A. 金屬表面的覆蓋層強化法有哪些
金屬表面滲層與覆蓋層金相組織圖譜"的書摘……二、氣相沉積層
氣相沉積是近年來發展最快的一種新技術，它分物理氣相沉積（PVD），和化學氣相沉積
（CVD），最近又發展了復合的物理化學氣相沉積（PCVD）。物理氣相沉積是利用真空蒸發、離
子濺射、離子鍍等方法沉積成膜；化學氣相沉積則是利用鍍層材料的揮發性化合物氣體分解
或化合的反應產物而沉積成膜；物理化學氣相沉積即等離子體加化學氣相沉積。採用這種方
法可以鍍金屬膜、合金膜、陶瓷膜或金剛石膜等。
目前在刀具、模具上用的最多的是沉積一層高硬度、高耐磨及抗腐蝕的TiC、TiN、Al↓2O↓3
或TiCN復合膜。這些鍍層均很薄，實用厚度一般只有3～7μm。而在一般機器零件上可達10～
20μm。TiN的硬度為1800～2000HV，呈金黃色；TiC的硬度為2500～3200HV，呈暗灰色；
Al↓2O↓3的硬度為3000HV，它們與基材之間均具有牢固的冶金結合。對於機械磨損（低速切削）
來說，抗磨順序依次是TiC＞TiCN＞TiN＞Al↓2O↓3，但對於熱磨損（如高速切削）其抗磨順序正
好相反。氣相沉積不僅可以提高刀具、模具、機件的使用壽命，而且還使產品獲得優美的外
觀色彩。
三、激光和電子束表面合金化層
激光和電子束作為熱源用於材料表面改性，是從70年代開始的。由於它們具有能量密度
高、加熱冷卻速度快、熱影響區小、零件改性效果好等高能速表面處理技術的一切優點，而
且又不需要在真空室內進行，操作比較靈活，故發展速度很快。激光和電子束表面改性技術
主要包括三種類型：即相變硬化處理，熔凝處理和表面合金化與塗敷，本書著重介紹表面合
金化處理及其覆蓋層組織。
激光和電子束表面合金化過程，實質上是一個表面冶金過程，即通過高密度能束與基材
表面塗層合金相互作用，使其發生物理冶金和化學變化，從而達到表面強化的目的。
目前用於鋼件表面合金化的元素和碳化物很多，歸納起來有W、Cr、Ni、Mo、Co、Ti、
Si、B及WC、Cr↓3C↓2、TiC等，可根據工件表面所要求的性能來選擇和確定。
鋼件表面經合金化後，其組織狀態按受熱條件不同分為合金化區，熱影響區（過熱）和基
材組織三部分。合金化區一般呈鑄態技晶狀組織，在馬氏體和殘留奧氏體基體上分布各種共
晶碳化物相，起到強化作用。熱影響區（包括擴散層）一般晶粒比較粗大，有的含Ni、Cr成分
比較高的擴散層，殘留奧氏體量多，馬氏體亦不易顯示，常呈一條白帶處於合金化層底部。總
之，採用激光表面強化技術可以在更寬的范圍內改變硬化層的結構與性能。
四、熱噴塗和噴焊層
熱噴塗和噴焊技術作為一種新的表面防護、維修和強化方法在近20年中得到了飛速的發
展。所謂熱噴塗就是利用某種熱源（氧乙炔火焰、電弧、等離子弧等）將欲噴塗的材料加熱，借
助氣流把熔化或半熔化的霧狀微粒通過噴嘴高速噴射到預先經過處理的工件表面上，形成附
著牢固的塗層。
熱噴塗和噴焊技術有一系列優點：
（1）工藝簡單，用氧乙炔火焰即可工作；
（2）選材范圍廣，噴塗材料可以任意配製，不受相圖限制、可用鑽基、鎳基、鐵基、銅
基自熔合金，也可用各種碳化物和氧化物陶瓷（WC、Cr↓3C↓2、TiC、Cr↓2O↓3、Al↓O↓3、TiO↓2等），或各種
高分子材料；
（3）實用性強，不僅可以用來維修、裝飾產品，而且還可用來製造不同性能的產品零件
