表面工程模板

1、表面工程现代表面技术复习思考题一、名词解释1理想表面 : 是一种理论的结构完整的二维点阵平面。表面重构 : 在平行基底的表面上 , 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 , 这种表面结构称 为重构 （ 或再构 ）离子镀膜 : 它是将工件放入真空室 , 并利用气体放电原理将部分 气体和蒸 发源逸出的气相粒子电离 , 在离子轰击的同时 , 把蒸发物或其反应产物沉积在工件表面成膜化学镀 : 是指在没有外电流经过的情况下 , 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。电解着色 : 是把经阳极氧化的铝及其合金放入含金属盐的

2、电解液 中进行电解 , 经过电化学反应 , 使进入氧化膜微孔中的重 金属离子还原为金属原子清洁表面 : 是指不存在任何污染的化学纯表面 , 即不存在吸附 , 催 化反应或杂质扩散等一系列物理、 化学效应的表面。表面弛豫 : 表面上原子的这种位移 （ 压缩或膨胀 ） 称为表面弛 豫。溅射镀膜 : 将工件放入真空室 , 并用正离子轰击作为阴极的靶 （ 镀 膜材料） , 使靶材中的原子、 分子逸出 , 飞至工件表面凝 聚成膜。电镀 : 是指在含有欲镀金属的盐类溶液中 , 以被镀基体金属为阴 极 , 经过电解作用 , 使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属 表面沉积出来 , 形成镀层的一种表面加工方法。化

3、学转化膜 : 经过化学或电化学手段 , 使金属表面形成稳定的化 合物膜层的方法 , 这种经过化学处理生成的膜层称 之为化学转化膜。吸附（ 固体与液体的作用之一 ） : 吸附是固体表面吸引气体与之 结合, 以降低固体表面能的作用。12自扩散 : 在 一个单组分的基底上同种原子的表面扩散称为自扩 散13 简单盐镀液 :14 磷酸盐膜 : 是金属在磷酸盐溶液中形成的膜 , 其成膜过程称为磷 化。15冶金结合 : 将喷涂层再加热重熔 , 涂层与基体互熔并扩散称冶金 结合16 吸收 （ 固体与液体的作用之一 ） : 吸引是固体的表面和内部都容 纳气体 , 使整个固体的能量发生变化。17 多相扩散 : 在

4、表面上其它种吸附原子的扩散称为多相扩散 18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19 镀硬铬 : 在各种基体材料上镀较厚的铬层 , 镀层厚度一般在20um 以上 20 扩散结合 : 当薄膜和衬底材料具有可溶性或部分可溶性时 , 若给 界面层的原子 1 至 10ev 能量 , 则可促使原子经过薄膜与衬底界面 进行互相扩散 , 形成薄膜与衬底间的扩散结合。二、 论述题1、谈谈表面覆盖层的种类及表面技术的作用。 表面覆盖层的种类 : 电镀, 化学镀, 热浸镀, 热喷涂, 真空蒸镀、 溅 射镀、 离子镀 ,涂装, 堆焊和化学气相沉积等。表面技术的应用 : 1 、 能

5、够减缓和消除材料和构件表面的变化和损 伤2、普通的廉价的材料经表面处理后课获得具有特殊功能的表 面。3、可用于节约能源、 降低成本、 改进环境4 在发展新技术和学术研究中起着不可忽视的作用。2、什么是络合剂 ? 电镀液中络合剂有何作用 ?络合剂 : 能络合主盐中的金属离子形成络合物的物质。如焦磷酸盐 KCN, NaCN 等。作 用: 细化镀层晶粒 , 把金属离子生成络合离子 , 使溶液清澈 , 离解 度小 , 比简单盐稳定。有较强的阴极极化作用 大多数电镀液都需 要使用络合剂。在含络合剂的镀液中 , 影响电镀效果的主要是络合 剂的游离量。络合剂的游离量升高 ,阴极极化作用升高 ,有利于镀层 结

6、晶细化、 镀层分散能力和覆盖能力的改进 , 阳极极化降低 , 从而 提高阳极开始钝化电流密度 , 有利于阳极的正常溶解 络合剂的游离量还会影响镀层的沉积速度3、对比电镀 , 谈谈化学镀的优缺点。化学镀优点 : 不需电源设备在金属和非金属上都能进行镀覆可在形状复杂的零件表面获得镀层均匀的镀层 （ 因为不存在电 流分布的问题 ）与电镀相比镀层性能好 , 对环境污染小。镀后零件的硬度和抗 磨损力大大提高 , 且镀层分布均匀 , 不存在电镀特有的边角效应问 题。与电镀层相比 , 化学镀层的孔隙率低 , 密度高 , 抗腐蚀能力强 , 并 有理想的性价比缺点 : 在一些领域仍不能完全取代电镀 , 技术的真

7、正成熟尚有一段 时间。 化学镀的缺点是溶液稳定性差 , 使用温度高 , 寿命短。4、什么是铝及铝合金的阳极氧化 ? 谈谈铝及铝合金阳极氧化 膜在工业上有何应用 ?答 : 阳极氧化是指在适当的电解液中 , 以金属作为阳极 , 在外加电流 作用下 , 使其表面生成氧化膜的方法。铝及铝合金的阳极氧化所用的电解液一般为中等溶解能力的酸性溶液 , 铅为阳极 , 仅起导电作 用。应用: ( 1) 、 多孔材料 : 多孔结构可使膜层表现出良好的吸附 能力, 可作为涂镀层的底层 , 也可将氧化膜染色 , 提高金属的装饰 效果。( 2) 、 耐磨材料 : 铝氧化膜具有很高的强度 , 能够提高金属表面的 耐磨性。

8、( 3) 、( 4) 、。( 5)( 6) 、( 3) 、( 4) 、。( 5)( 6) 、5、 绝 热 材 料 : 铝 氧 化 膜 是 很 好 的 绝 热 层 。 铝氧化膜与基体金属的结合力很强试述金属磷化膜的形成机理 , 比较钢铁高温、 中温、 低温磷化的优缺点。解:磷化处理是在含有锰、 铁、 锌的磷酸二氢盐与磷酸组成的溶液中进行的。在磷化处理过程中发生如下反应：4M2+3H2PO4-tMHP0 4 J +M 3(PO4)2 J +5H +当金属与溶液接触时，在金属/溶液界 面液层中Me2+浓度升高或H+离子浓度降低都会促使反应向右进 行。由于铁在磷酸里溶解，Fe+2H+二Fe2+H2f反

9、应生成的不溶于水 的磷酸盐在金属表层沉淀位磷酸盐保护膜。从电化学的观点看 , 磷化膜的形成可认为是微电池作用的结 果。阴极：2H+2e-二Hzf阳极 : Fe-2e-=Fe2+Fe2+2H2PO4-= Fe(H2PO4)2Fe(H2PO4)2二FeHPO4+H3PO4 3FeHPO4二Fe3(PO4)2 J + H3PO4 与此同时，阳极区溶液中的 Mn(H 2PO4)2、Zn(H 2PO4)2也发生如下 反应：M(H 2PO4)2= MHPO 4+ H3PO4 3MHPO4= M3(PO4)2J + H3PO4式中的M为Mn和Zn。阳极区的反应产物 Fe3(PO4)2、Mn 3(PO4)2、Zn 3(PO4)2 一起结晶形成磷化膜。高温磷化 ： 优点： 膜层较厚 , 膜层的耐