A. 金属表面的覆盖层强化法有哪些
金属表面渗层与覆盖层金相组织图谱"的书摘……二、气相沉积层
气相沉积是近年来发展最快的一种新技术，它分物理气相沉积（PVD），和化学气相沉积
（CVD），最近又发展了复合的物理化学气相沉积（PCVD）。物理气相沉积是利用真空蒸发、离
子溅射、离子镀等方法沉积成膜；化学气相沉积则是利用镀层材料的挥发性化合物气体分解
或化合的反应产物而沉积成膜；物理化学气相沉积即等离子体加化学气相沉积。采用这种方
法可以镀金属膜、合金膜、陶瓷膜或金刚石膜等。
目前在刀具、模具上用的最多的是沉积一层高硬度、高耐磨及抗腐蚀的TiC、TiN、Al↓2O↓3
或TiCN复合膜。这些镀层均很薄，实用厚度一般只有3～7μm。而在一般机器零件上可达10～
20μm。TiN的硬度为1800～2000HV，呈金黄色；TiC的硬度为2500～3200HV，呈暗灰色；
Al↓2O↓3的硬度为3000HV，它们与基材之间均具有牢固的冶金结合。对于机械磨损（低速切削）
来说，抗磨顺序依次是TiC＞TiCN＞TiN＞Al↓2O↓3，但对于热磨损（如高速切削）其抗磨顺序正
好相反。气相沉积不仅可以提高刀具、模具、机件的使用寿命，而且还使产品获得优美的外
观色彩。
三、激光和电子束表面合金化层
激光和电子束作为热源用于材料表面改性，是从70年代开始的。由于它们具有能量密度
高、加热冷却速度快、热影响区小、零件改性效果好等高能速表面处理技术的一切优点，而
且又不需要在真空室内进行，操作比较灵活，故发展速度很快。激光和电子束表面改性技术
主要包括三种类型：即相变硬化处理，熔凝处理和表面合金化与涂敷，本书着重介绍表面合
金化处理及其覆盖层组织。
激光和电子束表面合金化过程，实质上是一个表面冶金过程，即通过高密度能束与基材
表面涂层合金相互作用，使其发生物理冶金和化学变化，从而达到表面强化的目的。
目前用于钢件表面合金化的元素和碳化物很多，归纳起来有W、Cr、Ni、Mo、Co、Ti、
Si、B及WC、Cr↓3C↓2、TiC等，可根据工件表面所要求的性能来选择和确定。
钢件表面经合金化后，其组织状态按受热条件不同分为合金化区，热影响区（过热）和基
材组织三部分。合金化区一般呈铸态技晶状组织，在马氏体和残留奥氏体基体上分布各种共
晶碳化物相，起到强化作用。热影响区（包括扩散层）一般晶粒比较粗大，有的含Ni、Cr成分
比较高的扩散层，残留奥氏体量多，马氏体亦不易显示，常呈一条白带处于合金化层底部。总
之，采用激光表面强化技术可以在更宽的范围内改变硬化层的结构与性能。
四、热喷涂和喷焊层
热喷涂和喷焊技术作为一种新的表面防护、维修和强化方法在近20年中得到了飞速的发
展。所谓热喷涂就是利用某种热源（氧乙炔火焰、电弧、等离子弧等）将欲喷涂的材料加热，借
助气流把熔化或半熔化的雾状微粒通过喷嘴高速喷射到预先经过处理的工件表面上，形成附
着牢固的涂层。
热喷涂和喷焊技术有一系列优点：
（1）工艺简单，用氧乙炔火焰即可工作；
（2）选材范围广，喷涂材料可以任意配制，不受相图限制、可用钻基、镍基、铁基、铜
基自熔合金，也可用各种碳化物和氧化物陶瓷（WC、Cr↓3C↓2、TiC、Cr↓2O↓3、Al↓O↓3、TiO↓2等），或各种
高分子材料；
（3）实用性强，不仅可以用来维修、装饰产品，而且还可用来制造不同性能的产品零件
（如耐磨、耐蚀、耐热、抗振、隔热、密封、润滑、绝缘、导电、辐射等），因而得到广泛的应用。
热喷涂和喷焊层的组织取决于选用材料的成分和喷涂工艺。以上述自熔合金为例，它们
均含有许多金属与非金属元素，如C、B、Si、Cr、Fe、Ni、Co、Cu、W、Mo、Mn等，所以
喷焊后其覆盖层的组织很复杂，相很多，形态各异，很难一一鉴别，只有采用彩色金相、电
子探针、能谱、X射线衍射等分析手段，进行综合分析后才能分辨清楚，详见第六章。
五、电镀层
电镀是金属防腐的重要手段。近年来通过不断的革新和开发，出现了许多新工艺和新方
法，如：特种电镀（包括非晶态电镀、非金属电镀、复合电镀、合金电镀、电刷镀）；化学镀（镍－磷、
镍－硼）；热渗镀（包括离子、气体、液体、固体渗镀）等。这些镀层的出现，使钢件表面抗腐蚀能
力明显提高，同时，还赋予钢件表面某种特殊功能（如提高耐磨性、导电性、磁性、高温抗氧化
性等等）
电镀过程一般来说，是一个电化学的氧化还原过程，即利用电解的方法使金属的化合物
还原为金属，沉积在金属或非金属制品表面，形成一层平滑而致密的金属覆盖层。由于电镀
