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第一章 表面技术概论1

第一节 表面技术的涵义1

一、使用表面技术的目的1

二、与表面现象有关的一些表面技术1

第二节 表面技术的分类3

一、表面技术的基础和应用理论3

二、表面覆盖技术3

三、表面改性技术6

四、复合表面处理技术7

五、表面加工技术7

六、表面分析和测试技术8

七、表面工程技术设计8

第三节 表面技术的应用8

一、表面技术应用的广泛性和重要性8

二、表面技术在结构材料以及工程构件和机械零部件上的应用9

三、表面技术在功能材料和元器件上的应用10

四、表面技术在人类适应、保护和优化环境方面的一些应用11

五、表面技术在研究和生产新型材料中的应用举例12

第四节 表面技术的发展15

参考文献18

第二章 表面科学的某些基本概念和理论19

第一节 固体材料及其表面19

一、固体材料19

二、材料表面20

第二节 表面晶体学20

一、理想表面结构20

二、清洁表面结构23

三、实际表面结构27

第三节 表面热力学32

一、液体的表面张力与表面自由能32

二、固体的表面张力与表面自由能32

三、表面吸附热力学34

第四节 表面动力学36

一、晶格中原子的热振动36

二、表面原子的热振动39

三、表面扩散45

第五节 表面电子学51

一、基本概念51

二、清洁表面的电子结构55

参考文献59

第三章 电镀和化学镀60

第一节 电镀60

一、电镀基本知识60

二、电镀工艺过程中的镀前预处理和镀后处理67

三、电镀金属67

四、电镀合金69

第二节 电刷镀74

一、基本原理75

二、电刷镀设备75

三、电刷镀溶液76

四、电刷镀工艺79

第三节 化学镀80

一、化学镀镍80

二、化学镀铜82

参考文献84

第四章 金属的化学处理(化学转化膜)85

第一节 氧化处理85

一、钢铁的化学氧化85

二、有色金属的化学氧化89

第二节 铝及铝合金的阳极氧化91

一、阳极氧化膜的形成和机理91

二、铝及其合金的阳极氧化工艺92

三、阳极氧化膜的着色和封闭94

第三节 磷化处理97

一、钢铁的磷化处理97

二、有色金属的磷化处理100

第四节 铬酸盐处理101

一、铬酸盐膜的形成过程101

二、铬酸盐膜的组成和结构101

三、铬酸盐处理工艺102

参考文献104

第五章 表面涂敷技术105

第一节 涂料与涂装105

一、涂料105

二、涂装工艺112

第二节 粘结与粘涂114

一、胶粘剂分类114

二、粘结原理115

三、被粘结物的表面处理115

四、主要胶粘剂简介116

五、胶粘剂的应用118

六、粘涂技术119

第三节 堆焊120

一、堆焊材料的分类120

二、常用堆焊材料及堆焊工艺120

三、堆焊方法与设备的选择127

第四节 热喷涂128

一、热喷涂原理128

二、热喷涂的种类和特点129

三、热喷涂预处理130

四、热喷涂材料132

五、热喷涂装置和设备135

六、热喷涂工艺135

七、热喷涂涂层后处理和涂层性能的检验137

第五节 电火花表面涂敷141

一、电火花表面涂敷原理和特点141

二、电火花涂敷工艺及应用143

三、电火花涂敷层的特性144

四、电火花涂敷应用实例146

第六节 熔结148

一、熔结的涵义148

二、自熔性合金148

三、氧--乙炔焰喷焊149

四、真空熔结149

第七节 热浸镀151

一、热浸镀层的种类151

二、热浸镀工艺151

三、热镀锌152

四、热镀铝154

第八节 搪瓷涂敷155

一、瓷釉的基本成分和釉浆155

二、搪瓷的金属基材及表面清洁处理158

三、釉浆的涂敷和搪瓷烧成158

四、搪瓷制品的分类和应用158

第九节 陶瓷涂层159

一、陶瓷涂层的分类和选用159

二、陶瓷涂层的工艺及其特点160

三、几种典型的陶瓷涂层161

第十节 塑料涂敷163

一、塑料粉末涂料163

二、塑料粉末涂敷方法164

三、塑料涂敷的发展前景165

参考文献165

第六章 表面改性技术167

第一节 金属表面形变强化167

一、表面形变强化原理167

二、表面形变强化的主要方法及应用167

第二节 表面热处理174

一、感应加热表面淬火174

二、火焰加热表面淬火178

三、接触电阻加热表面淬火179

四、浴炉加热表面淬火180

五、电解液加热表面淬火180

六、高密度能量的表面淬火180

七、表面光亮热处理180

第三节 金属表面化学热处理182

一、概述182

二、渗硼183

三、渗碳、渗氮、碳氮共渗187

