神奇的表面工程.docx

1、院 士 科 普 书 系神 奇 的 表 面 工 程徐 滨 士 著清 华 大 学 出 版 社 暨 南 大 学 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号图 书 在 版 编 目 (CIP ) 数 据神 奇的 表 面 工 程 / 徐 滨 士 著 .北 京 : 清 华 大 学 出 版 社 ; 广 州 : 暨 南 大 学 出 版社 . 2000 .12( 院 士 科 普 书 系 / 路 甬 祥 主 编 )ISBN 7-302-04207-1 . 神 . 徐 . 金 属 表 面 保 护 . T G17中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 ( 2000) 第 83435 号出 版 者 : 清

2、华 大 学 出 版 社 (北 京 清 华 大 学 学 研 大 厦 ,邮 编 100084) h tt p : / / w ww .tup .tsinghua .edu .cn 暨 南 大 学 出 版 社 (广 州 天 河 , 邮 编 510630 )h tt p : / / w ww .jnu .edu .c n责 任 编 辑 : 宋 成 斌印 刷 者 : 北 京 市 清 华 园 胶 印 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 发 行 所开 本 : 8501168 1/ 32 印 张 : 7 .25 字 数 : 143 千 字版 次 : 2000 年 12 月第 1 版 2000 年

3、 12 月 第 1 次 印 刷书 号 : ISBN 7-302-04207-1/ G174印 数 : 0001 5000定 价 : 15 .00 元 院 士 科 普 书 系 编 委 会 ( 第 二 届 )编 委 会 名 誉 主 任 周 光 召 宋 健 朱 光 亚编 委 会 主 任 路 甬 祥编 委 会 委 员 ( 两 院 各 学 部 主 任 、 副 主 任 )陈 佳 洱 杨 乐 闵 乃 本 陈 建 生 周 恒王 佛 松 白 春 礼 刘 元 方 朱 道 本 何 鸣 元梁 栋 材 卢 永 根 陈 可 冀 匡 廷 云 朱 作 言孙 枢 安 芷 生 李 廷 栋 汪 品 先 陈 禺 页王 大 中 戴 汝

4、 为 周 炳 琨 刘 广 均 杨 叔 子钟 万 勰 关 桥 吴 有 生 刘 大 响 顾 国 彪陆 建 勋 龚 惠 兴 吴 澄 李 大 东 汪 旭 光陆 钟 武 王 思 敬 朱 建 士 郑 健 超 胡 见 义陈 厚 群 陈 肇 元 崔 俊 芝 张 锦 秋 刘 鸿 亮方 智 远 旭 日 干 周 国 泰 王 正 国 赵 铠钟 南 山 桑 国 卫编 委 会 执 行 委 员 郭 传 杰 常 平 钱 文 藻 罗 荣 兴编 委 会 办 公 室 主 任 罗 荣 兴 ( 科 学 时 报 社 )副 主 任 周 先 路 ( 中 国 科 学 院 学 部 联 合 办 公 室 )白 玉 良 ( 中 国 工 程 院 学 部

5、 工 作 部 ) 蔡 鸿 程 ( 清 华 大 学 出 版 社 ) 周 继 武 ( 暨 南 大 学 出 版 社 )总 策 划 罗 荣 兴 周 继 武 蔡 鸿 程总 责 任 编 辑 周 继 武 蔡 鸿 程 宋 成 斌提 高 全 民 族 的 科 学 素 质序 院 士 科 普 书 系 人 类 走 到 了 又 一 个 千 年 之 交 。 人 类 的 文 明 进 程 至 少 已 有 6000 余 年 。 地 球 上 各 个 民 族共 同 创 造 了 人 类 文 明 的 灿 烂 之 花 。 中 华 文 明 同 古 埃 及 文 明 、 古 巴 比 伦 文 明 、 古 印 度 文 明 、 古 希 腊 文 明 等

6、 一 起 , 是 人 类 文 明 的 发 源 地 。15 世 纪 之 前 , 以 中 华 文 明 为 代 表 的 东 方 文 明 曾 遥 遥 领 先 于 当 时 的 西 方 文 明 。 从 汉 代 到 明 代 初 期 , 中 国 的 科 学 技 术 在 世 界 上 一 直 领 先 长 达 14 个 世 纪 以 上 。 在 那 个 时 期 , 影 响 世 界 文 明 进 程 的 重 要 发 明 中 , 相 当 部 分 是 中 华 民 族 的 贡 献 。 后 来 , 中 国 逐 渐 落 后 了 。 中 国 为 什 么 落 后 ? 近 代 从 林 则 徐 以 来 许 多 志 士 仁 人 就 不 断