（如耐磨、耐蝕、耐熱、抗振、隔熱、密封、潤滑、絕緣、導電、輻射等），因而得到廣泛的應用。
熱噴塗和噴焊層的組織取決於選用材料的成分和噴塗工藝。以上述自熔合金為例，它們
均含有許多金屬與非金屬元素，如C、B、Si、Cr、Fe、Ni、Co、Cu、W、Mo、Mn等，所以
噴焊後其覆蓋層的組織很復雜，相很多，形態各異，很難一一鑒別，只有採用彩色金相、電
子探針、能譜、X射線衍射等分析手段，進行綜合分析後才能分辨清楚，詳見第六章。
五、電鍍層
電鍍是金屬防腐的重要手段。近年來通過不斷的革新和開發，出現了許多新工藝和新方
法，如：特種電鍍（包括非晶態電鍍、非金屬電鍍、復合電鍍、合金電鍍、電刷鍍）；化學鍍（鎳－磷、
鎳－硼）；熱滲鍍（包括離子、氣體、液體、固體滲鍍）等。這些鍍層的出現，使鋼件表面抗腐蝕能
力明顯提高，同時，還賦予鋼件表面某種特殊功能（如提高耐磨性、導電性、磁性、高溫抗氧化
性等等）
電鍍過程一般來說，是一個電化學的氧化還原過程，即利用電解的方法使金屬的化合物
還原為金屬，沉積在金屬或非金屬製品表面，形成一層平滑而緻密的金屬覆蓋層。由於電鍍
層通常都是在低溫下通過電沉積的方式形成的（熱滲鍍除外），所以它與基體金屬之間沒有擴
散關系，因此也沒有擴散層，只有一條明顯而平直的分界線，故結合力不如其他工藝好。
第二節 金屬表面滲層和覆蓋層組織特點
金屬表面滲層和覆蓋層的組織具有組分特殊、合金相多、結構復雜、組織超細、層次多、
層薄等特點。
（1）組分特殊。表面處理（如激光合金化、熱噴塗、離子注入等）可使零件表面獲得整體材
料和一般熱處理方法很難、甚至無法得到的超濃度、超飽和固溶體，而且還可獲得各種合金
成分、陶瓷以及高分子材料層。
（2）合金相多。例如化學熱處理可以向金屬材料表面滲入多種合金元素，這些元素滲入
鋼件後，又與其中的碳或合金元素化合，形成各種各樣的固溶體和化合物相。再如激光表面
合金化層和熱噴焊層，它們都是用多種元素組成的合金粉末經過快速熔化和冷凝而成的，其
中的相組成非常復雜，一般都有3～4種以上，有的多達7～8種相。
（3）結構復雜。覆蓋層在特殊條件下可獲得微晶或非晶態結構，其中化合物的晶體結構
亦多種多樣，晶體形貌各異，有等軸晶，樹枝晶、包狀晶、柱狀晶等等。
（4）組織超細。
B. 表面改性方法
現今生產中，採用的礦物表面改性方法主要有離子交換、酸鹼處理、表面塗覆、表面化學包覆、沉澱反應包膜、膠囊化處理及機械化學改性等。
1.離子交換法
如膨潤土的鈉化，酸活性，有機化;沸石酸鹼活化等。
2.表面塗敷改性
塗敷改性是一種對礦物粉體表面進行簡單處理的方法。這是利用高聚物或樹脂等對粉體表面進行塗覆而達到表面改性的方法。表面塗敷改性方法可分為冷法和熱法兩種。如精密鑄造用的樹脂覆膜砂。
影響表面塗敷的主要因素有顆粒的形狀、比表面積、孔隙率、塗敷劑的種類及用量、塗敷處理工藝等。
3.表面化學包覆改性
這是利用表面化學方法，使有機物分子中的官能團在無機礦粒(填料或顏料)表面吸附或發生化學反應，使無機礦表面有機化，達到表面改性的方法。這是目前無機填料或顏料主要的表面改性處理方法。除利用表面官能團改性外，這種方法還包括利用游離基反應、螯合反應、溶膠吸附以及偶聯劑處理等進行表面改性。
