表面涂層與處理

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理2 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理3一、表面分析一、表面分析材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理4 二、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理5（1）透射式電子顯微鏡（）透射式電子顯微鏡（TEM） 電子被加速到電子被加速到100kev時(shí)，其波長僅為時(shí)，其波長僅為0.37nm，為可見光的十，為可見光的十萬分之一左右，因此用電子束。成像，分辨本領(lǐng)大大提高。萬分之一左右，因此用電子束。成

2、像，分辨本領(lǐng)大大提高?，F(xiàn)在電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)可高達(dá)現(xiàn)在電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)可高達(dá)0.2nm。（2）掃描電子顯微鏡）掃描電子顯微鏡(SEM) 掃描電子顯微鏡是掃描電子顯微鏡是1965年發(fā)明的較現(xiàn)代的細(xì)胞生物學(xué)研年發(fā)明的較現(xiàn)代的細(xì)胞生物學(xué)研究工具，主要是利用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形究工具，主要是利用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形態(tài)，態(tài)，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。二次作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個(gè)像是

3、在樣品被掃電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個(gè)像是在樣品被掃描時(shí)按時(shí)序建立起來的，即使用逐點(diǎn)成像的方法獲得放大像。描時(shí)按時(shí)序建立起來的，即使用逐點(diǎn)成像的方法獲得放大像。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理6（3）掃描隧道顯微鏡（）掃描隧道顯微鏡（STM） 它作為一種掃描探針顯微術(shù)工具，掃描隧道顯微鏡可以讓它作為一種掃描探針顯微術(shù)工具，掃描隧道顯微鏡可以讓科學(xué)家觀察和定位單個(gè)原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡科學(xué)家觀察和定位單個(gè)原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的分辨率。此外，掃描隧道顯微鏡在低溫下（更加高的分辨率。此外，掃描隧道顯微鏡在低溫下

4、（4K）可以）可以利用探針尖端精確操利用探針尖端精確操 縱原子，因此它在納米科技既是重要的測縱原子，因此它在納米科技既是重要的測量工具又是加工工具。量工具又是加工工具。（4）原子力顯微鏡）原子力顯微鏡(AFM) 根據(jù)掃描隧道顯微鏡的原理設(shè)計(jì)的高速拍攝三維圖像的顯根據(jù)掃描隧道顯微鏡的原理設(shè)計(jì)的高速拍攝三維圖像的顯微鏡。可觀察大分子在體內(nèi)的活動(dòng)變化。微鏡?？捎^察大分子在體內(nèi)的活動(dòng)變化。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理7(5)掃描透射電鏡（掃描透射電鏡（STEM）和分析電子顯微鏡（）和分析電子顯微鏡（AEM） 將掃描電子技術(shù)應(yīng)用到透射電子顯微鏡形成了

5、掃描將掃描電子技術(shù)應(yīng)用到透射電子顯微鏡形成了掃描透射電鏡，在此基礎(chǔ)上結(jié)合能量分析和各種能譜儀就構(gòu)透射電鏡，在此基礎(chǔ)上結(jié)合能量分析和各種能譜儀就構(gòu)成了分析電子顯微鏡。成了分析電子顯微鏡。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理82、衍射分析方法、衍射分析方法衍射分析方法是以結(jié)構(gòu)分析為目的的分析方法。衍射分析方法是以結(jié)構(gòu)分析為目的的分析方法。（1）X射線衍射（射線衍射（XD）用用X射線衍射分析已知化學(xué)組成物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，可用射線衍射分析已知化學(xué)組成物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，可用X射線衍射峰的掠射角，求出晶面間距，對(duì)照射線衍射峰的掠射角，求出晶面間距，對(duì)照PDF卡，

6、分析卡，分析出被測物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。出被測物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。（2）電子衍射（）電子衍射（ED）電子衍射技術(shù)能使電子衍射技術(shù)能使X射線射入固體較深，一般用于三維晶體射線射入固體較深，一般用于三維晶體和表面結(jié)構(gòu)分析。和表面結(jié)構(gòu)分析。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理93、X射線光譜儀和電子探針射線光譜儀和電子探針（1）X射線光譜儀射線光譜儀在在X射線分析儀器中，除了主要用于晶體結(jié)構(gòu)分析的射線分析儀器中，除了主要用于晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線射線衍射儀之外，還有用于成分分析的衍射儀之外，還有用于成分分析的X射線熒光分析儀。所謂射線熒光分析儀。所謂X射線熒光分析儀就

7、是用射線熒光分析儀就是用X射線作為一種外來能量打擊樣品，射線作為一種外來能量打擊樣品，使試樣產(chǎn)生波長大于入射使試樣產(chǎn)生波長大于入射X射線的特征射線的特征X射線，而后經(jīng)分光射線，而后經(jīng)分光作定性和定量分析。作定性和定量分析。（2）電子探針）電子探針電子探針具有分析區(qū)域小，靈敏度高，可直接觀察選區(qū)，電子探針具有分析區(qū)域小，靈敏度高，可直接觀察選區(qū)，制樣方便，不損壞試樣以及可作多重分析等特點(diǎn)，是一種有制樣方便，不損壞試樣以及可作多重分析等特點(diǎn)，是一種有力的分析工具。力的分析工具。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理104、電子能譜分析方法、電子能譜分析方法

