现代表面工程技术与应用

出版时间： 2014

内容简介

本书是《材料延寿与可持续发展》丛书的分册之一，阐述了现代表面工程技术的最新进展以及如何应用这些技术，提高材料制品使用可靠性、安全性、经济性和耐久性，尽可能地延长其使用寿命。本书介绍了形变强化与相变强化、化学转化与电化学转化、热扩散，以及电镀、热喷涂、热浸镀、有机涂装、无机涂装、粉末涂装和复合涂镀等技术内容和相关标准。

本书可供各个行业产品的设计师以及制造、使用、检验、维护维修和管理工程师使用，也可供相关专业工程技术人员，尤其是工学院大学生、研究生、博士生和教师参考。



第1章绪言

1.1从表面技术到表面工程学/001

1.1.1三大表面技术/002

1.1.2表面技术的功能和应用/004

1.1.3表面工程学/005

1.2表面工程的发展/008

1.2.1发展概况/008

1.2.2激光表面改性/009

1.2.3电子束表面改性/012

1.2.4离子注入/013

1.2.5化学气相沉积（CVD）/015

1.2.6物理气相沉积/021

1.2.7电火花沉积/027

1.2.8摩擦表面沉积工艺/028

1.3善待表面与进行表面设计/028

1.3.1表面工程设计的目的/028

1.3.2表面工程设计内涵/030

1.3.3表面层选用或设计的通用原则/030

1.3.4表面层选用或设计技术原则/032

1.4表面工程技术与国家可持续发展/033

参考文献/036

第2章表面形变强化和相变强化

2.1概述/037

2.2表面形变强化/037

2.2.1金属表面形变强化原理/038

2.2.2弹丸种类的选择/039

2.2.3喷丸强化层设计与加工建议/040

2.2.4表面强化工艺特点/041

2.2.5可进行喷丸强化的金属材料及用途/042

2.2.6可用表面喷丸强化处理的主要零件/042

2.2.7激光喷丸/043

2.2.8孔挤压强化/044

2.3表面相变硬化/045

2.3.1感应加热相变硬化/045

2.3.2感应加热相变硬化设计与加工建议/045

2.3.3感应淬火用钢和铸铁应用实例/047

2.3.4激光表面相变硬化/048

2.3.5激光表面相变硬化设计与加工建议/048

2.3.6激光表面淬火实例/049

2.4离子注入/050

2.4.1性能特点/050

2.4.2设计与加工建议/051

参考文献/052

第3章化学氧化与化学镀

3.1概述/053

3.2铝合金化学氧化/055

3.2.1性能特点/055

3.2.2设计与加工建议/056

3.3镁合金化学氧化/057

3.3.1性能特点/057

3.3.2设计与加工建议/057

3.4钢铁化学氧化/057

3.4.1性能特点/058

3.4.2设计与加工建议/058

3.5铜及铜合金化学氧化/058

3.5.1性能特点/058

3.5.2设计与加工建议/059

3.6铜及铜合金钝化/059

3.6.1性能特点/059

3.6.2设计与加工建议/060

3.7银及银镀层的钝化/060

3.8钢铁磷化/060

3.8.1性能特点/060

3.8.2设计与加工建议/063

3.8.3用途与膜质量选择/064

3.9金属表面着色/064

3.10化学镀/065

3.10.1化学镀镍磷合金的特点/065

3.10.2化学镀镍磷合金的性能/066

3.10.3设计与加工建议/069

参考文献/070

第4章电化学转化

4.1概述/071

4.2铝与铝合金耐腐蚀硫酸阳极化/072

4.2.1性能特点/072

4.2.2设计与加工建议/073

4.3铝及其合金耐腐蚀铬酸阳极化/074

4.3.1性能特点/074

4.3.2设计与加工建议/075

4.4铝及铝合金耐摩擦磨损阳极化/075

4.4.1性能特点/075

4.4.2设计与加工建议/079

4.5铝合金磷酸阳极化/080

4.5.1性能特点/080

4.5.2设计与加工建议/080

4.6铝合金草酸阳极化/081

4.6.1性能特点/081

4.6.2设计与加工建议/082