表面化學包覆改性所用的表面改性劑種類很多，如硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、有機鉻偶聯劑、高級脂肪酸及其鹽、有機銨鹽及其他各種類型表面活性劑、磷酸酯、不飽和有機酸等，因此，選擇的范圍較大。具體選用時要綜合考慮粉體的表面性質、改性產品的用途、質量要求、處理工藝以及表面改性劑的成本等因素。
表面化學包覆改性一般在加熱高速混合機或捏合機、流態化床、研磨機等設備中進行。這是因為粉體的表面改性處理大多是在粉體物料中加入少量表面改性劑溶液進行的操作。如果在溶液中進行表面改性處理(如浸漬)，也可以在反應釜或反應罐中進行，處理完後再進行脫水乾燥。此外還可採用所謂「流體磨」對粉體進行表面改性處理。
影響無機粉體物料表面有機物化包覆改性的主要因素有:顆粒的表面性質;表面改性劑的種類、用量及用法;工藝設備及操作條件。
4.化學沉澱反應改性
這是通過無機化合物在顆粒表面進行沉澱反應，在顆粒表面形成一層或多層「包膜」，以達到改善粉體表面性質如光澤、著色力、遮蓋力、保色性、耐候性、耐熱性等目的的表面改性方法。
粉體的沉澱反應包膜改性大多採用濕法，即在分散的粉體水漿液中，加入所需的改性(包膜)劑，在適當的pH和溫度下，使無機改性劑以氫氧化物或水含氧化物的形式均勻沉澱在顆粒表面，形成一層或多層包膜，然後經過洗滌、脫水、乾燥、焙燒等工序，使該包膜牢固地固定在顆粒表面，從而達到改進粉體表面性能的目的。
這種用作粉體表面沉澱反應改性的無機物一般是金屬的氧化物、氫氧化物及其鹽類等。
表面沉澱反應改性一般在反應釜或反應罐中進行。影響沉澱反應改性效果的因素比較多，主要有漿液的pH、濃度、反應溫度和反應時間，顆粒的粒度、形狀以及後續處理工序中的洗滌、脫水、乾燥或焙燒等。
5.膠囊化處理
膠囊化處理是在粉體顆粒表面上覆蓋均質而且有一定厚度薄膜的一種表面改性方法。粉體的膠囊化改性指的是微小顆粒膠囊化。這種微小膠囊一般是1微米至幾百微米的微小殼體，這種殼體的壁膜(外殼、皮膜、保護膜)通常是連續又堅固的薄膜(其厚度從幾分之一微米到幾微米)。微小膠囊化處理不僅能制備無機－有機復合膠粒，還可利用其緩釋性將固體葯粉膠囊化。微小膠囊化改性的另一個特點，是能夠將液滴固體(膠囊)化。
6.機械化學改性
機械化學改性，是利用超細粉碎及其他強烈機械力作用，有目的地對礦物表面進行激活，在一定程度上改變礦粒表面的晶體結構、表面無定型化、化學吸附和反應活性(增加表面的活性點或活性基團)等。顯然，僅僅依靠機械激活作用進行表面改性目前還難以滿足應用領域對礦物表面物理化學性質的要求。但是機械化學作用激活了礦粒表面，可以提高礦粒與其他無機物或有機物的作用活性;新生表面上產生的游離基或離子可以引發苯乙烯、烯烴類進行聚合，形成聚合物接枝的填料。因此，如果在粉碎過程中添加表面活性劑及其他有機化合物，包括聚合物，那麼機械激活作用可以促進這些有機化合物分子在無機礦物粉體(如填料或顏料)表面的化學吸附或化學反應，達到邊產生新表面邊改性，即粒度減小和表面有機化雙重目的。此外，還可在一種無機非金屬礦物的粉碎過程中添加另一種無機物或金屬粉，使無機核心材料表麵包覆金屬粉或另一種無機物粉體，或進行機械化學反應生成新相。
能夠對粉體物料進行機械激活的粉碎設備主要有各種類型的磨機:球磨機、行星球磨、振動球磨、離心磨、攪拌球磨機、氣流磨及高速機械沖擊磨等。影響機械激活作用強弱的主要因素是:粉碎設備類型、機械力的作用方式、粉碎環境(干、濕、添加劑)、機械力的作用時間以及粉體的粒度大小或比表面積等。在添加助劑或表面改性劑的機械粉碎操作中，機械化學效應還與這些添加劑有關。