层通常都是在低温下通过电沉积的方式形成的（热渗镀除外），所以它与基体金属之间没有扩
散关系，因此也没有扩散层，只有一条明显而平直的分界线，故结合力不如其他工艺好。
第二节 金属表面渗层和覆盖层组织特点
金属表面渗层和覆盖层的组织具有组分特殊、合金相多、结构复杂、组织超细、层次多、
层薄等特点。
（1）组分特殊。表面处理（如激光合金化、热喷涂、离子注入等）可使零件表面获得整体材
料和一般热处理方法很难、甚至无法得到的超浓度、超饱和固溶体，而且还可获得各种合金
成分、陶瓷以及高分子材料层。
（2）合金相多。例如化学热处理可以向金属材料表面渗入多种合金元素，这些元素渗入
钢件后，又与其中的碳或合金元素化合，形成各种各样的固溶体和化合物相。再如激光表面
合金化层和热喷焊层，它们都是用多种元素组成的合金粉末经过快速熔化和冷凝而成的，其
中的相组成非常复杂，一般都有3～4种以上，有的多达7～8种相。
（3）结构复杂。覆盖层在特殊条件下可获得微晶或非晶态结构，其中化合物的晶体结构
亦多种多样，晶体形貌各异，有等轴晶，树枝晶、包状晶、柱状晶等等。
（4）组织超细。
B. 表面改性方法
现今生产中，采用的矿物表面改性方法主要有离子交换、酸碱处理、表面涂覆、表面化学包覆、沉淀反应包膜、胶囊化处理及机械化学改性等。
1.离子交换法
如膨润土的钠化，酸活性，有机化;沸石酸碱活化等。
2.表面涂敷改性
涂敷改性是一种对矿物粉体表面进行简单处理的方法。这是利用高聚物或树脂等对粉体表面进行涂覆而达到表面改性的方法。表面涂敷改性方法可分为冷法和热法两种。如精密铸造用的树脂覆膜砂。
影响表面涂敷的主要因素有颗粒的形状、比表面积、孔隙率、涂敷剂的种类及用量、涂敷处理工艺等。
3.表面化学包覆改性
这是利用表面化学方法，使有机物分子中的官能团在无机矿粒(填料或颜料)表面吸附或发生化学反应，使无机矿表面有机化，达到表面改性的方法。这是目前无机填料或颜料主要的表面改性处理方法。除利用表面官能团改性外，这种方法还包括利用游离基反应、螯合反应、溶胶吸附以及偶联剂处理等进行表面改性。
表面化学包覆改性所用的表面改性剂种类很多，如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、有机铬偶联剂、高级脂肪酸及其盐、有机铵盐及其他各种类型表面活性剂、磷酸酯、不饱和有机酸等，因此，选择的范围较大。具体选用时要综合考虑粉体的表面性质、改性产品的用途、质量要求、处理工艺以及表面改性剂的成本等因素。
表面化学包覆改性一般在加热高速混合机或捏合机、流态化床、研磨机等设备中进行。这是因为粉体的表面改性处理大多是在粉体物料中加入少量表面改性剂溶液进行的操作。如果在溶液中进行表面改性处理(如浸渍)，也可以在反应釜或反应罐中进行，处理完后再进行脱水干燥。此外还可采用所谓“流体磨”对粉体进行表面改性处理。
影响无机粉体物料表面有机物化包覆改性的主要因素有:颗粒的表面性质;表面改性剂的种类、用量及用法;工艺设备及操作条件。
4.化学沉淀反应改性
这是通过无机化合物在颗粒表面进行沉淀反应，在颗粒表面形成一层或多层“包膜”，以达到改善粉体表面性质如光泽、着色力、遮盖力、保色性、耐候性、耐热性等目的的表面改性方法。
粉体的沉淀反应包膜改性大多采用湿法，即在分散的粉体水浆液中，加入所需的改性(包膜)剂，在适当的pH和温度下，使无机改性剂以氢氧化物或水含氧化物的形式均匀沉淀在颗粒表面，形成一层或多层包膜，然后经过洗涤、脱水、干燥、焙烧等工序，使该包膜牢固地固定在颗粒表面，从而达到改进粉体表面性能的目的。
这种用作粉体表面沉淀反应改性的无机物一般是金属的氧化物、氢氧化物及其盐类等。
表面沉淀反应改性一般在反应釜或反应罐中进行。影响沉淀反应改性效果的因素比较多，主要有浆液的pH、浓度、反应温度和反应时间，颗粒的粒度、形状以及后续处理工序中的洗涤、脱水、干燥或焙烧等。
5.胶囊化处理
胶囊化处理是在粉体颗粒表面上覆盖均质而且有一定厚度薄膜的一种表面改性方法。粉体的胶囊化改性指的是微小颗粒胶囊化。这种微小胶囊一般是1微米至几百微米的微小壳体，这种壳体的壁膜(外壳、皮膜、保护膜)通常是连续又坚固的薄膜(其厚度从几分之一微米到几微米)。微小胶囊化处理不仅能制备无机－有机复合胶粒，还可利用其缓释性将固体药粉胶囊化。微小胶囊化改性的另一个特点，是能够将液滴固体(胶囊)化。
6.机械化学改性
