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第1篇 表面工程技术1

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 表面工程技术2

1.2.1 表面转化改性技术2

1.2.2 薄膜技术4

1.2.3 涂镀层技术5

1.3 表面工程技术的应用6

1.4 表面工程学8

1.4.1 现代表面工程技术分类的分析8

1.4.2 表面工程学的形成9

1.4.3 现代化表面工程设计9

1.5 表面工程技术的新进展12

1.5.1 表面工程工艺技术的近代发展12

1.5.2 激光表面改性12

1.5.3 电子束表面改性14

1.5.4 离子注入15

1.5.5 化学气相沉积17

1.5.6 物理气相沉积21

1.5.7 电火花沉积和摩擦表面沉积工艺25

参考文献26

第2章 表面预处理28

2.1 概述28

2.1.1 表面预处理的目的与作用28

2.1.2 基材表面预处理的发展29

2.1.3 表面预处理的分类29

2.1.4 表面预处理方法的选用31

2.1.5 表面预处理的发展方向31

2.2 表面机械清理32

2.3 化学、电化学除锈33

2.3.1 锈蚀的特征及鉴别33

2.3.2 腐蚀产物的去除36

2.4 表面精整45

2.4.1 磨光45

2.4.2 抛光45

2.4.3 滚光及其他光饰46

2.5 表面清洗46

2.5.1 碱液清洗46

2.5.2 酸性清洗47

2.5.3 电化学清洗47

2.5.4 有机溶剂清洗48

2.5.5 水基清洗剂清洗48

2.6 表面特殊处理49

参考文献50

第3章 电镀51

3.1 概述51

3.2 电镀理论52

3.2.1 基础知识52

3.2.2 电镀原理54

3.2.3 电解定律54

3.3 常用单金属电镀55

3.3.1 锌镀层55

3.3.2 镉镀层56

3.3.3 铜镀层59

3.3.4 镍镀层59

3.3.5 铬镀层61

3.3.6 铅镀层63

3.3.7 锡镀层63

3.3.8 银镀层64

3.3.9 金镀层和硬金镀层65

3.3.10 钯镀层66

3.3.11 铑镀层66

3.4 合金镀层66

3.4.1 铜-锌合金镀层66

3.4.2 铜-锡合金镀层67

3.4.3 铅-锡合金镀层68

3.4.4 镉-钛镀层68

3.4.5 镍-镉扩散镀层69

3.5 化学镀层69

3.6 复合镀层73

3.6.1 耐磨复合镀层74

3.6.2 抗氧化复合镀层76

3.6.3 自润滑复合镀层76

3.7 电刷镀层77

3.8 展望80

3.8.1 发展先进的电镀技术80

3.8.2 采用新设备、用微机控制81

3.8.3 采用新工艺、实现清洁生产81

参考文献84

第4章 热喷涂86

4.1 热喷涂技术原理86

4.1.1 火焰喷涂86

4.1.2 电弧喷涂87

4.1.3 等离子喷涂89

4.1.4 气体爆燃式喷涂91

4.1.5 超音速火焰喷涂92

4.1.6 激光喷涂93

4.2 耐腐蚀涂层96

4.2.1 金属涂层97

4.2.2 金属-非金属复合涂层102

4.3 抗高温氧化涂层102

4.3.1 搪瓷涂层103

4.3.2 镍-铬合金涂层103

4.3.3 MCrAlYX合金涂层103

4.3.4 自黏结材料涂层104

4.4 耐磨涂层105

4.4.1 耐撞击磨损涂层105

4.4.2 耐微动磨损涂层105

4.4.3 耐黏着磨损涂层105

4.4.4 耐磨粒磨损涂层106

4.5 封严涂层106

4.5.1 可磨耗封严涂层106

4.5.2 磨料封严涂层107

4.6 热障涂层108

4.6.1 氧化铝涂层108

4.6.2 氧化锆涂层109

4.7 尺寸恢复涂层110

4.8 热喷涂层的设计和选择113

4.8.1 根据使用要求设计无机涂层113

4.8.2 喷涂工艺的选择原则116

4.8.3 喷涂材料的选用原则116

参考文献118

第5章 热浸镀120

5.1 概述120

5.2 热浸镀锌120

5.2.1 热浸镀锌层的耐大气腐蚀性能120

5.2.2 热浸镀锌层在水中的耐蚀性122

5.2.3 热浸镀锌层在土壤及建筑材料中的耐蚀性122

5.3 热浸镀铝123

5.3.1 热浸镀铝的耐蚀性123

5.3.2 热浸镀铝的耐热性125

5.4 热浸镀锌铝合金125

5.4.1 热浸镀锌铝合金盐雾腐蚀试验125

5.4.2 热浸镀锌铝合金的大气暴晒试验126

5.4.3 热浸镀锌铝合金镀层钢板的用途126

5.5 热浸镀铅和镀锡127

5.6 热浸镀层产品标准编号128

5.6.1 我国国家热镀锌、铝产品标准128

5.6.2 美国热镀锌、铝产品标准129

5.6.3 日本热镀锌、铝产品标准130

5.6.4 热镀锌-铝合金镀层产品130

5.6.5 热镀铅和热镀锡产品130

参考文献131

第6章 表面转化改性技术132

6.1 金属表面的化学转化膜132

6.1.1 化学转化膜的形成及其分类132

6.1.2 化学转化膜的物理性能和防护性能134

6.1.3 化学转化膜的用途135

6.2 金属表面的化学转化135

