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刘海萍,哈尔滨工业大学化学学院,副教授,主要研究方向包括:电子化学镀、电镀、海洋环境下金属腐蚀与防护、轻金属表面处理(化学镀、微弧氧化等)、新型电池材料的制备与改性等的研究。主持、参与多项国 家级、省部级和企业课题;在国内外知名学术期刊上,如ElectrochimicaActa、Journal of the Electrochemical Society等发表论文30多篇,其中被SCI、EI检索19篇;获国家发明专利2项。
本书主要包括两大部分:*篇是铝及铝合金表面强化技术,介绍了铝及铝合金的特性、应用和表面强化前处理技术,铝及铝合金的化学氧化、阳极氧化、微弧氧化、化学镀和阳极氧化后处理工艺;第二篇是镁及镁合金表面强化技术,介绍了镁及镁合金的特性、应用与表面强化前处理技术,镁及镁合金的化学转化、阳极氧化、微弧氧化、化学镀、电镀和其他表面强化技术。
本书可供表面处理、腐蚀与防护、电化学工程等领域的工程技术人员和生产技术人员使用和参考,也可供大中专院校有关专业的师生使用及参考。
表面强韧化处理可以赋予轻合金优异的表面性能,弥补材料的先天不足。本书作者多年来在哈尔滨工业大学一直从事轻合金表面处理方面的科研与教学工作,汇集了多年的成果,提供了多个原创性处理工艺,实践指导价值大。
铝合金有许多种,其中铝镁合金(也包括钝铝)可以通过两种抛光来使其发亮,这三种抛光方法是化学抛光、电抛光、机械光。如果先用机械抛光,再进行化学抛光或电抛光,可达达到既光又亮,高钝度的铝镁合金可以达到镜面...
铝元素是地壳中含量最丰富的金属元素,含量高于7%。铝原子序数为13,原子量为26.98,原子体积为(立方厘米/摩尔):10.0,面心立方结构,熔点660℃,密度2.702,地壳中含量(ppm)...
热镀锌产品主要利用锌在腐蚀性环境中在表面能够形成耐腐蚀性良好的薄膜的特性,来保护锌层本身和基板,从而大大延长钢材的使用寿命。其他金属很难形成致密氧化层。
第一篇铝及铝合金表面强化技术
第一章铝及铝合金的特性及应用2
第一节铝及铝合金的特性2
一、变形铝合金3
二、铸造铝合金5
第二节铝及铝合金的应用5
第三节铝及铝合金的腐蚀及表面强化技术6
一、铝及铝合金的腐蚀特点6
二、铝及铝合金的表面强化技术11
参考文献15
第二章铝及铝合金表面强化前处理17
第一节粗糙表面的整平17
一、喷砂和喷丸17
二、磨光和机械抛光23
第二节脱脂27
一、有机溶剂脱脂28
二、化学脱脂29
三、电化学脱脂32
四、超声波脱脂34
五、乳化液脱脂35
第三节浸锌和锌镍合金35
一、有氰浸锌36
二、无氰浸锌37
参考文献40
第三章铝及铝合金化学氧化处理42
第一节概述42
第二节六价铬化学氧化工艺43
一、铬酸盐处理44
二、磷铬酸盐处理45
第三节无铬化学氧化工艺46
一、磷酸盐处理47
二、硅烷处理50
三、稀土盐处理53
四、分子自组装处理55
参考文献58
第四章铝及铝合金阳极氧化处理62
第一节概述62
一、变形铝合金62
二、铸造铝合金63
第二节阳极氧化原理64
一、阳极氧化膜的结构65
二、阳极氧化膜的生长机理66
第三节硫酸阳极氧化工艺67
一、硫酸阳极氧化规范67
二、硫酸阳极氧化工艺参数的影响68
第四节硬质阳极氧化工艺70
一、硬质阳极氧化概述70
二、硬质阳极氧化工艺参数的影响73
第五节其他阳极氧化工艺75
一、瓷质阳极氧化工艺75
二、草酸阳极氧化工艺77
三、铬酸阳极氧化工艺78
四、有机酸硬质阳极氧化工艺79
参考文献80
第五章铝及铝合金微弧氧化处理83
第一节概述83
第二节微弧氧化原理85
一、微弧氧化的生长过程85
二、微弧氧化的生长模型86
第三节微弧氧化工艺88
一、微弧氧化预处理工艺88
二、微弧氧化制备工艺88
第四节微弧氧化影响因素90
一、合金材料及表面状态的影响90
二、电解质溶液及其组分的影响91
三、电流密度及氧化电压的影响92
四、温度与搅拌的影响93
五、微弧氧化时间的影响93
六、阴极材料、挂具及极间距的影响94
七、微弧氧化的能量参数控制94
八、膜层的后处理95
参考文献96
第六章铝及铝合金化学镀处理98
第一节化学镀镍工艺99
一、化学镀镍原理99
二、铝合金化学镀镍工艺100
