表面涂层与处理

1、表面分析和表面性能的测定，2020/7/6，材料工程基础表面涂层和处理，2，表面涂层和处理可统称为表面技术。 这个技术有很长的历史，例如北京市内的故宫、雕刻梁画栋，在人们用红色油漆进行装饰和保护的战国时代，古代人知道淬火钢能得到硬表面的马王山出土的宝剑，因为表面的络膜，经过千年，仍然很锐利。 2020/7/6，材料工程基础表面涂层处理，3，表面性外观分析：主要用各种放大率和分辨率极高的显微镜完成。 表面成分分析：测定表面元素的组成、元素的表面和纵向深度分布、表面元素的化学状态。 表面结构分析：探测表面结晶的原子排列、结晶尺寸、结晶取向、结晶对称性等结晶结构信息。 表面电子状态分析：表面电子能级

2、分布和空间分布与体内不同。 表面原子状态分布：主要分析表面原子或吸附粒子的吸附能、振动状态和表面扩散运动的能或势态。 一、表面分析，2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，四、二，表面分析仪：一，显微分析仪的光学显微镜受到波长的限制，其分辨率和倍率已不能满足现代科学技术发展的要求。 因此，一系列高分辨率的显微分析装置相继出现，分辨率大幅提高，可以达到原子尺度水平(约0.1nm )，更重要的是，他们在得到高分辨率图像的同时，还可以得到物质图像的其他信息(例如图像显示、结构分析和成分分析等)。 2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，5，(1)透射电镜(TEM )电子加速到100k

3、ev时，其波长为0.37nm，约为可见光的十万分之一，因此使用电子束。 成像、识别能力大幅度提高。 目前电子显微镜的分辨率高达0.2nm。 (2)扫描电子显微镜(SEM )扫描电子显微镜是1965年发明的比较现代的细胞生物学研究工具，主要利用二次电子信号图像观察样品的表面形态，即用极窄的电子束扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效果，其中二次电子生成将样品表面放大后的形态图像，该图像是样品扫描时按时间顺序制作的，通过逐点摄像可以获得放大图像。 2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，6 )，(3)扫描隧道显微镜(STM )作为扫描探针显微镜的工具，扫描隧道显微镜可以使科学家观察

4、和定位单一原子，它比类似的原子显微镜具有更高的分辨率。 另外，扫描隧道显微镜在低温下(4K )可以利用探针前端正确操作原子，因此是纳米技术中重要的测量工具和加工工具。 (4)根据原子力显微镜(AFM )扫描隧道显微镜的原理设计的高速拍摄三维图像的显微镜。 可以观察大分子在体内的活动变化。 2020/7/6，材料工程基础表面涂层和处理，7，(5)扫描透射电子显微镜(STEM )和分析电子显微镜(AEM )将扫描电子技术应用于透射电子显微镜形成扫描透射电子显微镜，并结合能量分析和各种分光器构成了分析电子显微镜。 2020/7/6，材料工程基础表面涂层和处理，8，2，衍射分析方法的衍射分析方法是以结

5、构分析为目的的分析方法。 (1)X射线衍射(XD )用x射线衍射分析已知化学组合物的结晶结构时，用x射线衍射峰的扫描角求出晶面间隔，与PDF卡对照，分析被测定物的结晶结构。 (2)电子衍射(ED )电子衍射技术使x射线深入固体，一般用于三维结晶和表面结构的分析。2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，9，3，x射线分光器和电子探针(1)X射线分光器在x射线分析器中，除了主要用于晶体结构分析的x射线衍射器外，还有用于成分分析的x射线荧光分析器。 x射线荧光分析仪是指，将x射线作为外来能量对试料施加打击，产生波长比入射到试料的x射线大的特征性x射线，进行分光并定性定量分析。 (2)电子探针

6、电子探针具有分析区域小、灵敏度高、能直接观察选区、试样调制方便、不损伤试样、能进行多重分析等特点，是有力的分析工具。 2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，10，4，电子光谱分析方法(1)俄歇电子光谱分析装置(AES )俄歇电子光谱分析装置主要用于固体表面几个原子层内的成分、几何结构和价格状态的分析。 分析灵敏度高，数据采集速度快，能测定He以后的所有元素，已成为目前表面分析领域应用最广泛的工具之一。 (2)光电子光谱向固体表面照射一定能量的x射线和光时，受原子各种深度的量化能级限制的电子被激发，产生光电子发射。 发射的电子的动能根据电子原子存在的能级而不同，形成所谓的光电子光谱。2

