表面工程手册

　　《表面工程手册》是为了满足广大读者要求，由机械工业出版社邀请全国50余名专家、教授编写而成，该手册由国家科协常务副主席孙大涌（教授级高工）任编辑委员会主任，中国工程院院士徐滨士作序，机械工业部武汉材料保护研究所教授级高工李国英任主编。该手册共11篇74章，内容包括：引论、表面精整及净化、有机涂装、热喷涂（焊）、防锈封存包装、化学热处理、气相沉积、高能束（激光束、电子束、离子束）、电镀、转化膜技术、表面涂（膜）层质量检测技术、腐蚀防护与防腐工程设计和表面工程技术摩擦学工业应用等。附录列出国内现行的表面工程有关标准目录。可供机械、材料、化工、冶金、船舶，铁道和宇航等行业的工程技术人员、管理人员及有关大专院校师生参考。片断：油脂不溶于水，生成肥皂后能溶于水而从被处理的表面上除去。非皂化油——不与碱起化学反应的矿物油，如润滑油、凡士林等。但可加入表面活性物质如硅酸钠，特别是表面活性剂如OP乳化剂等使非皂化油转化为乳化液而除去。配制碱液清洗液常用材料有以下几种：（1）氢氧化钠（NaOH）又称烧碱，属强碱，主要与动植物油起皂化作用，但需加热，对有色金属有腐蚀作用，其水洗性也不好（即不易用水洗清）。（2）碳酸钠（Na↓2CO↓3）称纯碱，能起皂化和软化水作用，能维持溶液一定的碱度，碱性及对有色金属的腐蚀性均比氢氧化钠低，其水洗性也较差。（3）磷酸三钠（Na↓3PO↓4）它具有良好的缓冲作用，0.5％的水溶液的pH值为11.8。磷酸三钠具有一定的表面活性，可乳化和分散油污，对金属有缓蚀作用。该材料亦可用其他磷酸盐如磷酸二氢钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠等代替。（4）硅酸钠（Na↓2SiO↓3）俗称水玻璃或泡花碱。由Na↓2O和SiO↓2结合而成，水玻璃的通式为：mNa↓2O·nSiO：，其中m/n为模数，模数改变时，水玻璃的性质也改变，n愈高，模数愈低碱性愈强，去油时常用模数为1：1～1：3的水玻璃。水玻璃具有表面活性，能乳化和分散矿物油，对金属有缓蚀作用。去油液中，碱性盐，尤其是氢氧化钠的浓度不宜过高，否则肥皂的溶解度和形成的乳化液稳定性均下降，并对有色金属产生腐蚀，因此对于不同的处理工艺，不同的材质应选择不同的材料与配比。2.2碱液清洗液配方碱清洗液的类型很多，其成分大同小异，一些典型的配方、工艺条件及适用范围见表1.2－1，电解除油液的配方与化学除油液配方相同，只是浓度稍稀，其配方和工艺条件见表1.2－2。3碱液清洗工艺方法3.1工艺方法分类及主要特点碱液清洗工艺按其操作方式不同分为浸溃法、喷淋法和滚筒法三种。（1）浸渍法即将工件沉浸于规定浓度和温度的碱洗液中，直至去净油污，这是目前应用较为普遍的除油方法，此法又可分为普通浸渍法、电解法和超声波法等。①普通浸渍法是将工件置于一定温度和浓度的碱洗液中，依靠碱液的皂化、乳化等作用将油污去除。本法设备简单、操作方便，最适用于形状复杂的工件。浸渍法分固定式及通过式两种，固定式槽内设搅拌系统，通过式工件自身移动，其设备见图1.2－1，均可提高脱脂效率。本书前言前言早在我国南北朝（公元420～589年）时，已有所谓“灌钢技术”含义的文字记述↑㈠。明代科学家宋应星著《天工开物》一书“锤锻第十卷锄鎛↑㈡一节中更作了具体说明。大意是，将熔化生铁淋在熟铁锄坯的刃部，经过淬火后，就变得刚而韧了。一把一斤重的锹、锄淋生铁三钱。淋少了不够坚硬，淋多了又太硬易折断。可以说这是早期表面渗碳淬火工艺在农具上的应用，对农业生产的发展起到了重要作用。