4.7铝及铝合金瓷质阳极化/082

4.7.1性能特点/082

4.7.2设计与加工建议/083

4.8微弧阳极氧化/083

4.8.1性能特点/084

4.8.2微弧阳极氧化的应用/086

4.9镁合金的阳极化/087

4.10钛合金的阳极化/087

4.11铜和铜合金的阳极化/087

4.12硅、锗和钽的阳极化/088

4.13锆合金的阳极化/089

参考文献/089

第5章热扩散

5.1概述/091

5.1.1渗金属原理/091

5.1.2热渗金属工艺/092

5.2钢铁渗碳/093

5.2.1渗碳层的组织及性能特点/094

5.2.2渗碳用钢种的选择及渗碳层深度要求/095

5.2.3设计与加工建议/097

5.3钢铁渗氮/098

5.3.1渗氮层的组织和作用/098

5.3.2设计与加工建议/098

5.3.3常用渗氮钢种/099

5.4碳氮共渗/100

5.4.1性能特点/100

5.4.2设计与加工建议/101

5.5氮碳共渗/101

5.5.1渗层的组织、硬度和深度/101

5.5.2设计与加工建议/102

5.6热渗硼/103

5.6.1结构和性能/103

5.6.2设计与加工建议/103

5.7热渗硅/104

5.7.1结构和性能/104

5.7.2设计与加工建议/105

5.8热渗锌/106

5.8.1结构和性能/106

5.8.2设计与加工建议/107

5.9热渗铝/108

5.9.1结构和性能/108

5.9.2设计与加工建议/109

5.10热渗铬/109

5.10.1结构和性能/109

5.10.2设计与加工建议/111

5.11热渗锡/111

5.11.1结构和性能/111

5.11.2主要应用/112

5.12热渗铍/112

5.13热渗钒、渗钛、渗钼、渗铌、渗钽/113

5.14钢铁表面二元共渗/114

5.15钢铁表面三元共渗/114

5.16镍、钴基合金热渗铝/115

5.17镍基合金铝铬共渗/116

5.18镍基合金热渗铝硅共渗/117

5.19镍基合金镀铂+热渗铝/117

5.20难熔金属热渗硅/118

5.21铜及铜合金表面热渗金属/119

5.22铝及铝合金表面热渗金属/120

参考文献/120

第6章电化学沉积

6.1概述/122

6.1.1电镀原理/122

6.1.2电镀工艺/124

6.2电镀锌/125

6.2.1物理化学性能/125

6.2.2设计与加工建议/127

6.3电镀镉/128

6.3.1物理化学性能/128

6.3.2设计与加工建议/130

6.4电镀铜/131

6.4.1物理化学性能/131

6.4.2设计与加工建议/131

6.5电镀镍/132

6.5.1物理化学性能/133

6.5.2设计与加工建议/134

6.6电镀铬/134

6.6.1物理化学性能/135

6.6.2设计与加工建议/137

6.7电镀铅/138

6.7.1物理化学性能/138

6.7.2使用范围/139

6.8电镀锡/139

6.8.1物理化学性能/140

6.8.2设计与加工建议/141

6.9电镀银/141

6.9.1物理化学性能/141

6.9.2设计与加工建议/142

6.10电镀钯/143

6.10.1物理化学性能/143

6.10.2设计与加工建议/144

6.11电镀铑/144

6.11.1物理化学性能/144

6.11.2设计与加工建议/145

6.12电镀金和金合金/146

6.12.1物理化学性能/146

6.12.2设计与加工建议/147

6.13电镀铜锌合金/148

6.13.1物理化学性能/149

6.13.2设计与加工建议/149

6.14电镀铜锡合金/149

6.14.1物理化学性能/150

6.14.2设计与加工建议/150

6.15电镀铅锡合金/151

6.15.1物理化学性能/151

6.15.2设计与加工建议/151

6.16电镀镉钛合金/152

6.16.1物理化学性能/152

6.16.2设计与加工建议/153