7、020/7/6、材料工程基础表面涂层和处理、11、5、二次离子质谱(SIMS )加速的离子束撞击真空中的分析对象样品表面，会引起表面原子和分子的溅射。 其中带电离子被称为二次离子。 用质量负荷比分离二次离子，用检测器记录的话，就能得到二次离子强度质量分布的二次离子质量分析法。 可以鉴定包括氢在内的所有元素。 6 .红外吸收光谱、拉曼光谱和拉曼光谱的测量是基于分子振动的振动光谱。 2020/7/6，材料工程基础表面涂层和处理，12、3，表面性能检测1，表面外观质量检测(1)，表面缺陷检测的主要方法是目视法，有时用低倍放大镜检查。 (2)，粗糙度测定表面粗糙度是指表面微观凹凸高度的算术平均值。 一

8、般来说，采用表面粗糙度测量的方法有比较法、针刺法、光学法、光反射法等(3)，所谓光亮度测量是指根据一定的照度和角度的入射光，表面反射光的比率和强度。 (1)目测经验评价法(2)模板对照法(3)光度计测定方法，2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，13，2，被复层的厚度测定(1)库仑测定法主要利用电解装置测定作为阳极的被复层从基体溶解，在溶解过程中消耗的电量。 (2)磁性法的测定厚度主要用于测定磁性基体上的各种非磁性被复层的厚度，也能测定非磁性基体上的磁性被复层的厚度。 (3)利用涡电流法进行厚度测定是利用交流磁场在被测定导电体上感应出的涡电流效果进行厚度测定的方法。 2020/7/6

9、，材料工程基础表面涂层和处理，14，3，涂层的结合力测定了涂层的结合力指层与集团之间的粘结强度。 复盖层的结合力的评价有定性和定量两种方法，定性方法是在复盖层受力后通过起泡或从基体表面剥离来判断质量是否合格。 定量法测定包复层从基体上连续剥离所需的最小负荷(例如划痕法)。 或者，测定每单位面积的被复层从基体表面剥离所需的力，将其数值称为被复层的结合强度(例如拉伸法)。 2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，15，4，被复层硬度测定(1)显微硬度测定显微硬度测定是在显微镜下进行的低负荷(200g )压入式硬度试验方法。 (2)洛氏硬度试验是施加最初的载荷，将压头压入试料后，根据需要选择

10、主载荷，将压头压入试料并保持一定时间。 去除主负荷，在保持预负荷的状态下，测量压头压入试料表面的深度，计算得到了洛氏硬度值。(3)维氏硬度试验采用锥角为136的四方金刚石椎体，将施加在单位凹陷面积上的试验力，即应力值作为硬度值的计算指标。2020/7/6、材料工程基础表面涂层和处理、16、5、霸盖层气孔率测定气孔率，可以从某物体的视密度与其真密度之比求出，它是物体致密度的尺度。 测定方法有： (1)物理方法有浮力法、直接称量法。 (2)化学法包括滤纸贴法、膏涂法、浸渍法。 该方法是将含有指示剂的试验溶液通过被复层的空隙腐蚀基体，腐蚀后产生的离子透过被复层的空隙，用指示剂在被复层表面上显色并指示

11、，然后，将每单位面积上显示的空隙的数量作为被复层的空隙率的测定值。2020/7/6、材料工程基础表面涂层和处理、17、4、铝合金表面处理技术铝合金表面处理的目的是为各种铝合金工件提供功能和装饰的表面，以满足产品的特殊功能和美观。 铝和铝合金的电化学氧化1，定义铝和铝合金部件在电解液中进行电化学氧化，以部件为阳极，因此铝阳极氧化2，氧化膜的性质多孔性吸附性高，耐磨损性电绝缘，隔热为有机涂料的良好基底，2020/7/6， 材料工程基础表面涂层和处理，18，2020/7/6，材料工程基础表面涂层和处理，19 2020/7/6，材料工程基础表面涂层和处理，20，铝和铝合金化学氧化1，定义为不使用外来电

12、流，只将工件放入适当的溶液中，在表面一般来说，将铝浸泡在含有碱性溶液和碱金属的铬酸盐溶液中，铝和溶液生成Al2O3和Al(OH)3的波膜，厚度为0.54um。 2、特征：强度差，容易磨损，抗蚀性也差，质量柔软，一般难以单独使用。 但是，吸附性好，一般作为表面涂装的基底。 生产效率高，成本低，不消耗电力，没有特别的设备，适合大量生产，被口罩大量采用。2020/7/6，材料工序的基础表面涂层和处理，21，铝和铝合金的氧化膜着色(1)化学染色法(2)整体着色法(3)电解着色法(4)干涉着色法，(1)化学染色法用有机染料或无机染料的水溶液对氧化后的产品进行染色。 特征：目前使用了很多有机染料，其色彩丰富、鲜艳。 2020/7/6，材料工序基础表面的涂层和处理，(22 )整体着色法(无机着色法)是将硫酸和有机酸的混合物制成氧化溶液，直流、阳极氧化和着色同步进行。 特征：着色膜对日光和风化作用稳定性差：功耗大、成本高，逐渐被电解着色取代。 2020/7/6，材料工程基础表面的涂层和处理，23，(3)电解着色法首先用硫酸溶液阳极氧化，阳极氧化的多孔