表面工程复习题1

1.洁净表面：表面化学成分和体内相同。表面吸附物的覆盖几率很低。得到方法：离子轰击、场致蒸发、真空沉积。

2.清洁表面：经过清洗（脱脂、浸蚀）以后得到的表面。

3.界面：固相之间分界面

4.外延生长界面：在单晶体表面沿原来的结晶轴向生长成的新的单晶层的工艺过程，就称为外延生长。共格界面。气相外延、液相外延。

5.机械结合界面：涂层和基体间的结合靠两种材料相互镶嵌在一起的机械连接形成。热喷

涂属于机械结合界面。

6. 润湿：液体在固体表面上铺展的现象

7. 边界润滑摩擦: 对偶件的表面被一薄层油膜隔开，可使摩擦力减小2-10倍，并使表面磨损减少。但是在载荷一大的情况下，油膜就会被偶件上的微凸体穿破，摩擦系数通常在0.1左右。

8.喷焊层的稀释率：稀释率η=B/(A+B) η为喷焊层的稀释率，A为喷焊的金属质量，B为基体熔化的质量。

9.自熔合金：在普通合金成分基础上添加B，Si等元素，降低熔点，使熔点比基体低，提高流动性，有自脱氧造渣性能的合金。

10.激光熔凝：就是用激光把基材表面加热到熔化温度以上，然后靠基材本身的导热使熔化层表面快速冷却并结晶的热处理工艺。组织变化为：熔凝层、相变硬化层、热影响区和基材。与激光淬火相比，激光熔凝层比激光淬火的硬化层要深，硬度要高、耐磨性要好。

11.化学转化膜：处在一定介质条件下的金属，由于热力学上的不稳定性，总会自发从活态金属变为相应的钝态化合物的转化。如果介质是人为选定的，而且表面金属的这种自身转化能够导致生成附着牢固、在水和给定介质中难溶的稳定化合物，金属表面上这样得到的化合物膜层称为化学转化膜。