四、渗金属188

五、渗其他元素191

六、表面氧化和着色处理193

七、电化学热处理193

八、电解化学热处理194

九、真空化学热处理194

第四节 等离子体表面处理195

一、等离子体的物理概念195

二、离子渗氮195

三、离子渗碳、离子碳氮共渗197

第五节 激光表面处理198

一、激光的特点198

二、激光表面处理设备199

三、激光表面处理技术204

第六节 电子束表面处理207

一、电子束表面处理主要特点208

二、电子束表面处理工艺208

三、电子束表面处理设备209

四、电子束表面处理的应用209

第七节 高密度太阳能表面处理209

一、太阳能表面处理设备209

二、太阳能表面淬火210

三、太阳能表面处理的应用210

四、几种高能密度表面改性技术用于金属表面热处理的比较210

第八节 离子注入表面改性211

一、离子注入的原理212

二、沟道效应和辐照损伤212

三、离子注入的特征213

四、离子注入表面改性的机理213

五、离子注入的应用214

参考文献216

第七章 气相沉积技术217

第一节 薄膜及其制备方法217

一、薄膜的定义和基本性质217

二、薄膜的形成过程及研究方法218

三、薄膜的种类和应用219

四、薄膜的制备方法219

第二节 真空技术基础220

一、真空度和真空区域的划分220

二、真空的特点和应用220

三、真空中的气体分子特性221

四、真空的获得222

五、真空泵型号和真空机组223

六、真空测量和检漏224

第三节 真空蒸镀228

一、真空蒸镀原理228

二、真空蒸镀方式和设备229

三、真空蒸镀工艺230

第四节 溅射镀膜232

一、溅射镀膜原理232

二、溅射镀膜的特点和方式234

三、溅射镀膜设备和工艺237

第五节 离子镀238

一、离子镀的概念238

二、几种常用的离子镀238

三、物理气相沉积的三种基本方法之比较241

第六节 化学气相沉积242

一、化学气相沉积原理242

二、化学气相沉积技术的分类和简介243

三、CVD技术在工模具上的应用246

第七节 分子束外延248

一、分子束外延的特点248

二、分子束外延装置和方法248

三、分子束外延的应用249

第八节 离子束合成薄膜技术249

一、离子束在薄膜合成中的应用249

二、直接引出式离子束沉积250

三、质量分离式离子束沉积250

四、簇团离子束沉积250

五、离子束增强沉积251

参考文献251

第八章 复合表面处理和高分子表面金属化技术253

第一节 复合表面处理技术253

一、复合表面化学热处理253

二、表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理253

三、热处理与表面形变强化的复合处理工艺255

四、镀覆层与热处理的复合处理工艺255

五、覆盖层与表面冶金化的复合处理工艺255

六、离子辅助涂覆(LAC)255

七、激光、电子束复合气相沉积和复合涂镀层256

八、离子注入与气相沉积复合表面改性257

第二节 高分子表面金属化技术257

一、高分子表面金属化新技术的主要工艺及特点258

二、应用与前景258

参考文献259

第九章表面微细加工技术260

第一节 表面加工技术简介260

一、光刻加工260

二、电子束加工262

三、离子束加工263

四、激光束加工264

五、超声波加工265

六、电火花加工266

七、电解加工268

八、电铸加工268

第二节 微电子微细加工技术269

一、微细加工技术对微电子技术发展的重大影响269

二、微电子微细加工技术的分类和内容270

参考文献273

第十章 表面分析和测试274

第一节 表面分析274

一、表面形貌和显微组织结构分析274

二、表面成分分析277

三、表面原子排列结构分析280

四、表面原子动态和受激态分析280

五、表面的电子结构分析281

第二节 表面分析仪器和测试技术简介281

一、电子显微镜(TEM)281

二、场离子显微镜(FIM)283

三、扫描隧道显微镜(STM)283

四、原子力显微镜(AFM)285

五、X射线衍射286

六、电子衍射286

七、X射线光谱仪和电子探针288

八、质谱仪和离子探针290

九、激光探针290

十、电子能谱仪291

十一、弹道电子发射显微术(BEEM)295

十二、扫描近场光学显微镜(SNOM)和光子扫描隧道显微镜(PSTM)295

第三节 表面检测296

一、表面检测的内容296

二、两类典型的表面检测298

参考文献302

附录《现代表面技术》课程教学大纲304