7.其他方法
如高能改性，即利用紫外線、γ射線、電暈放電和等離子體照射等方法對礦物表面進行處理。這些方法可以加強和引發表面攺性劑在粉體表面的反應，一般用於單體烯烴等在粉體表面的接枝聚合改性。這種方法效果較好，但是，高能改性方法技術復雜，成本較高，用得不多。
此外，還有化學氣相沉積(CVD)和物理沉積(PVD)等方法。
C. 常用的物理鍍膜方法有幾種
一.光學鍍膜材料（純度：99.9%-99.9999%）
1. 高純氧化物：
一氧化硅、SiO，二氧化鉿、HfO2，二硼化鉿，氯氧化鉿，二氧化鋯、ZrO2，二氧化鈦、TiO2，一氧化鈦、TiO，二氧化硅、SiO2，三氧化二鈦、Ti2O3，五氧化三鈦、Ti3O5，五氧化二鉭、Ta2O5，五氧化二鈮、Nb2O5，三氧化二鋁、Al2O3，三氧化二鈧、Sc2O3，三氧化二銦、In2O3，二鈦酸鐠、Pr(TiO3)2，二氧化鈰、CeO2，氧化鎂、MgO，三氧化鎢、WO3，氧化釤、Sm2O3，氧化釹、Nd2O3，氧化鉍、Bi2O3，氧化鐠、Pr6O11，氧化銻、Sb2O3，氧化釩、V2O5，氧化鎳、NiO，氧化鋅、ZnO，氧化鐵、Fe2O3，氧化鉻、Cr2O3，氧化銅、CuO等。
2. 高純氟化物：
氟化鎂、MgF2，氟化鐿、YbF3，氟化釔、LaF3，氟化鏑、DyF3，氟化釹、NdF3，氟化鉺、ErF3，氟化鉀、KF，氟化鍶、SrF3，氟化釤、SmF3，氟化鈉、NaF，氟化鋇、BaF2，氟化鈰、CeF3，氟化鉛等。
4. 混合料：
氧化鋯氧化鈦混合料，氧化鋯氧化鉭混合料，氧化鈦氧化鉭混合料，氧化鋯氧化釔混合料，氧化鈦氧化鈮混合料，氧化鋯氧化鋁混合料，氧化鎂氧化鋁混合料，氧化銦氧化錫混合料，氧化錫氧化銦混合料，氟化鈰氟化鈣混合料等混合料
3. 高純金屬類：
高純鋁,高純鋁絲，高純鋁粒，高純鋁片，高純鋁柱，高純鉻粒，高純鉻粉，鉻條，高純金絲，高純金片，高純金，高純金粒，高純銀絲，高純銀粒，高純銀,高純銀片，高純鉑絲，高純鉿粉，高純鉿絲，高純鉿粒，高純鎢粒，高純鉬粒，高純單晶硅，高純多晶硅，高純鍺粒，,高純錳粒，高純鈷，高純鈷粒，高純鉬，高純鉬片，高純鈮，高純錫粒，高純錫絲，高純鎢粒，高純鋅粒，高純釩粒，高純鐵粒，高純鐵粉，海面鈦,高純鋯絲，高純鋯，海綿鋯,碘化鋯,高純鋯粒，高純鋯塊，高純碲粒，高純鍺粒， 高純鈦片，高純鈦粒，高純鎳，高純鎳絲，高純鎳片，高純鎳柱，高純鉭片，高純鉭，高純鉭絲，高純鉭粒，高純鎳鉻絲，高純鎳鉻粒，高純鑭,高純鐠,高純釓,高純鈰,高純鋱,高純鈥,高純釔,高純鐿,高純銩,高純錸,高純銠,高純鈀,高純銥等.
5. 其他化合物：
鈦酸鋇，BaTiO3，鈦酸鐠，PrTiO3，鈦酸鍶，SrTiO3，鈦酸鑭，LaTiO3，硫化鋅，ZnS，冰晶石，Na3AlF6，硒化鋅，ZnSe，硫化鎘。
6. 輔料：
鉬片，鉬舟、鉭片、鎢片、鎢舟、鎢絞絲。
D. 想知道金屬表面處理的方式有哪些
不銹鋼：電鍍、拋光、拉絲、電泳、PVD、
蝕刻
、彩色鈍化鋁合金：
陽極氧化
、電鍍金屬的表面處理一般有塗漆、電鍍、氧化、鈍化、磷化、
火焰噴塗
等方式。
E. 產品的表面處理有哪些方法
常見的表面處理工藝有
噴塗：利用壓力或靜電力將油漆或粉末附著在工件表面,使工件有防腐和外觀裝飾作用.