12.老化处理：新生成的钝化膜柔软，容易磨掉。因此，钝化膜形成以后要烘干，称为老化

13.发蓝处理：使钢铁表面生成稳定的氧化物Fe3O4，可获得蓝黑色和黑色的氧化膜。

15.化学镀：化学镀也称为无电解镀，不需要外加电流。但是通常有还原剂的加入，使镀液中的金属离子还原成金属原子，沉积于零件的表面。

16.物理气相沉积：在真空条件下，通过各种物理方法产生的原子或分子沉积在基材上，形成薄膜或涂层的过程。

18.溅射镀膜：用高能例子轰击固体表面，使高能例子的能量传递给固体院子，并使他们逸出表面沉积在集体上形成薄膜。

1.表面薄膜与涂层技术中基材与涂层材料间通常

形成冶金结合界面、扩散结合界面、外延生长界面、化学键结合界面、分子键结合界面、机械结合界面

2.当θ<90°时，称为润湿；当θ=0°时，称

为完全润湿；当θ>90°时，称为不润湿；当

θ=180时，称为完全不润湿。

3流体润滑的摩擦系数要（小）于边界润滑的

摩擦系数，边界润滑的摩擦系数要小于（干）

摩擦的摩擦系数。

4. 固体润滑是利用（剪切应力）低的固体材

料来减少（接触表面）间摩擦磨损的，常见滑

材料有（石墨）、（FeS）和（MoS2）。

5. 金属腐蚀的基本原理是形成（原电池），其

中（阳）极腐蚀。

6.表面淬火硬化层的深度可以用金相法（有表

面测至50%马氏体区）、硬度法（按半马氏体区

硬度为准）和酸蚀法标定。

7.在感应加热表面淬火、渗碳处理、氮化处理

和渗硼处理工件中，（渗硼）的硬度最高，（氮

化）的硬度次之，（感应加热表面淬火）的硬

度最低。

8.激光淬火与电子束淬火比较，（激光）淬火

获得广泛应用，在淬火前表面要经过（表面预）处理。电子束淬火必须在（真空）环境下应用。

9.热喷涂工艺主要包括（火焰）喷涂、（等离

子）喷涂和（电弧）喷涂。其中（电弧）只

能用于导电的线材，（等离子）特别适合喷涂

（高）熔点的材料。

10.热喷涂技术可应用于喷涂（耐腐蚀）涂层、

（耐磨）涂层和耐（热障）涂层。

11.热喷涂涂层和基材间为（机械结合）界面；

热喷焊、堆焊涂层与基材间为（冶金结合）界

面。其中（热喷焊）和（堆焊）方法的涂层

厚度较大，通常用于零件（修复）。

12.金属的电沉积包括（液相传质）、（电化学

还原）和（电结晶）步骤。

13.化学镀镍层通常是一种（非晶态）镀层，

此时镀层的硬度（较低），电阻率（较大），通常需要经过（热）处理来改善综合性能。

14铬酸盐钝化膜主要由不溶性的（三价）铬化

合物和可溶性的（六价）铬化合物组成。不溶

性部分构成膜的（骨架），可溶性部分充填在

内部。（可溶性）部分非常重要，对破损的膜

有修复作用。

15.铝的阳极氧化膜的生长是两个过程的综合

反映：一是阳极上的铝进行（氧化）反应生成

（三氧化二铝），另一个过程是氧化膜不断（电

解溶解）。

16.阳极氧化的铝合金的主要着色方法有（自

然着色）法、（吸附）着色法和（电解）着色

法，其发色体在氧化膜的部位依次为（多空层

夹壁）、（氧化膜孔隙上部）和（多孔层底部）。

17.真空蒸镀薄膜的形成机理有（核生长）型、

（单层生长）型和（混合生长）型。

18.蒸发镀膜高真空度的目的主要为：金属或

非金属材料的（沸腾蒸发）温度下降，可以减

少蒸汽原子和（气体）原子的（接触）。

19.为获得所设计成分的合金或化合物薄膜，

可以采用（同时蒸发）和（瞬间）蒸发法。

20.常用的溅射镀膜方法有（离子束）溅射、（阴

极）溅射，其中（离子束）溅射只能沉积金属

膜，（阴极）溅射能够沉积介质膜。

21..表面清理中常用的清理工艺过程为：脱脂

→水洗→化学浸蚀→水洗→中和→水洗。

22.刷镀也称为（电镀），其基本原理与电镀（相

同），设备包括（直流）电源、（导电手柄）

和阳极包套。

描述TLK表面晶体结构模型。

TLK模型：平台（Terrace）-台阶（Ledge）-扭折(Kink)模型。基本思想是：在温度相当于0K时，表面原子呈静态。表面原子层可认为是理想平面，其中原子作二维周期排列，并且不存在缺陷和杂质。当温度从0K升到T时，由于原子的热运动，晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子及表面空位等。形成原因：原子热运动。

3固体渗硼件组织与性能：渗硼后的显微硬度曲线分为三个台阶，第一个台阶HV为2000左右，对应着FeB,第二个台阶HV为1400左右，对应着Fe2B，第三个台阶硬度较低，对应着扩散层与基体。FeB 很脆，我们希望得到Fe2B，这也是理想的渗层。

特点：渗硼件硬度极高，耐磨、耐蚀、抗氧化性能好，而且摩擦系数小。

6.溅射镀膜原理:利用低压气体的辉光放电产生的阳离子，在电压作用下快速轰击阴极，就是靶材，使靶材产生强烈的溅射现象，溅射出来的粒子在基片-阳极表面成膜。

靶材原子的运动形式：（1）靶材原子脱离晶格，克服表面束缚，发生溅射，成膜。（2）靶材原子只是在原位振动，使靶材升温了。（3）靶材原子出现反冲，一个原子碰撞另一个原子，造成周围原子移位，会使得部分原子到达表面并且逸出，形成溅射。

溅射薄膜生成的三个阶段： 1）靶面原子的溅射（2）溅射原子向基片的迁移（3）成膜：粒子向工件入射并沉积成膜。

7.摩擦学三“定律” （1）摩擦力与接触面的表观面积无g关（2）摩擦力与两接触体的法向载荷成正比，即 F=μN，μ是摩擦系数，认为是材料的常数。3）界面滑动摩擦力与滑动速度无关。

9.合金电镀条件：（1）两种金属中至少有一种能单独从起盐的水溶液中沉积出来；（2）要使两种金属公沉积，他们的析出电位要接近或相等。

措施：（1）选择金属离子合适价位，一般选易溶于水且标准电位与共沉积金属电位较接近嘉泰的化合物；（2）改变离子浓度，增大电位较正的金属离子浓度，是起电位负移，从而使两种析出的金属电位接近；（3）加入络合剂，使游离的金属离子浓度降低，析出电位接近而共沉积；（4）加入添加剂。

11.假转化型磷化和转化型磷化有什么区别，磷化膜有什么性质和用途？

假转化型磷化在磷化过程中，虽然钢铁基体发

生溶解并参与反应，但磷化膜的金属离子主要

有溶液提供；转化型磷化膜的形成过程与假转

化型不同，处理液的成分是磷酸的碱金属盐

（磷酸二氢钠）和表面活性剂的水溶液。或者

是和氧化剂（氯酸盐），沉积的膜层是磷酸铁

（F钢铁在碱金属的磷酸盐或者铵的磷酸盐中

形成的磷化膜是非晶的，其他的都是晶态的。

性质钢铁表面的磷化膜是由磷酸锌和少量磷

酸铁组成。晶粒越大，膜层越厚。通常慢磷化

结晶粗大，加入加速剂或磷化前用机械方法，

擦、刷、喷砂等处理都可以加速磷化，细化晶

粒。磷化膜是多孔的，一般占表面膜的

0.5-1.5%（体积分数）。膜越厚晶粒越细，孔

隙度越低。

用途：（1）防护用磷化膜：常用于钢铁件耐腐蚀