表面技术总结简单题

1、1. 按表面层的使用目的划分，大致可分为 表面强化、表面改性、表面装饰和表面功能化四大类。表面强化又分为热处理强化、机械强化、冶金强化、涂层强化和薄膜强化等，着重提高材料的表面硬度强度和耐磨性；表面改性主要包括物理改性、化学改性、三束改性等，着重改善材料的表面形貌以及提高表面耐磨性能。表面装饰包括各种涂料涂装和精饰技术等；着重改善材料的视角效应并赋予其足够的耐候性。表面功能化则是指表面层具有上述性能意外的其他物理化学性能，如电化学性能，磁学性能，光学性能等。2. 在化学转化膜技术中，按膜的主要组成物分为：氧化物膜，铬酸盐膜，磷酸盐膜和草酸盐膜四种。3. 材料失效的三种主要形式分别为：磨损，腐蚀

2、和断裂 激光表面合金化按元素的加入方式可分为3类：预置式激光合金化、送粉式激光合金化和气体式激光合金化4. 在电沉积过程中，溶液中的金属离子（或者水化金属离子或络合离子）首先要通过电迁移、对流和扩散等形式到达阴极表面附近，才能为电极反应提供保证5. 出土的中山靖王的佩剑，表面碳含量达0.60.7%,心部碳含量为0.150.4%，证明表面有明显的渗碳特征。6. 离子注入过程可以引入大量的空位和间隔原子，并形成各种位错组态，从而使被注入金属的表面得到强化，可分为4种强化类型：固溶强化、位错强化、晶界与晶面强化和析出强化。7. 对于常见的钢的渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化

3、物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡层，直至心部的原始组织8. 高强束的表面处理技术主要是利用激光、电子束、太阳光作为能源，对材料表面进行各种处理，显著改善其组织结构和性能。9. 生物工程中髋关节的表面修补，用超高密度分子聚乙烯上镀钴铬合金，寿命可达1520年，用羟基磷灰石简称HAP粒子与金属Ni共沉淀在不锈钢基体上，植入人体后具有良好的生物相容性。10. Fe3Al是一种抗高温冲蚀的好材料，并且成本较低，被誉为“穷人的不锈钢”11. 在电镀的过程中，镀层晶粒的大小取决于晶核的形成速度和成长速度12. 电结晶是一种有电子参与的化学反应过程，需要有一个外电场的作用，只有在

4、阴极极化条件下，即比平衡电位更负的情况下才能生成金属镀层的晶格13. 在电沉积时，阳极分不溶性阳极和可溶性阳极，其中不溶性阳极的作用是导电和控制电流在阴极表面的分布14. 在电镀过程中，导电盐和络合剂的区别在什么地方？ 前者是提高溶液的电导率，后者是与金属生成络合离子的物质15. 在电镀过程中，阴极或多或少的都会有氢气的析出，氢气的析出会对镀层产生针孔麻点、鼓泡和氢脆的影响16. 对钢结构件的表面防腐蚀处理，可采用电镀锌层和热浸镀镀层 简述表面的锌层为何能提高抗腐蚀作用答：镀锌层作用为保护性镀层，锌的电极电位为-0.76V，比铁的电位负，为阳极性镀层，在钢铁表面镀锌层既有机械保护作用，又有化学

5、保护作用，经钝化后，形成彩虹色或者白色钝化薄膜层，在空气中几乎不发生变化，在汽油或含二氧化碳的潮湿空气中也很稳定故可起到防腐作用17. 钢铁表面镀铬能够起到防腐蚀的原因 答：虽然铬的电位很负，（-0.74V），但是由于其具有强烈的钝化能力，其表面上很容易生成一层极薄的的钝化膜，使其电极电位变得比铁正的多，因此在一般腐蚀介质中，钢铁基体上的镀铬层属于因妒忌层，对钢铁基体无化学保护作用，只有当镀铬层致密无孔时，才能起到机械保护作用18. 铬的化学价有+3，+6之分，+6价铬是公认的致癌物质，对人体伤害较大19. 与单金属镀层相比，合金镀层的主要特点有哪些 答：能获得单金属所没有的特殊物理性能; 合