烤漆：在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入無塵衡溫烤房，烘烤。
電鍍：利用電解作用使金屬或其它材料製件的表面附著一層金屬膜的工藝。可以起到防止腐蝕,提高耐磨性、導電性、反光性及增進美觀等作用。
陽極氧化：金屬或合金的電化學氧化。將金屬或合金的製件作為陽極，採用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了表面狀態和性能，如表面著色，提高耐腐蝕性、增強耐磨性及硬度，保護金屬表面等。
浸滲：是一種微孔（細縫）滲透密封工藝。將密封介質（通常是低粘度液體）通過自然滲透（即微孔自吸）、抽真空和加壓等方法滲入微孔（細縫）中，將縫隙填充滿，然後通過自然(室溫）、冷卻或加熱等方法將縫隙里的密封介質固化，達到密封縫隙的作用。
噴油：將油漆噴在產品表面，自然風乾的方式。
噴砂：是採用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂）高速噴射到被需處理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發生變化，由於磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增加了它和塗層之間的附著力，延長了塗膜的耐久性，也有利於塗料的流平和裝飾。
F. 金屬表面加硬的方法有哪些
根據金屬的不同，方法也不同，如下：
一、陽極氧化
主要是鋁的陽極氧化，是利用電化學原理，在鋁和鋁合金的表面生成一層Al2O3（氧化鋁）膜。這層氧化膜具有防護性、裝飾性、絕緣性、耐磨性等特殊特性。
工藝流程:
單色、漸變色：
拋光/噴砂/拉絲→除油→陽極氧化→中和→染色→封孔→烘乾
雙色：
①拋光/噴砂/拉絲→除油→遮蔽→陽極氧化1→陽極氧化2 →封孔→烘乾
②拋光/噴砂/拉絲→除油→陽極氧化1 →鐳雕→陽極氧化2 →封孔→烘乾
技術特點:
1、提升強度
2、實現除白色外任何顏色
3、實現無鎳封孔，滿足歐、美等國家對無鎳的要求
技術難點及改善關鍵點：
陽極氧化的良率水平關繫到最終產品的成本，提升氧化良率的重點在於適合的氧化劑用量、適合的溫度及電流密度，這需要結構件廠商在生產過程中不斷探索，尋求突破。
產品推薦：
E+G弧形手柄，採用陽極氧化材質，環保、耐用。
二、電泳
用於不銹鋼、鋁合金等，可使產品呈現各種顏色，並保持金屬光澤，同時增強表面性能，具有較好的防腐性能。
工藝流程：
前處理→電泳→烘乾
優點：
1、顏色豐富；
2、無金屬質感，可配合噴砂、拋光、拉絲等；
3、液體環境中加工，可實現復雜結構的表面處理；
4、工藝成熟、可量產。
缺點：
掩蓋缺陷能力一般，壓鑄件做電泳對前處理要求較高。
三、微弧氧化
在電解質溶液中（一般是弱鹼性溶液）施加高電壓生成陶瓷化表面膜層的過程，該過程是物理放電與電化學氧化協同作用的結果。
工藝流程：
前處理→ 熱水洗→ MAO → 烘乾
優點：
1、陶瓷質感，外觀暗啞，沒有高光產品，手感細膩，防指紋；
2、基材廣泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其 合金等；
3、前處理簡單，產品耐腐蝕性、耐候性極佳，散熱性能佳。
缺點：
目前顏色受限制，只有黑色、灰色等較成熟，鮮艷顏色目前難以實現；成本主要受高耗電影響，是表面處理中成本最高的其中之一。
四、PVD真空鍍
全稱物理氣相沉積，是一種工業製造上的工藝，是主要利用物理過程來沉積薄膜的技術。
工藝流程:
PVD前清洗→進爐抽真空→洗靶及離子清洗→鍍膜→鍍膜結束，冷卻出爐→後處理（拋光、AFP）
技術特點:
PVD（Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積) 可以在金屬表面鍍覆高硬鍍、高耐磨性的金屬陶瓷裝飾鍍層
五、電鍍
是利用電解作用使金屬的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕，提高耐磨性、導電性、反光性及增進美觀等作用的一種技術。
工藝流程：
前處理→無氰鹼銅→無氰白銅錫→鍍鉻
優點：
1、鍍層光澤度高，高品質金屬外觀；
2、基材為SUS、Al、Zn、Mg等；成本相對PVD低。
缺點：
環境保護較差，環境污染風險較大。
六、粉末噴塗
是用噴粉設備（靜電噴塑機）把粉末塗料噴塗到工件的表面，在靜電作用下，粉末會均勻的吸附於工件表面，形成粉狀的塗層；粉狀塗層經過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末塗料的不同種類效果）的最終塗層。
工藝流程：
上件→靜電除塵→噴塗→低溫流平→烘烤
優點：
1、顏色豐富，高光、啞光可選；
2、成本較低，適用於建築傢具產品和散熱片的外殼等；
3、利用率高，100%利用，環保；
4、遮蔽缺陷能力強；5、可仿製木紋效果。
缺點：
目前用於電子產品比較少。