8、（1）俄歇電子能譜分析儀（）俄歇電子能譜分析儀（AES）俄歇電子能譜分析儀主要用于固體表面幾個(gè)原子層內(nèi)的成分俄歇電子能譜分析儀主要用于固體表面幾個(gè)原子層內(nèi)的成分、幾何結(jié)構(gòu)和價(jià)態(tài)的分析。分析靈敏度高，數(shù)據(jù)收集速度快、幾何結(jié)構(gòu)和價(jià)態(tài)的分析。分析靈敏度高，數(shù)據(jù)收集速度快，能測出，能測出He以后的所有元素，目前已成為表面分析領(lǐng)域中應(yīng)以后的所有元素，目前已成為表面分析領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的工具之一。用最廣泛的工具之一。（2）光電子能譜）光電子能譜以一定能量的以一定能量的X射線和光照射固體表面時(shí)，被束縛于原子各射線和光照射固體表面時(shí)，被束縛于原子各種深度的量子化能級(jí)上的電子被激發(fā)而產(chǎn)生光電子發(fā)射。所種深度的量

9、子化能級(jí)上的電子被激發(fā)而產(chǎn)生光電子發(fā)射。所發(fā)射電子的動(dòng)能隨電子原所在能級(jí)的不同而異，形成所謂光發(fā)射電子的動(dòng)能隨電子原所在能級(jí)的不同而異，形成所謂光電子能譜。電子能譜。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理115、二次離子質(zhì)譜分析（、二次離子質(zhì)譜分析（SIMS）當(dāng)一束加速的離子束轟擊真空中的待分析樣品表面時(shí)，會(huì)當(dāng)一束加速的離子束轟擊真空中的待分析樣品表面時(shí)，會(huì)引起表面的原子或分子濺射，其中帶電離子稱為二次離子。引起表面的原子或分子濺射，其中帶電離子稱為二次離子。將二次離子按質(zhì)荷比分開并采用探測器將其記錄，便得到將二次離子按質(zhì)荷比分開并采用探測器將其記錄，

10、便得到二次離子強(qiáng)度按質(zhì)量分布的二次離子質(zhì)譜。可鑒別包括氫二次離子強(qiáng)度按質(zhì)量分布的二次離子質(zhì)譜?？设b別包括氫在內(nèi)的所有元素。在內(nèi)的所有元素。6、紅外吸收光譜和拉曼光譜、紅外吸收光譜和拉曼光譜紅外吸收光譜和拉曼光譜的測定是基于分子振動(dòng)的的振動(dòng)譜。紅外吸收光譜和拉曼光譜的測定是基于分子振動(dòng)的的振動(dòng)譜。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理12三、表面性能檢測三、表面性能檢測1、表面外觀質(zhì)量檢測、表面外觀質(zhì)量檢測(1)、表面缺陷檢測、表面缺陷檢測主要方法為目測法，有時(shí)也用低倍放大鏡進(jìn)行檢測。主要方法為目測法，有時(shí)也用低倍放大鏡進(jìn)行檢測。(2)、粗糙度檢測、粗糙

11、度檢測表面粗糙度是指表面微觀不平整高度的算術(shù)平均值。表面粗糙度是指表面微觀不平整高度的算術(shù)平均值。通常采用表面粗糙度檢測的方法有，比較法，針描法和光通常采用表面粗糙度檢測的方法有，比較法，針描法和光學(xué)法及光反射法等學(xué)法及光反射法等(3)、光亮度檢測、光亮度檢測是指一定照度和角度的入射光作用下，表面反射光的比率是指一定照度和角度的入射光作用下，表面反射光的比率或強(qiáng)度。或強(qiáng)度。（1）目測經(jīng)驗(yàn)評(píng)定法）目測經(jīng)驗(yàn)評(píng)定法（2）樣板對(duì)照法）樣板對(duì)照法（3）光度計(jì)測量方法）光度計(jì)測量方法材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理132、覆蓋層厚度測量、覆蓋層厚度測量（1）

12、庫侖測量法）庫侖測量法主要利用電解裝置將作為陽極的覆蓋層從基體上溶解出來，測主要利用電解裝置將作為陽極的覆蓋層從基體上溶解出來，測量溶解過程所消耗的電量。量溶解過程所消耗的電量。（2）磁性法測厚）磁性法測厚主要用于測量磁性基體上的各種非磁性覆蓋層的厚度，也可以主要用于測量磁性基體上的各種非磁性覆蓋層的厚度，也可以測定非磁性基體上的磁性覆蓋層厚度。測定非磁性基體上的磁性覆蓋層厚度。（3）渦流法測厚）渦流法測厚利用交流磁場在被測導(dǎo)電物體中感應(yīng)產(chǎn)生的渦流效應(yīng)進(jìn)行厚度利用交流磁場在被測導(dǎo)電物體中感應(yīng)產(chǎn)生的渦流效應(yīng)進(jìn)行厚度測量的一種方法。測量的一種方法。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-