三、高温化学镀镍工艺及配制方法104
四、中低温化学镀镍工艺105
五、镀液各成分的作用106
六、镀液工艺条件的影响107
第二节化学镀钴工艺107
一、化学镀钴工艺及配制方法108
二、镀液各成分的作用及影响因素110
参考文献110
第七章铝及铝合金阳极氧化后处理113
第一节高温封闭工艺113
一、沸水封闭113
二、水蒸气封闭114
第二节重铬酸盐和镍钴盐封闭115
一、重铬酸盐封闭115
二、镍盐和钴盐封闭116
第三节常温封闭工艺117
一、常温封闭原理117
二、常温封闭工艺要求118
第四节绿色封闭工艺119
一、溶胶封闭119
二、有机物封闭120
三、微波水合封闭121
第五节其他封闭工艺122
一、稀土盐封闭122
二、乙酸盐封闭124
三、磷酸盐封闭124
四、氟钛酸盐封闭124
五、复合方法封闭125
参考文献125
第二篇镁及镁合金表面强化技术
第八章镁及镁合金的特性及应用129
第一节镁及镁合金的特性129
一、镁及镁合金的物理、化学性质129
二、镁合金的分类130
三、合金元素对镁合金性能的影响131
第二节镁及镁合金的应用133
一、镁合金在航空航天方面的应用133
二、镁合金在汽车领域的应用134
三、镁合金在电子通信行业中的应用134
四、镁合金在医疗领域中的应用135
五、镁合金在军事领域中的应用135
六、镁合金在其他领域中的应用136
七、镁合金应用发展趋势136
第三节镁及镁合金的腐蚀及表面强化技术136
一、镁及镁合金的腐蚀特点137
二、镁合金的表面强化技术139
参考文献143
第九章镁及镁合金表面强化前处理145
第一节粗糙表面的整平145
一、喷砂和喷丸146
二、磨光和机械抛光146
第二节脱脂147
一、有机溶剂脱脂148
二、化学脱脂和电化学脱脂148
三、超声波脱脂150
四、乳化液脱脂151
第三节浸蚀151
参考文献153
第十章镁及镁合金化学转化处理及阳极氧化处理155
第一节镁及镁合金化学转化处理155
一、铬酸盐化学转化处理155
二、磷酸盐化学转化处理157
三、磷酸盐-高锰酸盐化学转化处理160
四、稀土盐化学转化处理162
五、锡酸盐化学转化处理165
六、钼酸盐化学转化处理167
七、植酸化学转化处理169
第二节镁及镁合金阳极氧化处理171
一、概述171
二、镁合金传统阳极氧化工艺172
三、镁合金环保阳极氧化工艺174
四、阳极氧化膜的形成过程及组成177
五、阳极氧化膜的封孔179
参考文献181
第十一章镁及镁合金微弧氧化处理185
第一节镁及镁合金微弧氧化技术185
一、微弧氧化技术发展历史185
二、氧化膜的生长机理及膜层性能185
三、微弧氧化电源形式187
四、电解液体系及添加剂188
五、存在的问题及未来发展190
第二节镁及镁合金的微弧氧化工艺及后处理190
一、镁合金微弧氧化工艺190
二、溶液组成和工艺参数的影响191
三、镁合金微弧氧化着色工艺192
四、镁及镁合金微弧氧化封孔处理194
参考文献198
第十二章镁及镁合金化学镀、电镀处理201
第一节镁及镁合金镀前处理工艺201
一、酸洗及活化201
二、预制中间层207
第二节镁合金化学镀镍工艺215
一、镁合金化学镀镍镀液成分及工艺参数的影响216
二、化学镀三元合金和复合镀224
三、镁合金化学镀镍成核机制的初步研究224
第三节电镀工艺228
一、电镀铜229
二、电镀锌230
三、电镀镍231
四、电镀铜/镍/铬组合镀层232
参考文献233
第十三章镁及镁合金其他表面强化技术237
第一节镁合金表面超疏水膜层237
一、水热法238
二、化学刻蚀法238
三、沉积法239
四、模板法240
第二节镁合金表面气相沉积241
一、物理气相沉积242
二、化学气相沉积243
第三节激光表面处理245
一、激光表面重熔246
二、激光表面合金化247
三、激光熔覆247
第四节离子注入表面改性249
一、离子注入原理249
二、离子注入在镁合金中的应用250
第五节表面喷涂252
一、热喷涂253
二、冷喷涂254
参考文献256
镁合金表面铝化及其合金涂层研究现状
总结了国内外镁合金表面铝化及其合金涂层研究现状,分析了镁合金表面铝化及其涂层防护特点,介绍了渗铝法、磁控溅射法、冷喷涂和热喷涂法制备研究铝及其涂层的制备工艺及研究成果。
镁合金表面锌铝合金冷喷涂层性能的研究