机械化学改性，是利用超细粉碎及其他强烈机械力作用，有目的地对矿物表面进行激活，在一定程度上改变矿粒表面的晶体结构、表面无定型化、化学吸附和反应活性(增加表面的活性点或活性基团)等。显然，仅仅依靠机械激活作用进行表面改性目前还难以满足应用领域对矿物表面物理化学性质的要求。但是机械化学作用激活了矿粒表面，可以提高矿粒与其他无机物或有机物的作用活性;新生表面上产生的游离基或离子可以引发苯乙烯、烯烃类进行聚合，形成聚合物接枝的填料。因此，如果在粉碎过程中添加表面活性剂及其他有机化合物，包括聚合物，那么机械激活作用可以促进这些有机化合物分子在无机矿物粉体(如填料或颜料)表面的化学吸附或化学反应，达到边产生新表面边改性，即粒度减小和表面有机化双重目的。此外，还可在一种无机非金属矿物的粉碎过程中添加另一种无机物或金属粉，使无机核心材料表面包覆金属粉或另一种无机物粉体，或进行机械化学反应生成新相。
能够对粉体物料进行机械激活的粉碎设备主要有各种类型的磨机:球磨机、行星球磨、振动球磨、离心磨、搅拌球磨机、气流磨及高速机械冲击磨等。影响机械激活作用强弱的主要因素是:粉碎设备类型、机械力的作用方式、粉碎环境(干、湿、添加剂)、机械力的作用时间以及粉体的粒度大小或比表面积等。在添加助剂或表面改性剂的机械粉碎操作中，机械化学效应还与这些添加剂有关。
7.其他方法
如高能改性，即利用紫外线、γ射线、电晕放电和等离子体照射等方法对矿物表面进行处理。这些方法可以加强和引发表面攺性剂在粉体表面的反应，一般用于单体烯烃等在粉体表面的接枝聚合改性。这种方法效果较好，但是，高能改性方法技术复杂，成本较高，用得不多。
此外，还有化学气相沉积(CVD)和物理沉积(PVD)等方法。
C. 常用的物理镀膜方法有几种
一.光学镀膜材料（纯度：99.9%-99.9999%）
1. 高纯氧化物：
一氧化硅、SiO，二氧化铪、HfO2，二硼化铪，氯氧化铪，二氧化锆、ZrO2，二氧化钛、TiO2，一氧化钛、TiO，二氧化硅、SiO2，三氧化二钛、Ti2O3，五氧化三钛、Ti3O5，五氧化二钽、Ta2O5，五氧化二铌、Nb2O5，三氧化二铝、Al2O3，三氧化二钪、Sc2O3，三氧化二铟、In2O3，二钛酸镨、Pr(TiO3)2，二氧化铈、CeO2，氧化镁、MgO，三氧化钨、WO3，氧化钐、Sm2O3，氧化钕、Nd2O3，氧化铋、Bi2O3，氧化镨、Pr6O11，氧化锑、Sb2O3，氧化钒、V2O5，氧化镍、NiO，氧化锌、ZnO，氧化铁、Fe2O3，氧化铬、Cr2O3，氧化铜、CuO等。
2. 高纯氟化物：
氟化镁、MgF2，氟化镱、YbF3，氟化钇、LaF3，氟化镝、DyF3，氟化钕、NdF3，氟化铒、ErF3，氟化钾、KF，氟化锶、SrF3，氟化钐、SmF3，氟化钠、NaF，氟化钡、BaF2，氟化铈、CeF3，氟化铅等。
4. 混合料：
氧化锆氧化钛混合料，氧化锆氧化钽混合料，氧化钛氧化钽混合料，氧化锆氧化钇混合料，氧化钛氧化铌混合料，氧化锆氧化铝混合料，氧化镁氧化铝混合料，氧化铟氧化锡混合料，氧化锡氧化铟混合料，氟化铈氟化钙混合料等混合料
3. 高纯金属类：
高纯铝,高纯铝丝，高纯铝粒，高纯铝片，高纯铝柱，高纯铬粒，高纯铬粉，铬条，高纯金丝，高纯金片，高纯金，高纯金粒，高纯银丝，高纯银粒，高纯银,高纯银片，高纯铂丝，高纯铪粉，高纯铪丝，高纯铪粒，高纯钨粒，高纯钼粒，高纯单晶硅，高纯多晶硅，高纯锗粒，,高纯锰粒，高纯钴，高纯钴粒，高纯钼，高纯钼片，高纯铌，高纯锡粒，高纯锡丝，高纯钨粒，高纯锌粒，高纯钒粒，高纯铁粒，高纯铁粉，海面钛,高纯锆丝，高纯锆，海绵锆,碘化锆,高纯锆粒，高纯锆块，高纯碲粒，高纯锗粒， 高纯钛片，高纯钛粒，高纯镍，高纯镍丝，高纯镍片，高纯镍柱，高纯钽片，高纯钽，高纯钽丝，高纯钽粒，高纯镍铬丝，高纯镍铬粒，高纯镧,高纯镨,高纯钆,高纯铈,高纯铽,高纯钬,高纯钇,高纯镱,高纯铥,高纯铼,高纯铑,高纯钯,高纯铱等.
5. 其他化合物：
钛酸钡，BaTiO3，钛酸镨，PrTiO3，钛酸锶，SrTiO3，钛酸镧，LaTiO3，硫化锌，ZnS，冰晶石，Na3AlF6，硒化锌，ZnSe，硫化镉。
6. 辅料：
钼片，钼舟、钽片、钨片、钨舟、钨绞丝。
D. 想知道金属表面处理的方式有哪些
不锈钢：电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、
蚀刻
、彩色钝化铝合金：
阳极氧化
、电镀金属的表面处理一般有涂漆、电镀、氧化、钝化、磷化、
火焰喷涂
等方式。
E. 产品的表面处理有哪些方法
常见的表面处理工艺有
