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，機械工業(yè)部武漢材料保護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)、腐蝕防護與防腐工程設(shè)計和表面工程技術(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。可供機械、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，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。淋少了不夠堅硬，淋多了又太硬易折斷。可以說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行分析、研究證實，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?？梢哉J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。專家們認為這是我國鍍錫最早的記載。有的專家認為，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)濟發(fā)展和滿足生活需要作出了重要貢獻。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和各種新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，不但對各類機械，尤其對機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?；钴S、成果突出、與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合的領(lǐng)域。當(dāng)前，在基體界面特性、涂層（膜）的設(shè)計、形成和失效機理等基礎(chǔ)研究方面，為了進一步促進我國表面工程行業(yè)技術(shù)進步，推動國民經(jīng)濟有關(guān)部門的快速發(fā)展，機械工業(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)驗和展示國際發(fā)展趨勢，在內(nèi)容上力求先進、實用、全面、準(zhǔn)確，在編寫上力求簡明扼要、突出重點、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、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，管道、換熱器等腐蝕防護的設(shè)計與應(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，實踐性強。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)會副主席中國機械工程學(xué)會副理事長機械工業(yè)部機械科學(xué)研究院原院長孫大涌機械工業(yè)部武漢材料保護研究所李國英1997年9月

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