6、金镀层结晶更细致，镀层平整，光亮； 可以获得非晶结构镀层； 不能从水溶液中单独电镀的金属可与铁族元素实现共沉积； 能够获得单金属得不到的外观。20. 为了实现电极电位相差较大的两种金属的电沉积，往往需要对二者的电极电位进行调整，试述有哪些措施可以进行呢？ 答：改变金属离子浓度； 采用络合物溶液； 选用适当的添加21.复合镀层的沉积原理主要认同三种理论，试述主要内容？吸附理论，力学理论，电化学理论；22.化学镀是一个自催化过程，也就是基体表面及其析出的金属都具有自催化的能力，使镀层不断增厚23.目前学术界对化学镀的原理有两种主要观点：一种是电化学理论，一种是原子氢态理论；24转化膜是指由金属外层

7、原子核选配介质的阴离子反应而在金属表面上生成的膜层，化学转化膜的形成实际上可以看作是受控的金属腐蚀的过程；25.在铝或铝合金的阳极氧化转化膜实验时，影响氧化膜质量的因素有哪些？p10726对阳极氧化膜的封闭方法主要包括哪些？热水封闭法，蒸汽封闭法，重铬酸盐封闭法以及水解封闭法；27.微弧氧化又称微等离子体氧化是通过电解液与相应电参数的组合，在Al/Mg/Ti等有色合金表面依靠弧光级电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物的陶瓷膜层；28.钢铁的磷化膜的组成和结构，磷化膜主要由金属的二代和三代磷酸盐的晶体组成；30.简述钢铁磷化膜的形成机理？P13031. 金属的染色是一种通过金属表面的

8、大量微孔或金属表面对染料的强烈吸附和化学反应使金属表面发色的工艺32. 所谓气相沉积技术是指在气相沉积过程中，发生物理或化学反应的一种表面成膜新技术，其特征表现为在金属或非金属材料基体表面牢固沉积同类或异类金属或非金属及其化合物，以改善员材料基体的物理和化学性能或获得新材料的方法33. 物理气相沉积是一种物理气相反应生长法，是利用某种物理过程，在低气压或真空等离字体放电条件下，发生物质的热蒸发或受到粒子轰击时物质表面原子的溅射现象，实现物质原子从物质源在基材表面生长于基材性能明显不同薄膜的人为特定目的的物质转移过程；物理气相沉积过程可概括为3个阶段：从源材料中发射出粒子；粒子运动到基材；粒子在

9、基材上积聚、形核、长大、成膜。34. 简述在物理气相沉积中，溅射沉积和蒸发沉积的本质区别是什么？答：蒸发沉积时由能量转换引起的，而溅射沉积时由动量转换引起的，所以溅射时溅射出的原子具有方向性35. 和真空蒸发沉积相比，溅射沉积具有哪些优点？答：对于任何呆沉积材料，只要能做成靶材，就可实现溅射；溅射所获得的薄膜层与基体结合力较强；溅射所获得的薄膜纯度高，致密性好；溅射工艺重复性好，膜层厚度可控36. 化学气相沉积是在一定的真空度和温度下，将几种含有构成膜层的材料元素的单质或化合物反应源气体，通过化学反应而生成固态物质并沉积在基材上的成膜方法37. 化学气相沉积制备薄膜的过程可分为五步骤，分别是哪

10、五步？答：1.反应气体的热解，反应气体向基材表面扩散；2.反应气体吸附于基材的表面；3.在基材表面上发生化学反应；4.气相产物脱离表面扩散掉或者被38. 化学气相沉积时，影响沉积层质量的因素主要有哪些？分别是如何影响的？答：沉积温度、反应气体分压、沉积室压力三个影响因素40.等离子体增强化学气相沉积薄膜时，微观过程是如何描述的？ 答：气体分子与等离子体重的电子发生碰撞，产生出活性基团和离子；活性基团直接扩散到集采；活性基团间发生反应，进而形成沉积所需要的化学基团；沉积所需要的化学基团扩散到基材表面；气体分子也可能没有经过活化过程而直接扩散到基材附近；气体分子被直接排出系统之外；到达基材表面的各

11、种化学基团发生沉积反应并释放出反应产物；40. 热障涂层通常是由抗高温氧化的粘结底层和耐高温的陶瓷面层所阻止或减少热流对部件的作用，降低金属表面温度41. 简述热喷涂的原理以及涂层的形成过程，涂层结构？P175答：原理：热喷涂是采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程；形成过程：1.涂层材料经加热熔化和加速2.撞击基体3.冷却凝固4.形成涂层；涂层结构：由大小不一的扁平颗粒、未熔化的球形颗粒、夹杂和孔隙组成；42. 热喷涂涂层与基体主要有哪几种结合方式？答：机械结合，微冶金结合，扩散结合以及物理结合43. 热喷涂涂层中一般都