利用冷喷涂表面处理技术,将锌铝合金(ZA20)粉末喷涂到镁合金(AK63)的表面。采用OM,EMP和EDX等试验方法研究了冷喷涂层与镁合金界面的微观组织,并对冷喷涂前后试样分别进行了硬度试验、结合强度试验、磨损试验及腐蚀试验。结果表明,基体与涂层之间未发生扩散,界面处无裂纹、孔洞和分层等缺陷,结合良好;涂层的硬度远远高于基体,是基体的近3倍;冷喷涂处理后的镁合金无论是在干摩擦条件下还是在有润滑油条件下都比基体镁合金具有更好的耐磨性;经冷喷涂处理后的试样自腐蚀电位(-0.26V)远高于基体镁合金(-1.62V),腐蚀电流比镁合金低2~3个数量级,冷喷涂处理后试样的耐蚀性好于基体镁合金。
本书按表面强化层形成的物理化学过程对表面强化技术进行分类,形成了表面强化技术的系统化与科学体系。重点阐述了水溶液沉积、固态相变等。
第1章绪论1
11表面工程学科体系1
111表面工程的功能1
112表面强化技术是表面工程的核心内容3
113表面强化技术的分类4
114强化层的性能取决于成分与结构6
115材料物理基础和表面物理化学是表面工程的基础理论6
116磨损理论、腐蚀理论和断裂理论是表面工程的相关理论8
12表面预处理8
121除油8
122除锈9
123机械法清理10
13涂层的机械加工11
131涂层的切削加工11
132涂层的磨削加工11
14表面分析技术11
141显微镜12
142表面成分和原子状态分析14
143表面晶体结构分析16
15表面层性能测试与检验17
151层(膜)的外观检查17
152层(膜)的厚度测量17
153硬度测量19
参考文献20
第2章表面熔融强化21
21基本理论21
211熔体的结晶过程21
212熔体非晶化过程22
213表面熔融强化的分类23
22堆焊23
221概述23
222电弧堆焊24
223埋弧堆焊26
224等离子弧堆焊30
225气体保护自动堆焊34
226氧乙炔焰堆焊37
227电渣堆焊38
228堆焊合金39
23热喷涂40
231基本原理40
232火焰喷涂42
233电弧喷涂(ARC)44
234等离子弧喷涂44
235激光喷涂46
236热喷涂材料49
237热喷涂应用54
24热熔结55
241基本理论55
242真空熔结56
243激光熔凝57
244电子束熔凝59
25热镀60
251概述60
252热镀锌62
253热镀铝65
254热镀锡68
255热镀铅锡69
26电火花表面强化70
261电火花表面强化及其原理70
262电火花强化层的组织与性能72
263电火花强化工艺73
264电火花强化的应用75
27铸渗77
271铸渗及其原理77
272铸渗工艺79
273铸渗在耐磨方面的应用80
28自蔓延高温合成陶瓷涂层83
281基本原理83
282合成Al2O3复合陶瓷钢管84
29搪瓷85
291搪瓷及其基本原理85
292搪瓷工艺88
293搪瓷工艺流程93
294搪瓷及其应用97
210陶瓷上釉103
2101陶瓷103
2102上釉105
2103上釉工艺112
参考文献114
第3章气相沉积技术116
31概述116
311气相沉积及分类116
312气相沉积的物理基础117
313气相沉积层的组织结构118
32物理气相沉积(PVD)119
321真空蒸发镀膜(蒸镀)119
322溅射镀膜121
323离子镀124
33化学气相沉积128
331化学气相沉积及分类128
332常压化学气相沉积装置128
34等离子化学气相沉积(PCVD)131
341基本原理131
342PCVD沉积装置132
35气相沉积的应用134
351耐磨膜134
352润滑膜135
353防蚀膜136
参考文献136
第4章水溶液沉积表面强化138
41概述138
42电镀139
421电镀的基本原理139
422电镀工艺145
43电刷镀159
431刷镀的基本原理159
432刷镀液162
433刷镀工艺164
434刷镀的应用166
44化学镀169
441基本原理169
442化学镀镍及其合金170
443化学镀铜173
444化学镀其他合金173
445复合化学镀173
45转化膜175
451基本原理175
452化学转化膜176
453电化学转化膜185
46金属表面着色194
461引言194
462不锈钢着色194
463铜及其合金着色195