7、提 出 和 思 索 这 个 历 史 课 题 。 但 都 没 有 找 到 正 确 的 答 案 。 以 毛 泽 东 同 志 、 邓 小 平 同 志 为 代 表 的 中 国 共 产 党 人 作 出 了 唯 一 正 确 的 回 答 : 中 国 落 后 , 是 由 于生 产 力 的 落 后 和 社 会 政 治 的 腐 朽 。 西 方 列 强 对 中 国 的 欺 凌 ,更 加 剧 了 中 国 经 济 的 落 后 和 国 家 的 衰 败 。 而 落 后 就 要 挨 打 。 所 以 要 进 行 革 命 , 通 过 革 命 从 根 本 上 改 变 旧 的 生 产 关 系 和 政治 上 层 建 筑 , 为 解 放

8、 和 发 展 生 产 力 开 辟 道 路 。 于 是 , 就 有 了80 多 年 前 孙 中 山 先 生 领 导 的 辛 亥 革 命 , 就 有 了 50 年 前 我 们 党 领 导 的 新 民 主 主 义 革 命 的 胜 利 , 以 及 随 后 进 行 的 社 会 主 义 革 命 的 成 功 。 无 论 是 革 命 还 是 我 们 正 在 进 行 的 社 会 主 义 改革 , 都 是 为 了 解 放 和 发 展 生 产 力 。邓 小 平 同 志 提 出 的 “科 学 技 术 是 第 一 生 产 力 ”的 著 名 论 断 , 使 我 们 对 科 学 技 术 在 经 济 和 社 会 发 展 中

9、的 地 位 与 作 用 的 认 识 , 有 了 新 的 飞 跃 。 我 们 应 该 运 用 这 一 真 理 性 的 认 识 , 深 刻 总 结 以 往 科 学 技 术 发 展 的 历 史 经 验 , 把 我 国 科 技 事 业 更 好 地 推 向 前 进 。 中 国 古 代 科 技 有 过 辉 煌 的 成 果 , 但 也 有 不 足 ,主 要 是 没 有 形 成 实 验 科 学 传 统 和 完 整 的 学 科 体 系 , 科 学 技 术 没 有 取 得 应 有 的 社 会 地 位 , 更 缺 乏 通 过 科 技 促 进 社 会 生 产 力 发 展 的 动 力 和 机 制 。 为 什 么 近 代

10、 科 学 技 术 首 先 在 文 艺 复 兴 后 的 欧 洲 出 现 , 而 未 能 在 中 国 出 现 , 这 可 能 是 原 因 之 一 吧 。而 且 , 我 国 历 史 上 虽 然 有 着 伟 大 而 丰 富 的 文 明 成 果 和 优 良 的 文 化 传 统 , 但 相 对 说 来 , 全 社 会 的 科 学 精 神 不 足 也 是 一 个 缺陷 。 鉴 往 开 来 , 继 承 以 往 的 优 秀 文 化 , 弥 补 历 史 的 不 足 , 是 当 代 中 国 人 的 社 会 责 任 。在 新 的 世 纪 中 , 中 华 民 族 将 实 现 伟 大 的 复 兴 。 在 一 个 占 世

11、界 人 口 五 分 之 一 的 发 展 中 大 国 里 , 再 用 50 年 的 时 间 基 本实 现 现 代 化 , 这 又 是 一 项 惊 天 动 地 的 伟 业 。 为 实 现 这 个 光 辉的 目 标 , 我 们 应 该 充 分 发 挥 社 会 主 义 制 度 的 优 越 性 , 坚 持 不懈 地 实 施 科 教 兴 国 战 略 。科 教 兴 国 , 全 社 会 都 要 参 与 , 科 学 家 和 教 育 家 更 应 奋 勇当 先 , 在 全 社 会 带 头 弘 扬 科 学 精 神 , 传 播 科 学 思 想 , 倡 导 科 学 方 法 , 普 及 科 学 知 识 。 科 教 兴 国

12、也 要 抓 好 基 本 建 设 。 编 辑 出 版 高 质 量 的 科 普 图 书 , 就 是 一 项 基 本 建 设 , 对 于 提 高 全 民 族的 科 学 素 质 , 是 很 有 意 义 的 。 在 院 士 科 普 书 系 出 版 之 际 , 写 了 上 面 这 些 话 , 是 为 序 。1999 年 12 月 23 日人 民 交 给 的 课 题写 在 院 士 科 普 书 系 出 版 之 际世 界 正 在 发 生 深 刻 的 变 化 。 这 一 变 化 是 20 世 纪 以 来 科 学 技 术 革 命 不 断 深 入 的 必 然 结 果 。 从 马 克 思 主 义 的 观 点 看来 ,

