬度。CVD工艺对进入反应器工件的清洁要求比PVD工艺低一些；CVD镀层往往比各种PVD镀层略厚一些；CVD反应发生在低真空的气态环境中，具有很好的绕镀性；所有的PVD技术由于气压较低，绕镀性较差。在CVD的一个操作循环中，可以对各式各样的工件进行处理，而PVD就受到很大限制。CVD的反应气体、反应尾气都可能具有一定的腐蚀性，可燃性及毒性，PCVD 为在高速钢刀具上沉积超硬膜提供了极有发展前途的新方法。 第八章 复合表面处理技术1.为何要采用

34、复合表面处理技术？单一的表面处理工艺尽管能够改善工件的耐磨性、耐腐蚀性及疲劳强度；但每一种表面处理工艺均具有自身的优点及一定的局限性，现代机械设备的发展对零、部件的使用性能提出了越来越高的要求，应用单一的表面处理工艺已难以满足这些要求， 复合表面处理就是同时使用两种或两种以上的表面处理工艺以达到进一步强化表面性能的目的，所以要要采用复合表面处理技术。2.复合表面处理技术的主要作用，举例说明？1.改善摩擦学性能。增强复杂应力条件下的摩擦学性能，从而提高材料的使用性能。2.提高防腐蚀性能 。提高材料表面的正电位，减少疏松或孔隙等，从而大幅度提高耐蚀性。3.增加表面装饰性。材料耐磨性和耐蚀性的有机结

35、合增加材料表面层的持久性和多色泽。4.改进施工工艺性。 用作塑料金属化处理（表面导电性处理）等，增强表面处理层的附着性和工艺效果。第九章 表面微细加工技术表面微细加工技术定义:表面微细加工技术指那些能够制造微小尺寸元器件或薄膜图形的方法，微细加工的加工尺寸一般在亚毫米(常指低于100m)至纳米级范围内，而加工的单元则从微米级、纳米级到原子级(Å级)。 表面微细加工技术的三种类型: 分离型或者去除型加工，即以分解、蒸发、溅射、刻蚀、切削、破碎等方法将材料中所希望去掉的部分分离出来的加工方法；生长型加工方法，即以一种材料作为基材，在其上添加另一种材料，形成所需的形状或者图形的加工方法。按此定义，在前面章节所介绍的物理气相沉积、化学气相沉积、离子注入、电镀、化学镀都属于微细加工技术；变形加工，指材料形状发生变化的加工，如塑性变形、流体变形等。光刻技术的基本原理:利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模版上的图形刻制到被加工表面上。光刻技术主要步骤:涂布光致抗蚀剂； 套准掩模版