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总论 1

0.1 表面工程定义和内容 1

0.1.1 表面工程定义 1

0.1.2 表面工程三大技术 2

0.1.3 表面工程内容 6

0.2 三束对表面工程的巨大促进 8

0.2.1 激光束引发的新进展 8

0.2.2 电子束导致的新进步 9

0.2.3 离子束促成的巨大成就 10

0.3.1 化学气相沉积工艺 12

0.3 先进的表面工程工艺技术 12

0.3.2 物理气相沉积工艺 17

0.3.3 离子注入和离子辅助沉积工艺 22

0.3.4 电火花沉积和摩擦表面沉积工艺 23

0.3.5 化学镀和脉冲电镀工艺 23

0.3.6 激光电镀工艺 27

0.3.7 表面工程工艺技术的发展 27

0.4 先进表面工程的应用 27

0.4.1 航空航天工业中的应用 28

0.4.2 电子技术中的应用 31

0.4.3 汽车工业中的应用 32

0.4.4 家电工业中的应用 33

0.4.5 水工工程中的应用 34

0.4.6 海洋工程中的应用 38

0.4.7 城市建设中的应用 39

0.5 表面工程学与现代表面工程设计 44

0.5.1 表面工程学 44

0.5.2 现代表面工程设计 45

0.6 展望 47

参考文献 48

1.1.2 理想表面和真实表面的模型近似 49

1.1.1 概述 49

1.1 序言 49

第一章 表面界面与功能效应 49

1.1.3 表面能与表面过程 52

1.2 表面物理 52

1.2.1 表面完整性 52

1.2.2 表面态及空间电荷层 60

1.2.3 存储 64

1.2.4 形变相变记忆及伪弹性 67

1.2.5 电磁波吸收 67

1.3 表面化学 70

1.3.1 环境 70

1.3.2 表面化学作用 73

1.3.3 酸碱理论与表面酸碱活性中心 77

1.4 表面特性转换与特种功能 81

1.4.1 表面功能转换 81

1.4.2 功能高分子 82

1.4.3 功能陶瓷 84

1.4.4 磁性功能转换 87

1.4.5 光功能材料 91

1.5 表面与界面 98

1.5.1 表面界面过渡 98

1.5.2 界面物理 99

1.5.3 界面化学 100

1.5.4 复合材料界面 104

1.6 现代表面科学技术的发展 108

参考文献 111

第二章 腐蚀学概论 112

2.1 序言 112

2.2 金属氧化与热腐蚀 112

2.2.1 金属氧化热力学 113

2.2.2 金属的氧化膜 115

2.2.3 金属氧化过程动力学 119

2.2.4 影响氧化过程的因素 121

2.3.1 电极电位与腐蚀倾向 122

2.3 电化学腐蚀 122

2.3.2 极化与极化曲线 132

2.3.3 析氢腐蚀与耗氧腐蚀 140

2.3.4 金属的钝化 145

2.4 全面腐蚀与局部腐蚀 147

2.4.1 腐蚀类型 147

2.4.2 全面腐蚀 147

2.4.3 点腐蚀 148

2.4.4 缝隙腐蚀 151

2.4.5 丝状腐蚀 153

2.4.6 电偶腐蚀 155

2.4.7 晶间腐蚀 157

2.4.8 成分选择性腐蚀 159

2.4.9 微生物腐蚀 160

2.5 应力作用下的腐蚀 161

2.5.1 应力腐蚀断裂 161

2.5.2 氢损伤 168

2.5.3 腐蚀疲劳 171

2.5.4 摩耗腐蚀 174

2.6 自然环境中的腐蚀 177

2.6.1 大气腐蚀 177

2.6.2 自然水腐蚀 179

2.6.3 土壤腐蚀 181

2.7 工业介质中的腐蚀 183

2.7.1 酸、碱、盐介质腐蚀 183

2.7.2 工业水腐蚀 186

2.7.3 熔盐腐蚀 188

2.7.4 液态金属腐蚀 189