13、生 产 力 的 发 展 是 人 类 社 会 发 展 与 文 明 进 步 的 根 本 动 力 ; 而 “科 学 技 术 是 第 一 生 产 力 ”, 因 此 , 科 学 技 术 是 推 动 社 会 发 展 与 文 明 进 步 的 革 命 性 力 量 。 从 生 产 力 发 展 的 阶 段 看 , 人 类 走 过 了 农 业 经 济 时 代 、 工 业 经 济 时 代 , 正 在 进 入 知 识 经 济 时 代 。知 识 经 济 时 代 , 知 识 取 代 土 地 或 资 本 成 为 生 产 力 构 成 的 第 一 要 素 。 知 识 不 同 于 土 地 或 资 本 , 不 仅 仅 是 一 种 物

14、 质 的 形 态 , 知 识 同 时 还 是 一 种 精 神 的 形 态 。 知 识 , 首 先 是 科 学 技 术知 识 , 将 不 仅 渗 透 到 生 产 过 程 、 流 通 过 程 等 经 济 领 域 , 同 时 还 将 渗 透 到 政 治 、 法 律 、 外 交 、 军 事 、 教 育 、 文 化 和 社 会 生 活 等 一 切 领 域 。 可 以 说 , 在 新 的 历 史 时 期 , 一 个 国 家 、 一 个 民 族 能 否 掌 握 当 代 最 先 进 的 科 技 知 识 以 及 这 些 科 技 知 识 在 国 民 中 普及 的 程 度 将 决 定 其 国 力 的 强 弱 与 社

15、 会 文 明 程 度 的 高 低 。 科 技 创 新 与 科 普 工 作 是 关 系 到 一 个 国 家 、 一 个 民 族 兴 衰 的大 事 。对 于 我 们 科 技 工 作 者 来 说 , 我 们 的 工 作 应 当 包 含 两 个 方 面 : 发 展 科 技 与 普 及 科 技 ; 或 者 说 应 当 贯 穿 于 知 识 的 生 产 、 传 播 及 应 用 的 全 过 程 。 我 们 所 说 的 科 普 工 作 , 不 仅 是 普 及 科 学 知 识 , 更 应 包 括 普 及 科 学 精 神 和 科 学 方 法 。我 们 的 党 和 政 府 历 来 都 十 分 重 视 科 普 工 作

16、。 党 的 十 五大 更 是 把 树 立 科 学 精 神 、 掌 握 科 学 方 法 、 普 及 科 技 知 识 作 为 实 施 科 教 兴 国 战 略 和 社 会 主 义 文 化 建 设 的 一 项 重 要 任 务 提到 了 全 党 、 全 国 人 民 和 全 体 科 学 工 作 者 的 面 前 。正 是 在 这 样 的 背 景 下 , 1998 年 春 由 科 学 时 报 社 ( 当 时 叫 “中 国 科 学 报 社 ”) 提 出 创 意 , 暨 南 大 学 出 版 社 和 清 华 大 学 出版 社 积 极 筹 划 , 会 同 中 国 科 学 院 学 部 联 合 办 公 室 和 中 国 工

17、 程 院 学 部 工 作 部 , 共 同 发 起 院 士 科 普 书 系 这 一 重 大 科 普 工 程 。1998 年 6 月 , 中 国 科 学 院 与 中 国 工 程 院 “ 两 院” 院 士 大 会 改 选 各 学 部 领 导 班 子 , 院 士 科 普 书 系 编 委 会 正 式 成 立 , 各 学 部 主 任 均 为 编 委 会 委 员 。 编 委 会 办 公 室 在 广 泛 征 求 意 见的 基 础 上 拟 出 150 个 “ 提 议 书 目 ”, 在 “ 两 院 ”院 士 大 会 上 向1000 多 名 院 士 发 出 题 为 请 科 学 家 为 21 世 纪 写 科 普 书

18、的 “约 稿 信” , 得 到 了 院 士 们 的 热 烈 响 应 。 在 此 后 的 半 年 多 时 间 里 , 有 176 名 院 士 同 编 委 会 办 公 室 和 出 版 社 签 订 了 175 本 书 的 写 作 出 版 协 议 , 开 始 了 院 士 科 普 书 系 艰 辛 的 创 作 过 程 。 院 士 科 普 书 系 的 定 位 是 结 合 当 代 学 科 前 沿 和 我 国 经 济 建 设 与 社 会 发 展 的 热 点 问 题 , 普 及 科 技 知 识 、 科 学 方 法 。 科 学 性 、 知 识 性 、 实 用 性 和 趣 味 性 是 编 写 的 总 要 求 。编 写