12、有一定的孔隙，其产生的原因有哪些？答：1.未熔化颗粒的低冲击动能；2.喷涂角度不同时造成的遮蔽效应3.凝固收缩和盈利释放校效应45.复合喷涂线材是把两种或两种以上的材料复合而制成的喷涂线材，复合喷涂线材中大部分是增效复合喷涂线材，即在喷涂过程中不同组元互相发生热反应生成化合物，反应热与火焰热相叠加，提高了熔滴温度，达到基体后会使基体局部熔化产生短时高温扩散，形成微冶金结合，从而提高结合强度46.简述冷喷涂的基本原理？答：是基于空气动力学原理的一种喷涂技术，是利用高压气体低温加热，携带粉末颗粒，通过拉瓦尔喷管产生速度高达3001200m/s的超音速气流，在金属粉末未完全固态下从轴向撞击基体材料，

13、通过较大的塑形流动变形面而沉积于基体表面形成涂层47. 冷喷涂与热喷涂相比，其特点有哪些？答：1.温度低金属材料在低温喷涂过程中的氧化非常有限；2.对材料的组织结构影响小，可以用来制备纳米涂层和块体材料，也可以用来制备对温度敏感的非晶材料涂层；3.对基体的热影响小；4.沉积率高，粉末可以回收利用；5.可以制备复合涂层；6.形成的涂层承受压应力由于涂层可以承受压应力，因而可以制备厚涂层；7.涂层孔隙率低；8.冷喷涂具有较高的结合力48. 化学热处理过程可分为三个阶段，请分别解释之？P219答：化学热处理过程可分为分解、吸附和扩散三个连续阶段;分解过程：渗剂通过一事实上温度下的化学反应或蒸发作用，

14、形成含有渗入元素的活性介质，然后通过活性原子在渗剂中的扩散运动而到达工件的表面；吸收过程：渗入元素的活性原子吸附于工件表面并发生相界反应，即活性物质与金属表面而发生吸附-解吸过程；扩散过程：吸附的活性原子从工件的表面向内部扩散，并与金属基体形成固溶体或化合物；49. 渗碳是将低碳钢的工件，在渗碳介质中加热到一定温度，使碳原子渗入其表面层，获得高渗碳层，再进行淬火并低温回火，在零件心被高估保持高的韧性的条件下，获得高硬度马氏体表面层，从而提高零件的疲劳强度和耐磨性50. 影响渗碳层质量的因素主要有渗碳温度，渗碳时间和渗碳介质化学成分及渗碳气氛特征51. 在渗金属工艺中，请简述形成金属碳化物渗层的

15、原理？答：铬，钛，钒，铌的原子直径比较大，渗入工件中造成晶格的畸变，导致表面能升高，但由于这些元素与碳原子的亲和力比铁强，因此，与碳形成碳化物后可使晶格畸变减小，表面能降低，使这些原子能不断渗入，由于高温下碳原子的扩散较为容易，所以金属碳化物渗层的增厚是金属原子不断吸附于工件表面，演员子不断由里向外扩散的结果52. 简述在化学热处理时，加入稀土元素为何能够改善渗层的质量？答:具有特殊电子结构与化学活性的稀土元素不仅能渗入到钢的表面，而且像其他元素一样在表面中形成一定浓度梯度，在相同的化学热处理条件下，稀土元素的添加可使化学热处理速度明显加快。由于稀土元素原子半径比铁原子的大40%左右，其渗入后

16、必然引起周围铁原子点阵的畸变，从而使间隙原子在畸变区富集，当达到一定浓度后即成为C,N,B等化合物的成核核心，继而沉淀析出细小弥散分布的化合物，且渗层组织细化，因此使渗层性能也得到改善53. 热浸镀由称热镀，是将被镀金属材料浸入融熔金属或合金中获得镀层的方法；在热浸镀的过程中，被镀金属基体与镀层金属之间通过溶解，化学反应和扩散等方式形成冶金结合的合金层54. 热浸镀的基本工艺分为前处理，热浸镀和后处理，按前处理的不同可分为溶剂法和保护气体还原法55. 简述热浸镀锌层的形成过程的两种观点？P241答：一种观点认为，当铁工件浸入熔融锌液时，首先在界面上形成锌与体心固熔体，这是基体金属铁在固体状态下