2.7.5 其他工业环境腐蚀 190

2.8 腐蚀控制方法 191

参考文献 192

3.1.1 固体表面的几何特性 193

第三章 摩擦学概论 193

3.1 序言 193

3.1.2 固体表面的物理机械特性 198

3.1.3 固体表面的化学特性 202

3.1.4 实际粗糙表面的接触特性 205

3.2 摩擦 209

3.2.1 摩擦的种类与现象 209

3.2.2 摩擦的基本理论及其发展 213

3.2.3 摩擦系数的影响因素 216

3.2.4 摩擦的温度效应 219

3.2.5 摩擦化学 220

3.3 磨损 223

3.3.1 磨料磨损 225

3.3.2 粘着磨损 228

3.3.3 疲劳磨损 231

3.3.4 冲蚀磨损 234

3.3.5 微动磨损 237

3.4 润滑 242

3.4.1 常用润滑剂及其主要性能 242

3.4.2 流体动压及流体静压润滑 245

3.4.3 弹性流体动压润滑 246

3.4.4 边界润滑 248

3.4.5 固体润滑 253

参考文献 257

第四章 表面改性技术 259

4.1 序言 259

4.2 表面形变强化 260

4.2.1 概述 260

4.2.2 术语与符号 262

4.2.3 喷丸强化原理 263

4.2.4 喷(抛)丸强化设备 268

4.2.5 喷丸介质 271

4.2.7 应采用喷丸强化的零件 273

4.2.6 零件上易产生断裂的部位 273

4.2.8 孔挤压强化工艺特性 274

4.2.9 孔挤压强化工艺参数选择 277

4.2.10 孔挤压强化在图纸上的标注 278

4.2.11 孔挤压强化应用范围 278

4.3 表面相变硬化 280

4.3.1 概述 280

4.3.2 感应加热表面淬火 280

4.3.3 激光表面相变硬化层 287

4.4.2 铝镁钢铜化学氧化膜 293

4.4.1 概述 293

4.4 化学转化 293

4.4.3 锌镉铜银钝化膜 296

4.4.4 钢铁磷化膜 300

4.4.5 金属表面着色 304

4.5 电化学转化 304

4.5.1 概述 304

4.5.2 铝及铝合金耐腐蚀膜 305

4.5.3 铝及铝合金耐磨膜 308

4.5.4 铝及铝合金胶接膜 314

4.5.5 铝及铝合金绝缘膜 316

4.5.7 微弧阳极氧化陶瓷膜 317

4.5.6 铝及铝合金瓷质膜 317

4.6 表面扩散渗入 321

4.6.1 概述 321

4.6.2 渗金属工艺 322

4.6.3 铁和钢表面渗层 327

4.6.4 镍和钴基高温合金表面渗层 334

4.6.5 难熔金属表面渗层 341

4.6.6 铜及铜合金表面渗层 343

4.6.7 铝及铝合金表面渗层 344

4.6.8 铁和钢表面渗碳层 344

4.6.9 铁和钢表面渗氮层 348

4.6.10 铁和钢表面碳氮共渗层与氮碳共渗层 350

4.6.11 各种渗层的实用工艺方法 353

4.6.12 渗层工艺过程质量控制 359

4.7 离子注入 361

4.7.1 概述 361

4.7.2 离子注入在微电子工业中的作用 361

4.7.3 离子束改善表面摩擦特性 368

4.7.4 离子注入改善金属表面耐腐蚀特性 376

4.7.5 离子注入在其他材料表面改性中的应用 378

4.7.6 离子束加工技术和设备 382

参考文献 385

5.2 微电子薄膜 387

5.2.1 概述 387

5.1 序言 387

第五章 薄膜技术 387

5.2.2 半导体薄膜 388

5.2.3 介质薄膜 399

5.2.4 导电薄膜 404

5.2.5 电阻薄膜 414

5.3 电磁功能薄膜 419

5.3.1 概述 419

5.3.2 超导薄膜 419

5.3.3 压电与铁电薄膜 428

5.3.4 磁性薄膜 441