19、 科 普 书 对 我 国 大 多 数 院 士 来 说 是 一 个 新 课 题 。 他 们 惯 于 撰 写 学 术 论 文 。 如 何 把 专 业 的 知 识 和 方 法 写 成 生 动 、 有 趣 、 有 文 采 的 科 普 读 物 , 于 科 技 知 识 中 融 入 人 文 教 育 , 不 是 一 件 容 易 的 事 。 不 少 院 士 反 映 : 写 科 普 书 比 写 学 术 专 著 还 难 。 但 院 士 们 还 是 以 感 人 的 精 神 完 成 自 己 的 书 稿 。 在 此 过程 中 , 科 学 时 报 社 和 中 国 科 学 院 学 部 联 合 办 公 室 、 中 国 工 程

20、院 学 部 工 作 部 以 及 清 华 大 学 出 版 社 、 暨 南 大 学 出 版 社 也 付 出 了 辛 勤 的 劳 动 。 院 士 科 普 书 系 首 辑 终 于 出 版 了 。 这 是 人 民 交 给 科 学 家 课 题 , 科 学 家 向 人 民 交 出 答 卷 。 江 泽 民 总 书 记 专 门 为 院 士 科 普 书 系 撰 写 了 序 言 , 指 出 科 普 是 科 教 兴 国 的 基 础 工 程 , 勉 励 科 学 家 、 教 育 家 “ 在 全 社 会 带 头 弘 扬 科 学 精 神 , 传 播 科 学 思 想 , 倡 导 科 学 方 法 , 普 及 科 学 知 识” ,

21、 充 分 表 达 了 党 的 第 三 代 领 导 集 体 对 科 普 的 重 视 , 对 提 高 全 民 族 科 技 素 质 的 殷 殷 期 望 。 院 士 科 普 书 系 将 采 取 滚 动 出 版 的 模 式 。 一 方 面 随 着 院 士 们 的 创 作 进 程 , 成 熟 一 批 出 版 一 批 ; 另 一 方 面 随 着 科 学技 术 的 进 步 和 创 新 , 不 断 有 新 的 题 材 由 新 的 院 士 作 者 撰 写 。 因 此 , 院 士 科 普 书 系 将 是 一 个 长 期 的 、 系 统 的 科 普 工 程 。这 一 庞 大 的 工 程 , 不 但 需 要 院 士 们

22、 积 极 投 入 , 还 需 要 各 界 人士 和 广 大 读 者 的 支 持 对 我 们 的 选 题 和 内 容 提 出 修 订 、 完 善 的 建 议 , 帮 助 我 们 不 断 提 高 院 士 科 普 书 系 的 水 平 与 质 量 , 使 之 成 为 国 民 科 技 素 质 教 育 的 系 统 而 经 典 的 读 本 。 在 科 学 家 群 体 撰 写 科 普 书 方 面 , 我 们 也 要 以 此 为 起 点 为 开 端 , 参 与 国 际 竞 争 与 合 作 , 勇 攀 世 界 科 普 创 作 的 高 峰 。中 国 科 学 院 院 长 院 士 科 普 书 系 编 委 会 主 任 路

23、 甬 祥 2000 年 1 月 8 日 前 言随 着 生 产 的 发 展 , 人 们 对 工 业 设 备 和 零 部 件 乃 至 生 活 用 品 等 的 “ 皮 肤 ”和 外 表 提 出 了 越 来 越 高 的 要 求 ( 承 受 高 温 、 高 载 荷 , 具 备 高 硬 度 、 高 抗 腐 蚀 性 和 高 耐 疲 劳 性 能 以 及 美 观 、 耐 用 等 ) , 这 样 就 出 现 了 各 种 新 的 表 面 工 程 技 术 。“削 铁 如 泥” 是 武 侠 小 说 中 常 见 的 一 个 字 眼 , 但 要 使 刀 剑 实 现 这 一 功 能 , 就 需 要 进 行 特 殊 的 处 理

24、 。 利 用 各 类 金 属 的 性 能 规 律 , 通 过 表 面 热 处 理 使 金 属 材 料 表 面 硬 、 内 部 韧 , 充 分 发 挥 其 潜 能 , 这 样 , 使 用 起 来 就 可 以 “游 刃 有 余” 了 。单 一 的 材 料 和 单 一 的 表 面 技 术 往 往 具 有 一 定 的 局 限 性 , 很 难 满 足 性 能 上 的 各 种 要 求 , 这 就 使 复 合 材 料 和 复 合 表 面 技 术 应 运 而 生 。 采 用 表 面 工 程 技 术 的 复 合 可 以 获 得 性 能 优 异的 表 面 涂 层 。表 面 工 程 技 术 分 布 在 各 个 领

25、域 中 , 例 如 表 面 改 性 、 表 面 处 理 、 表 面 涂 覆 等 等 。 复 合 表 面 工 程 技 术 将 两 种 以 上 表 面 工 程 技 术 复 合 在 一 起 , 可 以 取 得 更 佳 的 效 果 。随 着 高 新 技 术 的 发 展 , 表 面 工 程 技 术 层 出 不 穷 。 如 随 着 对 物 质 的 第 四 态 即 等 离 子 态 的 认 识 , 等 离 子 喷 涂 、 离 子 注 入 等 技 术 蓬 勃 发 展 ; 激 光 的 发 现 , 促 使 激 光 熔 敷 、 激 光 重 熔 等 各 种 激 光 表 面 改 性 技 术 纷 纷 涌 现 ; 微 波 、

