表面工程手冊

　　《表面工程手冊》是為了滿足廣大讀者要求，由機(jī)械工業(yè)出版社邀請全國50余名專家、教授編寫而成，該手冊由國家科協(xié)常務(wù)副主席孫大涌（教授級高工）任編輯委員會主任，中國工程院院士徐濱士作序，機(jī)械工業(yè)部武漢材料保護(hù)研究所教授級高工李國英任主編。該手冊共11篇74章，內(nèi)容包括：引論、表面精整及凈化、有機(jī)涂裝、熱噴涂（焊）、防銹封存包裝、化學(xué)熱處理、氣相沉積、高能束（激光束、電子束、離子束）、電鍍、轉(zhuǎn)化膜技術(shù)、表面涂（膜）層質(zhì)量檢測技術(shù)、腐蝕防護(hù)與防腐工程設(shè)計(jì)和表面工程技術(shù)摩擦學(xué)工業(yè)應(yīng)用等。附錄列出國內(nèi)現(xiàn)行的表面工程有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)目錄?？晒C(jī)械、材料、化工、冶金、船舶，鐵道和宇航等行業(yè)的工程技術(shù)人員、管理人員及有關(guān)大專院校師生參考。片斷：油脂不溶于水，生成肥皂后能溶于水而從被處理的表面上除去。非皂化油——不與堿起化學(xué)反應(yīng)的礦物油，如潤滑油、凡士林等。但可加入表面活性物質(zhì)如硅酸鈉，特別是表面活性劑如OP乳化劑等使非皂化油轉(zhuǎn)化為乳化液而除去。配制堿液清洗液常用材料有以下幾種：（1）氫氧化鈉（NaOH）又稱燒堿，屬強(qiáng)堿，主要與動植物油起皂化作用，但需加熱，對有色金屬有腐蝕作用，其水洗性也不好（即不易用水洗清）。（2）碳酸鈉（Na↓2CO↓3）稱純堿，能起皂化和軟化水作用，能維持溶液一定的堿度，堿性及對有色金屬的腐蝕性均比氫氧化鈉低，其水洗性也較差。（3）磷酸三鈉（Na↓3PO↓4）它具有良好的緩沖作用，0.5％的水溶液的pH值為11.8。磷酸三鈉具有一定的表面活性，可乳化和分散油污，對金屬有緩蝕作用。該材料亦可用其他磷酸鹽如磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉等代替。（4）硅酸鈉（Na↓2SiO↓3）俗稱水玻璃或泡花堿。由Na↓2O和SiO↓2結(jié)合而成，水玻璃的通式為：mNa↓2O·nSiO：，其中m/n為模數(shù)，模數(shù)改變時，水玻璃的性質(zhì)也改變，n愈高，模數(shù)愈低堿性愈強(qiáng)，去油時常用模數(shù)為1：1～1：3的水玻璃。水玻璃具有表面活性，能乳化和分散礦物油，對金屬有緩蝕作用。去油液中，堿性鹽，尤其是氫氧化鈉的濃度不宜過高，否則肥皂的溶解度和形成的乳化液穩(wěn)定性均下降，并對有色金屬產(chǎn)生腐蝕，因此對于不同的處理工藝，不同的材質(zhì)應(yīng)選擇不同的材料與配比。2.2堿液清洗液配方堿清洗液的類型很多，其成分大同小異，一些典型的配方、工藝條件及適用范圍見表1.2－1，電解除油液的配方與化學(xué)除油液配方相同，只是濃度稍稀，其配方和工藝條件見表1.2－2。3堿液清洗工藝方法3.1工藝方法分類及主要特點(diǎn)堿液清洗工藝按其操作方式不同分為浸潰法、噴淋法和滾筒法三種。（1）浸漬法即將工件沉浸于規(guī)定濃度和溫度的堿洗液中，直至去凈油污，這是目前應(yīng)用較為普遍的除油方法，此法又可分為普通浸漬法、電解法和超聲波法等。①普通浸漬法是將工件置于一定溫度和濃度的堿洗液中，依靠堿液的皂化、乳化等作用將油污去除。本法設(shè)備簡單、操作方便，最適用于形狀復(fù)雜的工件。浸漬法分固定式及通過式兩種，固定式槽內(nèi)設(shè)攪拌系統(tǒng)，通過式工件自身移動，其設(shè)備見圖1.2－1，均可提高脫脂效率。本書前言前言早在我國南北朝（公元420～589年）時，已有所謂“灌鋼技術(shù)”含義的文字記述↑㈠。明代科學(xué)家宋應(yīng)星著《天工開物》一書“錘鍛第十卷鋤鎛↑㈡一節(jié)中更作了具體說明。大意是，將熔化生鐵淋在熟鐵鋤坯的刃部，經(jīng)過淬火后，就變得剛而韌了。一把一斤重的鍬、鋤淋生鐵三錢。淋少了不夠堅(jiān)硬，淋多了又太硬易折斷?？梢哉f這是早期表面滲碳淬火工藝在農(nóng)具上的應(yīng)用，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起到了重要作用。我國華北、西北地區(qū)出土了許多古代青銅器飾物。經(jīng)專家們用現(xiàn)代微區(qū)分析方法對在內(nèi)蒙古、寧夏等地出土的春秋晚期（公元前6世紀(jì)至公元前4世紀(jì)末）的多件鄂爾多斯青銅器飾物表面富錫層進(jìn)行分析、研究證實(shí)，這些富錫層都是經(jīng)人工鍍錫處理的↑㈡。其中，單面鍍錫的應(yīng)是采用擦鍍法，雙面鍍錫的應(yīng)是采用熱浸法。可以認(rèn)為，至遲在春秋晚期，鍍錫技術(shù)在我國華北、西北地區(qū)已普遍應(yīng)用。在《詩經(jīng)·秦風(fēng)·小戌》中三處提到“鋈”↑㈣，鋈即是鍍。專家們認(rèn)為這是我國鍍錫最早的記載。有的專家認(rèn)為，我國西周時期（公元前11世紀(jì)到公元前771年）已有鍍錫工藝↑㈤。