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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