464锌层着色196
465其他金属着色196
47溶胶凝胶镀膜196
471引言196
472溶胶凝胶的基本原理197
473溶胶凝胶法镀膜工艺200
474溶胶凝胶镀膜的应用201
参考文献205
第5章表面固态相变强化——表面淬火207
51基本原理207
52较高能量密度加热表面淬火208
521感应加热表面淬火208
522快速加热表面淬火214
53高能量密度加热表面淬火217
531激光加热表面淬火218
532电子束加热表面淬火222
533等离子弧加热表面淬火224
534其他高能量密度加热表面淬火228
参考文献230
第6章固态扩渗表面强化——化学热处理232
61概述232
611化学热处理的基本原理232
612化学热处理的渗层结构233
613化学热处理的分类及目的234
62提高疲劳强度及耐磨性的化学热处理237
621渗氮237
622氮碳共渗246
623渗碳250
624碳氮共渗259
63提高耐磨性的化学热处理261
631渗硼263
632渗钒和渗其他碳化物形成元素266
633以硼为主的共渗268
64减磨的化学热处理269
641硫氮共渗269
642蒸气处理270
643石墨化渗层270
644镀渗合金层270
65提高耐蚀性的化学热处理271
651渗铬271
652渗硅275
653渗锌276
66提高抗高温氧化的化学热处理276
661渗铝277
662以铬、铝为主的共渗279
参考文献281
第7章表面粉末冶金强化283
71引言283
72轧制烧结表面冶金强化284
73电接触触热焊涂层285
731基本原理285
732电接触触热焊工艺与性能288
733电接触强化的应用292
参考文献294
第8章表面形变强化295
81基本原理295
811概述295
812表面喷丸与滚压、孔挤压强化原理296
82喷丸强化301
821喷丸强化用设备及弹丸301
822喷丸工艺310
823喷丸强化的应用313
83表面滚压和孔挤压强化320
831滚压和孔挤压强化用设备320
832滚压和孔挤压强化321
833滚压、挤压强化的应用321
84机械镀323
841机械镀的分类324
842机械镀镀层形成机理324
843机械镀用设备325
844机械镀工艺326
845机械镀的应用328
参考文献329
第9章离子注入与冲击硬化330
91基本理论330
911离子注入特点330
912发展概况330
913离子注入的物理基础331
914离子注入层的组织结构336
92离子注入装置 340
921离子源340
922加速器342
923质量分析器342
924聚焦、偏转和扫描343
925靶室344
93离子注入工艺344
931材料表面强化用离子注入344
932离子注入工艺345
94离子注入的应用346
941提高表面硬度346
942提高耐磨性347
943提高疲劳性能350
944提高耐蚀性351
945提高抗高温氧化性354
946离子注入在半导体方面的应用356
947离子注入应用于其他材料的表面强化358
参考文献358
第10章化学粘接涂层359
101概论359
102涂料涂层 359
1021涂料的组成359
1022涂料的成膜过程368
1023涂料的分类和命名370
1024涂装方法371
1025防锈和防腐蚀涂料375
1026装饰性涂料383
1027功能性涂料386
1028高固体分涂料391
1029水溶性涂料391
10210非水分散型涂料392
10211防腐蚀涂装实例393
103塑料涂层395
1031引言395
1032粉末涂料的种类396
1033涂塑方法401
1034涂塑的应用405
参考文献410
《镁合金与铝合金阳极材料》介绍了化学电源用镁合金和铝合金阳极材料的发展和应用,分析了合金元素和第二相对镁、铝阳极材料的作用机制,探讨了塑性变形和热处理等制备工艺对镁、铝阳*材料显微组织和性能的影响,揭示了镁、铝阳极材料的腐蚀电化学行为,分析了环境因素的影响。书中涵盖的内容对高性能镁合金和铝合金阳极材料的制备具有重要的参考价值和借鉴意义。
《镁合金与铝合金阳极材料》内容丰富,数据翔实,结构严谨,可读性强,可作为材料科学和电化学相关专业教学或参考用书,也可供从事镁合金和铝合金阳极材料研究、开发和生产的科技人员参考。