6.17电镀镍镉/153

6.17.1物理化学性能/154

6.17.2设计与加工建议/154

6.18其他合金电镀/155

6.18.1电镀铅铟合金/155

6.18.2电镀锡铋合金/155

6.18.3电镀锌镍合金/155

6.19电刷镀/155

6.19.1主要特点/155

6.19.2性能与应用/156

参考文献/158

第7章热浸镀

7.1概述/160

7.2热浸镀锌/162

7.2.1分类/162

7.2.2性能/163

7.2.3设计与加工建议/166

7.2.4应用/167

7.3热浸镀铝/169

7.3.1性能/169

7.3.2设计与加工建议/170

7.3.3应用/171

7.4热浸镀锡/172

7.5热浸镀铅/173

7.5.1性能/173

7.5.2设计与加工建议/174

参考文献/175

第8章热喷涂

8.1概述/176

8.1.1热喷涂层类型和应用领域/176

8.1.2热喷涂技术与工艺/177

8.1.3热喷涂层的特点/182

8.1.4可热喷涂的材料/182

8.2热喷涂锌金属/184

8.2.1物理化学性能/184

8.2.2设计与加工建议/185

8.3热喷涂铝和铝合金/187

8.3.1物理化学性能特点/187

8.3.2设计与加工建议/189

8.4热喷涂铜合金/189

8.4.1性能特点/189

8.4.2设计与加工建议/190

8.5热喷涂陶瓷材料/190

8.6热喷涂可调成分的合金/191

8.6.1物理化学性能/191

8.6.2设计与加工建议/192

8.7可在1050℃温度以下工作的高温珐琅/192

8.7.1性能特点/193

8.7.2设计与加工建议/194

8.8可在1050℃温度以下工作的无铍珐琅/194

8.8.1工艺与性能/194

8.8.2设计与加工建议/195

8.9可在900℃温度以下工作的高温珐琅/195

8.9.1性能特点/195

8.9.2设计与加工建议/196

8.10其他珐琅涂层/197

8.11热喷涂自黏结材料/197

8.11.1热喷涂自黏结镍铝复合材料/197

8.11.2自黏结不锈钢材料涂层/198

8.12热喷涂耐摩擦磨损材料/199

8.12.1热喷涂碳化钨钴金属陶瓷/200

8.12.2热喷涂含钼合金/200

8.12.3热喷涂钼镍铬硼硅复合材料/200

8.12.4热喷涂钼铁合金复合材料/202

8.12.5热喷涂磷青铜/202

8.12.6热喷涂氧化铝氧化钛陶瓷/202

8.12.7热喷涂碳化钛陶瓷/203

8.12.8热喷涂氮化钛陶瓷/203

8.12.9热喷涂碳化钛氮化钛陶瓷/203

8.12.10热喷涂金刚石/203

8.13热喷涂耐磨粒磨损材料/203

8.13.1热喷涂铁基自熔性合金/204

8.13.2热喷涂镍基自熔性合金/204

8.13.3热喷涂钴基自熔性合金/205

8.13.4热喷涂氧化物陶瓷/205

8.13.5热喷涂碳化物陶瓷/206

8.14热喷涂耐微动磨损材料/206

8.15热喷涂耐撞击磨损材料/207

8.15.1热喷涂碳化钨钴材料/207

8.15.2热喷涂镍铬硼硅材料/208

8.15.3热喷涂碳化铬镍铬材料/209

8.15.4热喷涂钴铬钨材料/209

8.15.5热喷涂碳化钛镍铬硼硅材料/210

参考文献/210



第9章有机涂料与涂装

9.1概述/212

9.1.1涂料的组成、分类及命名/212

9.1.2防腐蚀涂装系统/216

9.2不同材料表面涂层系统/217

9.2.1钢铁零件涂层系统/217

9.2.2铜合金零件涂装系统/218

9.2.3铝合金零件涂装系统/219

9.2.4镁合金零件涂装系统/220

9.2.5钛合金零件涂装系统/221

9.2.6碳纤维增强树脂基复合材料零件涂装系统/222

9.2.7玻璃钢表面涂装系统/224

9.2.8塑料表面涂装系统/225

9.2.9木质材料涂装系统/226

9.2.10玻璃、人造革、橡胶用涂装系统/227