以上說明我國在表面處理技術(shù)上發(fā)展很早，在當(dāng)時水平很高，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足生活需要作出了重要貢獻(xiàn)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各種新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，不但對各類機(jī)械，尤其對機(jī)械零件的表面抵抗日益苛刻的服役條件的能力（防腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度以及在某些情況下表面應(yīng)具有特殊功能等）提出了愈來愈高的要求，同時也為各類表面處理技術(shù)的發(fā)展提供了很好的基礎(chǔ)和條件；另外，人們對各類生活用品的高性能、耐用度和裝飾性的要求也隨著生活水平的提高而不斷提高。正是這些要求和條件，極大地推動著表面處理技術(shù)的飛速發(fā)展，并逐步形成了當(dāng)前的表面工程學(xué)科和行業(yè)領(lǐng)域。表面工程可以概括為經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面鍍覆、表面改性或表面復(fù)合處理，改變固態(tài)金屬表面或非金屬表面的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、形態(tài)和（或）應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需要表面性能的系統(tǒng)工程。表面工程是工程科學(xué)技術(shù)諸領(lǐng)域中一個非常活躍、成果突出、與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合的領(lǐng)域。當(dāng)前，在基體界面特性、涂層（膜）的設(shè)計(jì)、形成和失效機(jī)理等基礎(chǔ)研究方面，為了進(jìn)一步促進(jìn)我國表面工程行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，推動國民經(jīng)濟(jì)有關(guān)部門的快速發(fā)展，機(jī)械工業(yè)出版社和我們邀請了我國表面工程專家、學(xué)者50余名，歷時8年，編寫了這本大型工具書《表面工程手冊》。本書以總結(jié)我國表面工程領(lǐng)域成功生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和重要科研成果為主，同時結(jié)合國情，吸收國外有關(guān)經(jīng)驗(yàn)和展示國際發(fā)展趨勢，在內(nèi)容上力求先進(jìn)、實(shí)用、全面、準(zhǔn)確，在編寫上力求簡明扼要、突出重點(diǎn)、查閱方便。本書主要讀者對象是表面工程領(lǐng)域的工程技術(shù)人員，也可供相鄰專業(yè)的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等有關(guān)人員及大專院校師生參考。手冊包括引論共11篇。引論概述了表面工程的含義、分類、技術(shù)基礎(chǔ)與發(fā)展趨勢；第1～7篇，系統(tǒng)介紹了表面調(diào)整凈化、有機(jī)涂裝、熱噴涂、防銹封存包裝、化學(xué)熱處理與新型表面改性、電鍍、化學(xué)鍍、轉(zhuǎn)化膜等表面處理技術(shù)的基礎(chǔ)理論、工藝方法、工藝材料、工藝裝備及質(zhì)量評價；第8篇綜合介紹涂（膜）層表面分析與物理性能檢測技術(shù)；第9篇介紹防腐工程技術(shù)，包括大型鋼結(jié)構(gòu)大氣、海洋腐蝕防護(hù)，管道、換熱器等腐蝕防護(hù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用；第10篇介紹表面工程摩擦學(xué)工業(yè)應(yīng)用，從摩擦學(xué)的角度，介紹表面涂（膜）層摩擦學(xué)特性評價及其應(yīng)用選擇。附錄介紹表面工程國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)目錄。表面工程是一個既古老又新穎的學(xué)科。它涉及面廣，發(fā)展迅速，實(shí)踐性強(qiáng)。全體編委和編寫人員雖辛勤努力工作，但限于水平，疏漏之處難免，懇請廣大讀者和專家們提出寶貴意見。我們希望本書經(jīng)過一段時間應(yīng)用后，再作修訂再版，期望能一版一版出下去，為表面工程行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和學(xué)科發(fā)展發(fā)揮更大作用。中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會副主席中國機(jī)械工程學(xué)會副理事長機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院原院長孫大涌機(jī)械工業(yè)部武漢材料保護(hù)研究所李國英1997年9月

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