26、 电 子 束 的 发 展 促 使 诸 如 电 子 束 物 理 气 相 沉 积 等 技 术 发 展 迅 猛 ; 纳 米 技 术 的 出 现 促 使 摩 擦 化 学 转 化 膜 等 技 术 在 航 空 航 天 、 汽 车 等 领 域 的 应 用 前 景 更 加 广 泛 。新 材 料 的 出 现 给 表 面 工 程 改 性 技 术 带 来 了 新 的 活 力 , 除 金 属 材 料 外 , 出 现 了 陶 瓷 材 料 、 合 成 材 料 、 塑 料 、 纳 米 材 料 、 非 晶 态 材 料 、 超 导 材 料 等 , 使 机 器 设 备 及 零 件 的 皮 肤 和 外 衣 的 质 量 发 生 了

27、质 的 改 变 。 各 种 特 殊 功 能 的 要 求 又 促 使 了 表 面材 料 的 不 断 发 展 , 如 隐 身 材 料 、 抗 磁 性 材 料 、 导 电 、 降 噪 声 材 料 及 抗 高 温 腐 蚀 材 料 等 层 出 不 穷 。知 识 经 济 的 到 来 又 对 环 保 、 节 能 、 节 材 等 提 出 了 更 高 的 要 求 , 无 节 制 地 浪 费 和 消 耗 的 时 代 将 一 去 不 复 返 了 。 重 新 制 造 的 出 现 正 适 应 了 这 一 要 求 , 表 面 工 程 技 术 可 以 使 大 批 机 器 设 备 零 件 再 生 , 并 可 节 能 、 节

28、材 、 减 少 污 染 、 降 低 成 本 , 是 先 进 制 造 技 术 的 新 的 重 要 领 域 。表 面 工 程 逐 步 形 成 了 自 己 的 学 科 体 系 , 在 实 际 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 而 本 书 是 从 实 际 工 程 问 题 引 出 表 面 工 程 技 术的 , 这 些 问 题 , 读 者 多 数 能 够 接 触 到 , 用 神 奇 的 效 果 增 加 了 该 书 的 趣 味 性 和 对 读 者 的 吸 引 力 。 在 技 术 的 本 质 叙 述 上 , 以 生 活 中 的 例 子 来 比 拟 , 做 到 形 象 易 懂 , 着 重 讲 述 表 面

29、工 程 技 术的 原 理 和 应 用 场 合 , 体 现 科 普 读 物 的 特 点 。本 书 内 容 新 颖 充 实 , 取 材 广 泛 , 适 于 高 中 文 化 程 度 以 上的 表 面 工 程 技 术 爱 好 者 阅 读 。刘 世 参 教 授 、 韩 文 政 教 授 、 马 世 宁 教 授 、 张 振 学 、 乔 玉 林 、 原 津 萍 、 时 小 军 、 朱 绍 华 教 授 等 协 助 了 本 书 部 分 编 写 工 作 , 院 士 科 普 书 系 编 委 会 、 编 审 同 志 给 予 了 大 力 支 持 和 帮 助 ,在 此 一 并 深 表 感 谢 。徐 滨 士2000 年 1

30、月目 录1 概 论1 .1 什 么 是 表 面 工 程 21 .2 表 面 工 程 的 功 能 31 .3 表 面 工 程 的 发 展 51 .4 推 广 表 面 工 程 的 意 义 82 使 零 件 表 硬 内 韧 的 表 面 热 处 理 技 术2 .1 齿 轮 的 表 面 淬 火 152 .2 齿 轮 的 化 学 热 处 理 203 立 竿 见 影 的 喷 丸 强 化 技 术3 .1 喷 丸 强 化 设 备 313 .2 喷 丸 强 化 效 果 324 变 化 无 穷 的 摩 擦 化 学 转 移 膜 技 术4 .1 了 解 摩 擦 学 394 .2 认 识 摩 擦 化 学 484 .3 理

31、 解 摩 擦 化 学 转 移 膜 技 术 554 .4 应 用 摩 擦 化 学 转 移 膜 技 术 645 多 姿 多 彩 的 气 相 沉 积 技 术5 .1 “ 热 气 腾 腾” 的 真 空 蒸 发 镀 膜 675 .2 一 石 激 起 千 层 浪 溅 射 镀 膜 725 .3 前 途 光 明 的 离 子 镀 膜 技 术 795 .4 非 同 凡 响 的 化 学 气 相 沉 积 ( CVD ) 855 .5 气 相 沉 积 技 术 的 应 用 与 进 展 906 所 向 披 靡 的 三 束 及 其 改 性 技 术6 .1 高 效 率 的 离 子 注 入 技 术 946 .2 走 向 产 业