我国华北、西北地区出土了许多古代青铜器饰物。经专家们用现代微区分析方法对在内蒙古、宁夏等地出土的春秋晚期（公元前6世纪至公元前4世纪末）的多件鄂尔多斯青铜器饰物表面富锡层进行分析、研究证实，这些富锡层都是经人工镀锡处理的↑㈡。其中，单面镀锡的应是采用擦镀法，双面镀锡的应是采用热浸法。可以认为，至迟在春秋晚期，镀锡技术在我国华北、西北地区已普遍应用。在《诗经·秦风·小戌》中三处提到“鋈”↑㈣，鋈即是镀。专家们认为这是我国镀锡最早的记载。有的专家认为，我国西周时期（公元前11世纪到公元前771年）已有镀锡工艺↑㈤。以上说明我国在表面处理技术上发展很早，在当时水平很高，对经济发展和满足生活需要作出了重要贡献。随着社会经济的发展和各种新技术的不断涌现，不但对各类机械，尤其对机械零件的表面抵抗日益苛刻的服役条件的能力（防腐蚀、耐磨损、高强度以及在某些情况下表面应具有特殊功能等）提出了愈来愈高的要求，同时也为各类表面处理技术的发展提供了很好的基础和条件；另外，人们对各类生活用品的高性能、耐用度和装饰性的要求也随着生活水平的提高而不断提高。正是这些要求和条件，极大地推动着表面处理技术的飞速发展，并逐步形成了当前的表面工程学科和行业领域。表面工程可以概括为经表面预处理后，通过表面镀覆、表面改性或表面复合处理，改变固态金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和（或）应力状态，以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程是工程科学技术诸领域中一个非常活跃、成果突出、与生产实践紧密结合的领域。当前，在基体界面特性、涂层（膜）的设计、形成和失效机理等基础研究方面，为了进一步促进我国表面工程行业技术进步，推动国民经济有关部门的快速发展，机械工业出版社和我们邀请了我国表面工程专家、学者50余名，历时8年，编写了这本大型工具书《表面工程手册》。本书以总结我国表面工程领域成功生产经验和重要科研成果为主，同时结合国情，吸收国外有关经验和展示国际发展趋势，在内容上力求先进、实用、全面、准确，在编写上力求简明扼要、突出重点、查阅方便。本书主要读者对象是表面工程领域的工程技术人员，也可供相邻专业的科研、设计、生产等有关人员及大专院校师生参考。手册包括引论共11篇。引论概述了表面工程的含义、分类、技术基础与发展趋势；第1～7篇，系统介绍了表面调整净化、有机涂装、热喷涂、防锈封存包装、化学热处理与新型表面改性、电镀、化学镀、转化膜等表面处理技术的基础理论、工艺方法、工艺材料、工艺装备及质量评价；第8篇综合介绍涂（膜）层表面分析与物理性能检测技术；第9篇介绍防腐工程技术，包括大型钢结构大气、海洋腐蚀防护，管道、换热器等腐蚀防护的设计与应用；第10篇介绍表面工程摩擦学工业应用，从摩擦学的角度，介绍表面涂（膜）层摩擦学特性评价及其应用选择。附录介绍表面工程国内外标准目录。表面工程是一个既古老又新颖的学科。它涉及面广，发展迅速，实践性强。全体编委和编写人员虽辛勤努力工作，但限于水平，疏漏之处难免，恳请广大读者和专家们提出宝贵意见。我们希望本书经过一段时间应用后，再作修订再版，期望能一版一版出下去，为表面工程行业技术进步和学科发展发挥更大作用。中国科学技术协会副主席中国机械工程学会副理事长机械工业部机械科学研究院原院长孙大涌机械工业部武汉材料保护研究所李国英1997年9月

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