5.4 光学薄膜 450

5.4.1 概述 450

5.4.2 光学薄膜设计的理论基础 450

5.4.3 减反射膜 453

5.4.4 反射膜 456

5.4.5 分光膜 460

5.4.6 截止滤光片 464

5.4.7 带通滤光片 466

5.4.8 其他几种特殊光学薄膜 471

5.4.9 光学薄膜材料 479

5.5.1 概述 484

5.5 光电子学薄膜 484

5.5.2 探测器薄膜 485

5.5.3 光电池薄膜 490

5.5.4 光敏电阻薄膜 492

5.5.5 光学摄像靶薄膜 496

5.5.6 氧化物透明导电薄膜 499

5.5.7 质控与检测 502

5.6 集成光学薄膜 503

5.6.1 概述 503

5.6.2 光波导薄膜 503

5.6.3 光开关薄膜 506

5.6.4 光调制及光偏转薄膜 507

5.6.5 薄膜透镜 511

5.6.6 薄膜激光器 512

5.6.7 质控与检测 513

5.7 金刚石与类金刚石薄膜 515

5.7.1 概述 515

5.7.2 化学气相沉积金刚石膜 516

5.7.3 化学气相沉积金刚石膜的工业化应用 524

5.7.4 化学金相沉积金刚石膜的发展前景 541

5.7.5 类金刚石(DLC)薄膜的制备方法 542

5.7.6 DLC膜的性能 543

5.7.7 DLC膜的应用 547

5.8 机械功能薄膜与装饰功能薄膜 550

5.8.1 概述 550

5.8.2 机械功能薄膜 551

5.8.3 机械功能膜的主要工业应用 559

5.8.4 装饰功能薄膜 576

5.8.5 装饰功能薄膜的工业应用 578

5.8.6 大面积装饰薄膜沉积需要注意的问题 588

5.9 功能薄膜显微组织分析表征 589

5.9.1 概述 589

5.9.2 功能薄膜成分及表面电子态分析表征 589

5.9.3 功能薄膜结构分析表征 591

5.9.4 功能薄膜形貌分析表征 592

5.9.5 功能薄膜显微组织综合分析 593

5.10 功能薄膜设计与选择 595

5.11 功能薄膜的发展趋势 597

5.11.1 概述 597

5.11.2 功能薄膜材料的发展 598

5.11.3 功能薄膜制备与表征技术发展趋势 601

参考文献 603

第六章 涂镀层技术 608

6.1 序言 608

6.2.1 概述 609

6.2 电化学沉积技术 609

6.2.2 单金属镀 610

6.2.3 合金镀 638

6.2.4 化学镀 649

6.2.5 复合镀 658

6.2.6 电刷镀 665

6.2.7 激光镀 669

6.3 有机涂层技术 674

6.3.1 概述 674

6.3.2 有机涂层用漆料和颜料 678

6.3.3 保护性涂料 686

6.3.4 特殊功能涂料 715

6.3.5 粘结固体润滑涂层 743

6.3.6 涂装技术与设备 752

6.4 无机涂层技术 755

6.4.1 概述 755

6.4.2 抗高温氧化涂层 758

6.4.3 耐腐蚀涂层 764

6.4.4 耐磨涂层 781

6.4.5 封严涂层 793

6.4.6 热障涂层 795

6.4.7 尺寸恢复涂层 797

6.4.8 热喷涂技术与设备 800

6.5 热浸镀技术 810

6.5.1 概述 810

6.5.2 热镀锌 811

6.5.3 热镀铝 821

6.5.4 热镀锌铝合金 833

6.5.5 热镀铅和热镀锡 839

6.5.6 热浸镀工艺 842

6.5.7 热浸镀层的选择原则和产品标准编号 845

6.6 防锈技术 849

6.6.1 概述 849

6.6.2 防锈水剂 852

6.6.3 防锈切削液 856

6.6.4 置换型防锈油 858

6.6.5 溶剂稀释型防锈油 862