32、化 的 激 光 束 表 面 处 理 1016 .3 异 军 突 起 的 电 子 束 表 面 处 理 1116 .4 走 向 未 来 的 三 束 改 性 处 理 1187 点 石 成 金 的 电 刷 镀 技 术7 .1 概 述 1197 .2 电 刷 镀 技 术 的 基 本 原 理 1217 .3 五 颜 六 色 的 镀 液 1257 .4 电 刷 镀 工 艺 1337 .5 电 刷 镀 技 术 的 应 用 范 围 1387 .6 电 刷 镀 技 术 的 新 进 展 及 展 望 1488 喷 枪 射 彩 虹 , 零 件 换 新 装 的 热 喷 涂 技 术8 .1 热 喷 涂 技 术 原 理 15

33、68 .2 热 喷 涂 的 分 类 及 其 应 用 特 性 1618 .3 热 喷 涂 方 法 及 应 用 1678 .4 特 种 喷 涂 1799 简 便 易 行 的 表 面 粘 涂 技 术9 .1 粘 接 与 表 面 粘 涂 技 术 1859 .2 表 面 粘 涂 技 术 的 特 点 1879 .3 粘 涂 层 的 物 质 基 础 胶 粘 剂 1899 .4 粘 涂 层 的 粘 附 机 理 1919 .5 粘 涂 工 艺 1949 .6 粘 涂 技 术 在 设 备 制 造 与 维 修 领 域大 显 身 手 19710 1 + 1 2 的 复 合 表 面 技 术10 .1 柏 油 路 面 式

34、 的 复 合 20210 .2 胶 合 板 式 的 复 合 20410 .3 阶 梯 式 的 复 合 20610 .4 离 心 分 层 式 复 合 20710 .5 先 喷 后 熔 式 复 合 20810 .6 美 容 化 妆 式 的 复 合 209参 考 文 献 2111 概 论 随 着 人 民 生 活 水 平 的 提 高 , 皮 肤 保 健 已 成 为 时 尚 , 各 种 基 本 的 和 功 能 性 的 护 肤 用 品 像 润 肤 霜 、 防 晒 霜 、 防 皱 霜 、 增 白 霜 等大 量 上 市 。其 实 机 械 零 件 、 构 件 和 电 子 元 器 件 也 有 “ 皮 肤” , 也

35、 需 要 保 护 。 机 械 零 件 、 构 件 和 电 子 元 器 件 的 “ 皮 肤 ”, 我 们 统 称 为 表 面 。 高 耸 云 空 的 电 视 塔 表 面 、 浸 入 海 水 的 钻 探 机 械 表 面 、 埋 入 地 下 的 各 种 管 道 表 面 都 必 须 进 行 防 腐 性 保 护 ; 破 土 开 山 的 挖 掘 机 铲 斗 表 面 必 须 进 行 预 防 磨 损 强 化 处 理 ; 录 音 机 磁 带 表 面 , 因 为 有 了 钴 -磷 或 钴 -镍 磁 性 镀 层 , 才 能 复 奏 出 美 妙 的 音 乐 ; 氟 树 脂 涂 于 锅2院 士 科 普 书 系提 高 机

36、 械 产 品 的 性 能 需 要 从 延 缓 和 控 制 零 件 表 面 失 效 着 手 , 这 就 推 动 着 表 面 学 科 的 研 究 与 发 展 。体 内 表 面 而 成 为 不 粘 锅 。 这 些 都 是 表 面 工 程 为 人 类 做 出 的贡 献 。1 .1 什 么 是 表 面 工 程一 位 美 国 学 者 说 过 一 句 俏 皮 话 , 即 “ 上 帝 创 造 了 物 质 , 魔 鬼 给 了 一 个 表 面” 。 其 意 思 是 说 , 物 质 内 部 的 成 分 、 结 构 和 性 能 都 比 较 均 匀 , 其 规 律 性 相 对 容 易 掌 握 , 改 造 它 们 也 易

37、 得 其法 。 而 物 质 的 表 面 成 分 、 结 构 和 性 能 有 很 大 的 不 均 匀 性 , 并 常 伴 有 许 多 缺 陷 , 使 表 面 容 易 出 现 各 种 损 伤 , 表 面 的 规 律 难以 掌 握 , 可 用 “活 见 鬼 ”三 个 字 来 形 容 。 从 这 个 意 义 上 来 说 , 表 面 工 程 是 与 魔 鬼 斗 法 的 科 学 。机 械 产 品 其 本 身 不 可 能 “ 青 春 常 驻 ”。 一 辆 汽 车 制 造 出 来 , 即 使 你 不 使 用 它 , 车 中 的 橡 胶 零 件 、 塑 料 制 品 件 也 会 逐 渐 老 化 失 效 , 金 属

