表面工程期末复习及实验

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1、回顾在表面预处理工艺中，采取电化学脱脂之所以比采用化学脱脂效果好，其原因在于电极上产生的起泡对油膜存在撕裂作用和搅拌作用；在印刷线路板的制造中，每年需要铜箔几百万平方米，铜箔的制备一般采用什么工艺？；磷化可分为厚膜磷化和薄膜磷化，厚膜磷化膜厚可达20um以上，膜重可达60g/m2。一般用作防护膜层；稍薄的磷化膜（5.0g/m2以上）常用于冷作、耐磨、润滑和电绝缘等。薄膜磷化膜厚1~5um，膜重范围<3.0g/m2，通常作为涂装底层。依照表面反应速度及氧化膜的致密程度不同，金属氧化物的动力学过程有三种典型情况：直线生长型，抛物线生长型，对数生长型。提高材料抗氧化能力的重要途径就是改变材料

2、的表面成分，使其氧化动力学曲线呈对数变化（y=ln(kt)）。下列镀膜技术中，哪一项不属于PVD镀膜技术：蒸镀？溅射镀膜？离子镀？SiH4→Si+2H26.主要的着色方法包括：自然显色法、吸附着色法和电解着色法。与吸附着色法相比，采用电解着色法着色后比较稳定，这与金属着色体的沉积部位有关，因为电解着色法的金属发色体沉积在多孔层下部。非金属材料不能进行电镀，因为非金属材料不导电；热喷涂层典型的结构特征为：大小不一的扁平颗粒、未熔化的球形颗粒、夹杂和孔隙。因为有孔隙的存在，因此，热喷涂层往往要进行封孔处理；液体的表面自由能和表面张力在数学上是相等的，而固体则不一样，因为固体的原子几乎不可移

3、动，其表面不像液体那样易于伸缩或变形，拉伸或压缩固体表面时，仅仅能改变其表面原子的间距，而不能改变表面原子的数目；脉冲激光沉积（PLD）存在两个问题：（1）由于激光与靶材是“点接触”，因此如果在薄膜沉积过程中，靶材或者光束静止不动，则获得的薄膜厚度分布不均匀；（2）脉冲激光过程中很难避免较大尺寸（微米级别）液滴的产生，使膜层的均匀性变差。钢铁的化学氧化俗称发蓝处理，其目的是通过化学氧化在钢铁表面形成一层Fe3O4，起一定的防护作用。固体表面的吸附作用，是由于物体表面的原子或分子力场不饱和引起的，可分为物理吸附和化学吸附，其中物理吸附是不可逆的，化学吸附是可逆的。莱宾杰尔效应的本质，是金

4、属对活性介质的吸附，使表面原子的不饱和键得到补偿，表面能降低，改变了表面原子间的相互作用，使金属的表面强度降低。莱宾杰尔效应是不可逆的。流体润滑摩擦中，对磨表面完全被油膜隔开，靠油膜的压力平衡外载荷。在流体润滑中，摩擦力决定于润滑油的内摩擦系数（粘度）。流体润滑摩擦具有最小的摩擦系数，从节能、延长使用寿命和减少磨损的观点考虑，都是最理想的条件。P20在热喷涂工艺中，涂层与基体的结合主要是冶金结合，其次是机械结合或称抛锚作用，这决定了热喷涂涂层与基体的结合强度相当高；对铁基体表面镀铜，可以同时起到机械防护作用和电化学防护作用。另外，在渗碳工艺中，同镀层也可以用来保护不需要渗碳的部位；一、

5、铬酸盐膜的形成过程？铬酸盐钝化膜为什么具有自修复功能？金属与六价铬之间的氧化-还原反应，金属表面溶解，金属离子进入溶液，六价铬被还原成三价；上述反应消耗了氢，金属表面pH值升高，使凝胶状的Cr(OH)3等在表面沉积，形成钝化膜；上述凝胶状沉淀物吸附其它成分，如六价铬、水、金属离子等，构成成分复杂的铬酸盐钝化膜。铬酸盐膜的形成过程如下：钝化膜是无定形的膜，主要由不溶性的三价铬化合物和可溶性的六价铬化合物两部分组成。不溶性部分具有足够的强度和稳定性，形成莫的骨架，可溶性部分填充在骨架内部，当钝化膜收到轻度损伤时，露出的基体与膜中的可溶性部分相互作用，使膜自动修复。所以说，铬酸盐钝化膜具有自

6、修复功能，这是铬酸盐钝化膜耐蚀性特别好的根本原因。阳极氧化的电极反应如下：硫酸对金属铝和氧化膜的溶解作用为：电化学过程产生的氧并与铝作用生成Al2O3化学过程，生成的Al2O3膜被电解溶液溶解成多孔层◆没有电化学过程，氧化铝薄膜就不能生成；◆没有溶解过程，没有孔隙出现，氧化铝膜层不能导电，电化学过程不能继续；◆氧化膜的生长速度必须>溶解速度；二、铝阳极氧化膜的形成原理与过程？定量分析氧化膜的生长过程（1）AB段，数秒钟的时间，电压急剧上升。铝表面形成连续、无孔的氧化铝膜。无孔膜电阻大，阻碍反应进行，膜层厚度的增加主要依赖于外加电压的高低。（2）BC段，电压上升达到的最大值B主要取决于电

7、解液的性质和温度，溶解作用越大，电压峰值就越低。电压达到一定数值后，膜层局部被溶解或被击穿，产生孔隙，氧化膜电阻下降，电压随之下降（大约10％~15％）。（3）CD段，电压下降到C点后趋于平稳，阻挡层厚度不再变化，氧化膜Al2O3•H2O的生成和溶解速度在一个基本恒定的比值下进行，膜层孔穴的底部向金属内部移动，随着时间的延长，孔穴加深变成孔隙，孔隙间膜层加厚，成为孔壁，孔壁与电解液接触部分不仅溶解，而且被水化成为Al2O3•H2O，氧化膜变成导