17、溶有锌原子形成一种晶体；另一种观点认为，钢与液态锌接触时，形成锌在铁中的固溶体后，首先形成的是生成自由能较低的相；56. 简述热浸镀铝层的形成过程？P247答：钢材热镀铝时，液态铝和固态的铁在界面发生物理化学反应。首先，液态铝在钢板表面发生浸润，接着发生铁原子的溶解和铝原子的吸附，形成铁铝化合物。随后铁铝原子相互扩散和合金层的长大，钢板离开铝锅时，合金层上面会附一层液态铝，凝固后的镀层有锌铝合金层和纯铝层组成。57. 高能束表面处理技术的基本原理是利用高能密度的热源使基体材料表面的显微组织与性能发生改变，从而获得比基体材料更优异的组织结构和性能的一种技术58. 激光表面强化是利用高能激光束和材

18、料表面之间的交互作用，改变材料表面的组织结构，物理性能与化学成分，应力状态等，从而改变材料的表面性能，提高材料的使用寿命，激光表面强化技术包括激光表面硬化，激光表面合金化，激光表面熔凝和激光表面熔覆，激光表面冲击强化等59. 请给出复合镀层的沉积步骤P50答：（1）悬浮于镀液中的微粒，由镀液循环系统从电镀液深处向阴极表面输送，取决于镀液的搅拌方式和强度以及阴极的形状及排布状况。（2）微粒黏附于电极上。凡是影响微粒与电极间作用力的各种因素，均对这种吸附有影响，其影响不仅对微粒和电极的特征有关，而且也与镀液的成分和性能以及电镀的工艺条件有关。（3）微粒被沉积在阴极上金属镀层裹覆。吸附在阴极上的微粒

19、，必须停留超过一定时间才有可能被电沉积的金属俘获。60. 塑料表面进行化学镀金属铜时的基本工艺及各工序的目的?P60答：化学镀铜之前需要进行镀前预处理，主要包括除油，粗化，敏化及活化等工序。其目的分别为：（1） 粗化：目的在于提高零件表面的亲水性和形成适当的粗燥度，以保证镀层有良好的附着力。（2） 敏化：是使粗化后的零件表面吸附一层有还原性的二价锡离子，以便在随后的离子型活化处理时，将银离子或者靶离子还原成有催化作用的银或靶原子。（3） 活化：是使零件表面形成一层有催化作用的贵金属，以使化学镀能够自发进行。61. 铝合金阳极氧化时的阴阳极化学反应方程是什么？P105答：铝及铝合金进行阳极氧化时

20、，由于电解质是强酸性，阳极电位较高。因此，阳极反应是水解反应，产生初生态的原子O.氧原子立即对铝发生氧化反应，生成氧化铝，从而形成致密的氧化膜。阳极反应：H2O-2e- O+2H+ 2AL+3O AL2O362. 什么是铝合金阳极氧化膜的着色、封闭，都有哪些方法P109答：着色是一种通过金属表面的大量微孔或金属表面对染料的强烈吸附和化学反应使金属表面发色的工艺，增强孔隙吸附力。封闭是阳极氧化的一种后处理方法，是提高阳极氧化膜腐蚀性的必需工艺，同时它还可以防止染料褪色，提高染色膜的耐光性。方法：吸附着色法，电化学方法；热水封闭法，蒸汽封闭法，重铬酸盐封闭法，水解封闭法。63. 真空蒸发沉积时，对

21、蒸发材料有什么要求P146答：许多材料的蒸发温度为1000-2000可以用电阻加热作蒸发源，选作蒸发源材料的熔点必须远远高于这一温度，考虑蒸发源材料的蒸汽压，降低蒸发源温度或使蒸发源材料的量远远大于薄膜材料。64. 铝合金进行氧化处理后，需要进行封闭处理，其目的是什么？P109答：防止氧化膜的污染，并能提高氧化膜的耐蚀性和绝缘特性。65. 铝或者铝合金的微弧氧化后的产物是什么？P113答：在热化学，电化学和等离子化学的共同作用下，在其表面形成一层以-Al2O3和-Al2O3为主的硬质陶瓷层。66. 等离子堆焊时，根据电源的接法不同，等离子弧主要有哪几种。其主要区别是什么？P209210答：1）转移型。将工件接正极，钨电极接负极，等离子弧建立在工件和电极之间。引弧时，先按非转移型引弧，而后工件转接正极将电弧引出去。转移弧有良好的压缩性，电流密度和温度都高于同样焊枪结构，同样功率的非转移弧。堆焊时常用此类型的等离子弧。2）非转移型。将钨电极接负极，喷嘴接正极，等离子弧建立在钨极与喷嘴之间，工件不带电。等离子弧在喷嘴内不延伸出来，只从喷嘴中喷出高温焰流，又称等离子流。这种等离子弧，主要用于喷涂和焊接薄工件。3）联合型等离子弧。联合型等离子弧有转移型和非