13、21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理143 3、覆蓋層結(jié)合力測量、覆蓋層結(jié)合力測量覆蓋層結(jié)合力指層與集體之間的黏結(jié)強(qiáng)度。覆蓋層結(jié)合力指層與集體之間的黏結(jié)強(qiáng)度。覆蓋層結(jié)合力的評(píng)價(jià)有定性和定量兩種方法，定性方法是覆蓋層結(jié)合力的評(píng)價(jià)有定性和定量兩種方法，定性方法是以覆蓋層受力后是否起泡或從基體表面剝離來判斷質(zhì)量是以覆蓋層受力后是否起泡或從基體表面剝離來判斷質(zhì)量是否合格。定量法是測量覆蓋層從基體上連續(xù)剝離所需的最否合格。定量法是測量覆蓋層從基體上連續(xù)剝離所需的最小載荷（如劃痕法）?；蚴菧y量單位面積覆蓋層從基體表小載荷（如劃痕法）。或是測量單位面積覆蓋層從基體表面剝離所需的力，并稱該數(shù)值為覆蓋層的結(jié)合強(qiáng)度（如

14、拉面剝離所需的力，并稱該數(shù)值為覆蓋層的結(jié)合強(qiáng)度（如拉伸法）。伸法）。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理154、覆蓋層硬度測試、覆蓋層硬度測試（1）顯微硬度測試）顯微硬度測試顯微硬度測試是在顯微鏡下進(jìn)行的低負(fù)荷（顯微硬度測試是在顯微鏡下進(jìn)行的低負(fù)荷（200g）壓入式的）壓入式的硬度試驗(yàn)方法。硬度試驗(yàn)方法。（2）洛氏硬度測試）洛氏硬度測試先施加初載荷將壓頭壓入試樣，然后根據(jù)需要選擇主載荷，將先施加初載荷將壓頭壓入試樣，然后根據(jù)需要選擇主載荷，將壓頭壓入試樣并保持一定時(shí)間。在卸除主載荷保留預(yù)載荷的條件壓頭壓入試樣并保持一定時(shí)間。在卸除主載荷保留預(yù)載荷的條

15、件下測量壓頭壓入試樣表面的深度，經(jīng)過計(jì)算得到洛氏硬度值。下測量壓頭壓入試樣表面的深度，經(jīng)過計(jì)算得到洛氏硬度值。（3）維氏硬度測試）維氏硬度測試采用錐面夾角為采用錐面夾角為136的金剛石四方椎體，根據(jù)單位壓痕陷凹面積的金剛石四方椎體，根據(jù)單位壓痕陷凹面積上承受的試驗(yàn)力，即應(yīng)力值作為硬度值的計(jì)算指標(biāo)。上承受的試驗(yàn)力，即應(yīng)力值作為硬度值的計(jì)算指標(biāo)。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理165、覆蓋層孔隙率檢測、覆蓋層孔隙率檢測孔隙率指試樣中孔隙體積所占比率，可通過某物體的視密度孔隙率指試樣中孔隙體積所占比率，可通過某物體的視密度與其真密度的比值求得，它是試驗(yàn)

16、物體致密程度的量度。與其真密度的比值求得，它是試驗(yàn)物體致密程度的量度。測量方法有：測量方法有：（1）物理方法）物理方法包括浮力法、直接稱重法。包括浮力法、直接稱重法。（2）化學(xué)法）化學(xué)法包括貼濾紙法、涂膏法和浸漬法，這類方法是將含有指示劑的包括貼濾紙法、涂膏法和浸漬法，這類方法是將含有指示劑的試驗(yàn)溶液通過覆蓋層的空隙將基體腐蝕，腐蝕后產(chǎn)生的離子透試驗(yàn)溶液通過覆蓋層的空隙將基體腐蝕，腐蝕后產(chǎn)生的離子透過覆蓋層孔隙并由指示劑在覆蓋層表面顯色指示，然后以單位過覆蓋層孔隙并由指示劑在覆蓋層表面顯色指示，然后以單位面積顯示的孔隙點(diǎn)數(shù)作為覆蓋層孔隙度的量度。面積顯示的孔隙點(diǎn)數(shù)作為覆蓋層孔隙度的量度。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理17四、鋁合金表面處理技術(shù)四、鋁合金表面處理技術(shù) 鋁合金表面處理的目的是為了給各種鋁合金工件提供一鋁合金表面處理的目的是為了給各種鋁合金工件提供一個(gè)功能或裝飾的表面，以滿足產(chǎn)品的某些特殊功能或提供一個(gè)功能或裝飾的表面，以滿足產(chǎn)品的某些特殊功能或提供一個(gè)精美的外觀。個(gè)精美的外觀。鋁及鋁合金的材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理18材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-21材料工程基礎(chǔ)表面涂層與處理19材料科