6.2.1 金属表面的化学氧化135

6.2.2 金属表面的磷化140

6.2.3 金属表面的钝化145

6.2.4 金属表面的草酸盐处理146

6.2.5 金属表面着色147

6.3 金属表面的电化学氧化技术148

6.3.1 铝和铝合金的阳极化148

6.3.2 镁合金的阳极化156

6.3.3 钛合金的阳极化157

6.3.4 铜和铜合金的阳极化157

6.3.5 硅、锗、钽和锆的阳极化158

6.4 金属表面热处理硬化159

6.4.1 感应加热表面淬火159

6.4.2 激光表面相变硬化161

6.5 金属表面形变强化162

6.5.1 喷丸强化162

6.5.2 孔挤压强化工艺166

6.6 展望167

参考文献168

第7章 表面扩散渗入技术170

7.1 表面扩散渗入原理170

7.1.1 表面扩散渗入定义和特点170

7.1.2 表面扩散原理170

7.1.3 表面可渗入元素和作用171

7.2 钢铁表面渗金属172

7.2.1 渗锌层172

7.2.2 渗铝层173

7.2.3 渗铬层175

7.2.4 渗硅层176

7.2.5 渗硼层177

7.2.6 渗铍层178

7.2.7 渗锡层179

7.2.8 渗钼层179

7.2.9 渗钒层180

7.3 钢铁表面二元和三元共渗层180

7.4 钢铁表面上的碳氮渗层183

7.4.1 铁和钢的渗碳层183

7.4.2 铁和钢的渗氮层185

7.4.3 碳氮共渗层与氮碳共渗层187

参考文献189

第2篇 缓蚀剂191

第8章 缓蚀剂作用机理191

8.1 概述191

8.1.1 缓蚀剂的定义191

8.1.2 缓蚀作用和缓蚀效率191

8.1.3 缓蚀剂的分类191

8.1.4 缓蚀剂的选用原则和影响因素194

8.2 缓蚀剂的缓蚀作用原理195

8.2.1 无机缓蚀剂的缓蚀作用原理196

8.2.2 有机缓蚀剂的缓蚀作用原理200

8.2.3 缓蚀剂的协同作用效应（原理）216

8.2.4 缓蚀剂对电化学反应动力学的影响220

8.2.5 缓蚀剂的过电位理论223

8.2.6 有机缓蚀剂的覆盖效应和负催化效应224

8.3 缓蚀剂的研究试验方法226

8.3.1 质量损失法226

8.3.2 电化学方法228

8.3.3 防锈材料性能评价试验方法235

8.3.4 气相防锈材料性能评价试验方法238

8.3.5 缓蚀剂组成、结构的微观分析方法240

第9章 酸、碱性介质缓蚀剂245

9.1 酸性介质缓蚀剂245

9.2 无机酸类缓蚀剂247

9.2.1 硫酸溶液缓蚀剂247

9.2.2 盐酸溶液缓蚀剂249

9.2.3 硝酸溶液缓蚀剂252

9.2.4 氢氟酸溶液缓蚀剂253

9.2.5 磷酸溶液缓蚀剂254

9.2.6 氨基磺酸溶液缓蚀剂255

9.2.7 硫化氢的腐蚀机理及其缓蚀剂255

9.2.8 二氧化碳腐蚀机理和缓蚀剂258

9.3 有机酸类缓蚀剂262

9.3.1 甲酸缓蚀剂262

9.3.2 乙酸缓蚀剂262

9.3.3 柠檬酸缓蚀剂262

9.3.4 乙二胺四乙酸缓蚀剂263

9.4 酸性介质缓蚀剂在工业中的应用265

9.4.1 石油化工生产中使用的缓蚀剂265

9.4.2 冶金、机械和电力工业使用的酸洗缓蚀剂274

9.5 碱性介质缓蚀剂279

9.5.1 铝的缓蚀剂279

9.5.2 锌、铅腐蚀与缓蚀剂282

9.5.3 铜、银腐蚀与缓蚀剂284

第10章 中性介质缓蚀剂287

10.1 中性介质溶液类型287

10.2 油田污水腐蚀与缓蚀剂287

10.2.1 油田污水中常见的腐蚀形式287

10.2.2 油田污水缓蚀剂的研究和应用288

10.2.3 杀菌剂在油田注水中的应用289

10.3 工业冷却水系统的腐蚀及缓蚀剂290

10.3.1 水资源与节约用水290

10.3.2 冷却水系统中的腐蚀291

10.3.3 工业循环冷却水缓蚀剂293

10.3.4 复合冷却水缓蚀剂314

10.3.5 工业循环冷却水缓蚀剂的选择原则315

10.3.6 冷却水缓蚀剂的发展方向316

10.3.7 冷却水缓蚀剂应用实例316

10.4 中性盐类水溶液中使用的缓蚀剂317

10.4.1 脂肪胺和酰胺类317

10.4.2 烷氨基醇类318

10.4.3 肟和8-羟基喹啉319

10.4.4 葡萄糖酸锌319

10.5 中性有机溶液中使用的缓蚀剂321

10.5.1 油-醇燃料用缓蚀剂321

10.5.2 防冻液用缓蚀剂322

10.5.3 液态烃中的缓蚀剂325

10.5.4 醇与苯酚介质中的缓蚀剂325

10.5.5 卤代烃中和三氯化铝的苯溶液中的缓蚀剂326

10.6 涂料缓蚀剂和钢筋混凝土缓蚀剂329

10.6.1 涂料缓蚀剂329

10.6.2 钢筋混凝土缓蚀剂333

10.7 油溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂339

10.7.1 油溶性缓蚀剂339

10.7.2 防锈油脂344

10.7.3 气相缓蚀剂和防锈包装材料349

参考文献357

附录A 常用气相防锈纸的配方、适用对象及效果358

附录B 气相防锈薄膜和气相防锈油配方及用途360