38、 零 件 、 构 件 也 会 慢 慢 发 生 锈 蚀 。 如 果 你 使 用 它 , 则 在 发 挥 其 运 输 功 能 的 同 时 , 车 中 相 互 接 触 又 相 对 运 动的 零 件 表 面 都 会 发 生 摩 擦 磨 损 , 曲 轴 、 齿 轮 等 零 件 长 时 间 使 用 会 发 生 疲 劳 断 裂 。 机 械 产 品 的 这 些 性 能 下 降 、 失 效 , 往 往 是 在 零 件 表 面 发 生 的 , 腐 蚀 从 零 件 表 面 开 始 , 摩 擦 磨 损 在 零件 表 面 发 生 , 疲 劳 断 裂 由 表 面 向 里 延 伸 。 所 以 , 提 高 机 械 产品 的

39、性 能 就 需 要 从 延 缓 和 控 制 零 件 表 面 失 效 着 手 , 这 就 推 动 着 表 面 学 科 的 研 究 与 发 展 。 从 传 统 意 义 上 讲 , 表 面 学 科 包 括 表 面 基 础 科 学 、 表 面 技 术 和 表 面 工 程 三 个 部 分 。 表 面 基 础 科 学 是 研 究 物 质 表 面 基 本 规 律 的 科 学 , 其 研 究 成 果 形 成 了 表 面 物 理 、 表 面 化 学 、 固 体 力 学 、 摩 擦 学 、 腐 蚀 学 等 各 分 支 , 它 是 表3神 奇 的 表 面 工 程表 面 工 程 是 表 面 技 术 的 综 合 和 向

40、 产 品 化 的 延 伸 。面 技 术 和 表 面 工 程 的 理 论 基 础 。 表 面 技 术 是 改 变 和 控 制 零件 表 面 性 能 的 知 识 、 技 能 、 工 艺 、 手 段 及 方 法 , 是 电 镀 技 术 、 热 喷 涂 技 术 、 表 面 热 处 理 技 术 、 堆 焊 技 术 、 化 学 转 化 膜 技 术 、 粘 涂 技 术 、 物 理 及 化 学 气 相 沉 积 等 技 术 群 的 总 称 。 随 着 表 面 技 术 的 迅 速 发 展 , 现 在 需 要 进 入 综 合 研 究 阶 段 , 需 要 进 入 尽 快把 表 面 技 术 转 化 为 生 产 力 的

41、综 合 运 用 阶 段 。 表 面 工 程 是 以表 面 基 础 科 学 为 指 导 , 以 表 面 技 术 作 为 要 素 引 入 产 品 的 生 产 体 系 中 , 实 现 表 面 技 术 要 素 之 间 的 复 合 , 以 及 表 面 技 术 要 素与 其 他 生 产 要 素 的 优 化 组 合 , 以 获 取 先 进 的 产 品 性 能 , 高 的 生 产 率 、 利 润 率 以 及 高 的 市 场 占 有 率 。 所 以 表 面 工 程 是 表 面 技 术 的 综 合 和 向 产 品 化 的 延 伸 。从 现 代 意 义 上 说 , 表 面 科 学 与 其 他 科 学 一 样 , 向

42、 着 技 术 与 科学 紧密 结 合、 相 互 依 赖、 相 互 促 进 , 趋 向 一 体 化 的 方 向 发 展 。 这 一 趋 势 在 高 新 技 术 产 品 的 形 成 过 程 中 尤 为 明 显 。 例 如 , 在 超 大 规 模 集 成 芯 片 表 面 上 制 备 金 刚 石 膜 , 以 提 高 电 子 迁 移 速度 及元 器 件 的 耐 温 性能 、 导 热 性 能 和 能 量利 用 率 , 这 已 成 为 目 前 世 界 上 的 热 门 课 题 , 它 使 表 面 基 础 科 学 与 应 用 科 学 紧 密 地联系 为一 个 整体 。再 如 , 将 具 有 对 外 界 力 、

43、声、 光、 电 刺 激 能 做 出 敏 感 反 应 的 新 型 高 分 子 功 能 材 料 应 用 于 各 种 精 密 传 感 器 表 面 , 也 是 材 料 科 学 与 表 面 应 用 科 学 的 一 种 融 汇 。1 .2 表 面 工 程 的 功 能由 以 上 介 绍 , 可 将 表 面 工 程 概 括 为 : 经 表 面 预 处 理 后 ,通 过 表 面 涂 覆 、 表 面 改 性 或 多 种 表 面 技 术 复 合 处 理 , 改 变 固4院 士 科 普 书 系这 本 读 物 取 名 为 神 奇 的 表 面 工 程 是 因 为 人 们 可 以 用 比 较 简 单 的 方 法 在 零 件