6.6.6 乳化型防锈油 867

6.6.7 防锈润滑油脂 871

6.6.8 防锈脂 875

6.6.9 气相防锈剂 879

6.6.10 封存防锈包装技术 887

6.7 部分推荐厂商名录 890

参考文献 893

7.1.2 表面工程设计应该达到的目的 895

7.1.1 表面工程设计的过程 895

第七章 表面与表面层的设计与选择 895

7.1 序言 895

7.1.3 表面涂镀膜层选用或设计的通用原则 896

7.1.4 表面涂镀膜层选用或设计的补充原则 897

7.2 各种金属和非金属用防护体系的选择 898

7.2.1 铁基合金零件的防护 898

7.2.2 铝及铝合金零件的防护 900

7.2.3 镁合金零件的防护 902

7.2.4 铜及铜合金零件的防护 904

7.2.5 钛合金零件的防护 904

7.2.6 耐热、耐油和发动机零件的防护 906

7.2.7 非金属材料零件的涂装 908

7.3 金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列 912

7.3.1 使用条件分类 912

7.3.2 镀层分类 912

7.3.3 镀覆层选择原则 913

7.3.4 接触偶的选择 913

7.3.5 镀覆层标志 914

7.3.6 镀覆层厚度系列应用范围及其特性 914

7.4 有机涂层选择原则和涂装系统的工程应用实例 929

7.4.1 防腐蚀涂装系统设计程序 929

7.4.2 海洋与沿海设施涂装系统 930

7.4.3 钢铁桥梁涂装系统 938

7.4.4 铁道工业涂装系统 940

7.4.5 化工管道与贮罐涂装系统 941

7.4.6 油气运输管道的防腐系统 945

7.4.7 锅炉烟囱防护系统 946

7.4.8 建筑行业防腐蚀涂装系统 946

7.5 无机涂层的设计与选择 953

7.5.1 根据使用要求设计和选择无机涂层 953

7.5.2 喷涂工艺的选择原则 955

7.5.3 喷涂材料的选择原则 955

7.5.5 可供选用的喷涂材料 957

7.5.4 喷涂抗磨材料的选择 957

7.5.6 可选施涂基材 967

7.5.7 可选涂层工艺 967

7.6 涂镀膜层的设计表达法 969

7.6.1 金属镀覆层的设计表达法 969

7.6.2 热喷涂涂层设计命名方法 973

7.6.3 热喷涂涂层材料命名方法 975

7.6.4 钢结构腐蚀防护热喷涂锌、铝及其合金涂层选择与应用原则 978

7.7 有机材料挥发气氛对锌、镉镀层的腐蚀与防护指南 983

7.7.1 气氛腐蚀的发生、特征及根源 983

7.7.3 防止或减缓锌、镉镀层气氛腐蚀的途径和方法 984

7.7.2 气氛腐蚀的影响因素 984

7.7.4 典型有机材料挥发气氛对锌、镉镀层腐蚀程度分类 985

7.8 复合涂镀膜层的设计与选择 989

7.8.1 各种金属元素的表面复合渗层或包覆层 990

7.8.2 微粒弥散金属陶瓷复合镀层 990

7.8.3 形成多种功能的复合涂装体系 992

7.8.4 多种工艺形成多层复合膜层 993

7.8.5 等离子喷涂与激光涂覆工艺的复合 994

7.9 气相防锈包装材料选用原则 995

7.9.1 选用要求 995

7.9.3 气相防锈包装材料的应用 996

7.9.2 使用限制 996

7.9.4 引用标准 997

7.10 试验方法与通用规范 998

7.10.1 覆盖层通用规范 998

7.10.2 覆盖层物理、机械性能试验 998

7.10.3 腐蚀试验与评定方法 999

7.10.4 金属材料腐蚀试验方法 999

7.10.5 电镀溶液试验方法 1000

7.10.6 镀膜层试验方法 1000

7.10.7 有机涂层试验与检测方法 1001

7.11 质量控制与检验 1003

参考文献 1004