9.3耐大气腐蚀有机涂料与涂装/227

9.3.1耐大气腐蚀涂装体系/227

9.3.2重防腐涂料/229

9.3.3长江大桥和海滨大桥涂装防护体系/233

9.3.4长效防腐蚀涂层的关键——底层材料的选用/235

9.3.5钢缆的防护技术/237

9.3.6日本大型钢桥的涂装技术/238

9.4功能性有机涂装/241

9.4.1发动机涂装体系/241

9.4.2耐热零件涂装体系/241

9.4.3耐油零件涂装体系/243

9.4.4示温涂装体系/243

9.4.5重型机械用涂料/243

9.4.6化铣保护涂层/245

9.4.7金属热处理保护涂层/247

参考文献/248

第10章无机涂料

10.1概述/250

10.1.1无机涂料的发展/250

10.1.2无机涂料的特点/251

10.1.3无机涂料的应用/252

10.2外墙与内墙涂料/255

10.2.1外墙涂料的性能/255

10.2.2设计选用与加工建议/257

10.2.3内墙涂料/258

10.3无机硅酸盐复合绝热涂料/258

10.3.1性能/258

10.3.2设计选用和施工建议/260

10.4无机防霉涂料/261

10.4.1性能与用途/261

10.4.2设计选用和施工建议/262

10.5无机防火涂料/263

10.5.1防火涂料的配方设计原则/264

10.5.2设计选用和施工建议/266

10.6无机硅酸盐富锌涂料/267

10.6.1组成、分类和耐蚀性/268

10.6.2设计与加工建议/270

10.6.3应用实例/271

10.7无机铬酸盐富锌涂料/272

10.7.1铬酸盐富锌涂层工艺/272

10.7.2无机铬酸盐富锌涂层的性能/273

10.7.3设计选用与施工建议/273

10.8无机铬酸盐富铝涂料/274

10.8.1无机铬酸盐中温铝系列涂层的性能/274

10.8.2无机铬酸盐富铝漆层设计选用和加工建议/276

10.8.3无机铬酸盐富铝、硅漆层的性能/276

10.8.4无机铬酸盐瑟美特漆层设计选用和加工建议/280

10.9无机磷酸盐富锌涂料/281

10.9.1基本性能/281

10.9.2设计选用和加工建议/281

10.10性能独特的新型无机涂料/282

10.10.1高温电绝缘涂料/282

10.10.2微波吸收涂料/283

参考文献/283

第11章粉末涂料与涂装

11.1概述/284

11.1.1粉末涂料的特点/284

11.1.2粉末涂料组成与制备/286

11.2粉末涂料种类及应用/287

11.2.1热固性粉末涂料/287

11.2.2热塑性粉末涂料/307

11.3粉末涂装技术/325

11.3.1粉末涂装工艺分类/325

11.3.2粉末涂装工艺方法/327

11.4粉末涂装技术应用/354

11.4.1家用电器与金属制品粉末涂装/354

11.4.2电气产品粉末绝缘涂装/357

11.4.3金属管材粉末涂装/360

11.4.4建材（铝型材、钢筋、钢绞线）粉末涂装/361

11.4.5木材与非金属制品/369

参考文献/375

第12章复合涂镀技术

12.1概述/376

12.2电镀多元金属的复合镀/377

12.2.1形成合金层的复合镀/377

12.2.2形成扩散层的复合镀/378

12.2.3多层协同作用的复合镀/378

12.3微粒弥散金属陶瓷复合镀/379

12.3.1用于电镀的微粒/379

12.3.2微粒弥散金属复合镀的用途/381

12.3.3 设计选用与加工建议/382

12.4电镀耐磨复合镀/383

12.5抗氧化复合镀/385

12.6减摩（自润滑）复合镀/386

12.7多种金属元素的表面复合渗入或包覆/387

12.8形成多种功能的复合涂装体系/389

12.9多种工艺形成多层复合/391

12.10等离子喷涂与激光熔覆工艺的复合/393

参考文献/394

索引/395





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