44、 表 面 制 备 出 多 种 性 能 的 涂 覆 层 , 使 产 品 的 总 体 功 能 大 大 提 高 , 大 量 节 约 能 源 和 原 材 料 。体 金 属 表 面 或 非 金 属 表 面 的 形 态 、 化 学 成 分 、 组 织 结 构 和 应 力 状 态 , 以 获 得 所 需 表 面 性 能 的 系 统 工 程 。我 给 这 本 读 物 取 名 为 神 奇 的 表 面 工 程 是 因 为 人 们 可 以 用 比 较 简 单 的 方 法 在 零 件 表 面 制 备 出 多 种 性 能 的 涂 覆 层 , 可 以 通 过 对 零 件 局 部 表 面 的 处 理 而 使 整 个 机 电

45、 产 品 的 总 体功 能 大 大 提 高 , 可 以 运 用 表 面 工 程 的 原 理 实 施 对 产 品 的 技 术 创 新 , 从 而 大 量 节 约 能 源 和 原 材 料 。表 面 工 程 的 神 奇 功 能 可 归 纳 为 : 提 高 零 件 表 面 的 耐 磨 性 、 耐 腐 蚀 性 、 抗 疲 劳 性 、 抗 氧 化 性 、 防 辐 射 性 等 ; 既 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 传 热 性 , 又 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 隔 热 性 ; 既 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 导 电 性 , 又 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 绝 缘

46、 性 ; 既 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 导 磁 性 , 又 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 磁 屏 蔽 性 ; 既 有 办 法 改 善 零 件 的 反 光 性 或 增 光 性 , 又 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 吸 波 性 ; 既 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 粘 着 性 , 又 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 不 粘 性 ; 既 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 吸 油 性 , 又 有 办 法 改 善 零 件 表 面 的 干 磨 性 ; 既 有 办 法 提 高 零 件 表 面 的 摩 擦 因 数 , 又 有 办 法 降 低 零 件 表

47、 面 的 摩 擦 因 数 。表 面 工 程 的 功 能 还 可 以 列 举 很 多 , 如 用 于 减 轻 机 械 振5神 奇 的 表 面 工 程在 机 电 产 品 中 应 用 得 最 多 、 最 广 泛 、 效 果 也 最 显 著 的 是 应 用 表 面 工 程 提 高 零 件 、 构 件 的 耐 磨 性 与 耐 腐 蚀 性 。动 , 降 低 噪 声 , 用 于 密 封 , 用 于 改 善 钎 焊 性 , 用 于 化 学 催 化 反应 , 用 于 金 属 染 色 等 等 。下 面 对 上 述 功 能 列 举 一 些 实 例 。在 机 电 产 品 中 应 用 得 最 多 、 最 广 泛 、 效

48、 果 也 最 显 著 的 是 应 用 表 面 工 程 提 高 零 件 、 构 件 的 耐 磨 性 与 耐 腐 蚀 性 。汽 车 车 体 采 用 合 金 化 镀 锌 钢 板 防 腐 蚀 , 可 使 寿 命 达 10 年 以 上 。 卫 星 上 使 用 的 轴 承 表 面 经 离 子 注 入 处 理 , 可 延 寿 100 倍 。 宇 宙 飞 船 火 箭 喷 嘴 是 用 气 相 沉 积 技 术 沉 积 出 的铱 -铼 复 合 材 料 制 成 的 , 既 耐 高 温 不 熔 化 , 又 抗 高 温 腐 蚀 。 作 者 曾 用 电 弧 喷 涂 技 术 修 复 了 舰 船 钢 板 , 使 船 体 耐 海

49、 水 腐 蚀 性 提 高 4 5 倍 ; 用 等 离 子 喷 涂 技 术 修 复 重 载 履 带 车 辆 上 的 32 个 易 磨 损 件 , 使 零 件 使 用 寿 命 由 1 个 小 修 期 延 长 3 倍 , 达 到 1 个 大 修 期 。表 面 工 程 可 使 卫 星 接 收 天 线 表 面 具 有 很 高 的 电 磁 波 反射 率 , 卫 星 信 号 更 加 清 晰 。 表 面 工 程 还 可 使 隐 形 飞 机 表 面 具 有 很 高 的 电 磁 波 吸 收 率 , 使 敌 方 雷 达 难 以 发 现 。1 .3 表 面 工 程 的 发 展作 为 表 面 工 程 的 技 术 基 础 , 表 面 技 术 的 发 展 历 史 已 很 悠 久 。 远 古 时 期 我 们 的 祖 先 就 懂 得