喷涂：利用压力或静电力将油漆或粉末附着在工件表面,使工件有防腐和外观装饰作用.
烤漆：在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房，烘烤。
电镀：利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。可以起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。
阳极氧化：金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。
浸渗：是一种微孔（细缝）渗透密封工艺。将密封介质（通常是低粘度液体）通过自然渗透（即微孔自吸）、抽真空和加压等方法渗入微孔（细缝）中，将缝隙填充满，然后通过自然(室温）、冷却或加热等方法将缝隙里的密封介质固化，达到密封缝隙的作用。
喷油：将油漆喷在产品表面，自然风干的方式。
喷砂：是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到被需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。
F. 金属表面加硬的方法有哪些
根据金属的不同，方法也不同，如下：
一、阳极氧化
主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。
工艺流程:
单色、渐变色：
抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干
双色：
①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘干
②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘干
技术特点:
1、提升强度
2、实现除白色外任何颜色
3、实现无镍封孔，满足欧、美等国家对无镍的要求
技术难点及改善关键点：
阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。
产品推荐：
E+G弧形手柄，采用阳极氧化材质，环保、耐用。
二、电泳
用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。
工艺流程：
前处理→电泳→烘干
优点：
1、颜色丰富；
2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；
3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；
4、工艺成熟、可量产。
缺点：
掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。
三、微弧氧化
在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。
工艺流程：
前处理→ 热水洗→ MAO → 烘干
优点：
1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防指纹；
2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其 合金等；
3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。
缺点：
目前颜色受限制，只有黑色、灰色等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本最高的其中之一。
四、PVD真空镀
全称物理气相沉积，是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。
工艺流程:
PVD前清洗→进炉抽真空→洗靶及离子清洗→镀膜→镀膜结束，冷却出炉→后处理（抛光、AFP）
技术特点:
PVD（Physical Vapor Deposition,物理气相沉积) 可以在金属表面镀覆高硬镀、高耐磨性的金属陶瓷装饰镀层
五、电镀
是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。
工艺流程：
前处理→无氰碱铜→无氰白铜锡→镀铬
优点：
1、镀层光泽度高，高品质金属外观；
2、基材为SUS、Al、Zn、Mg等；成本相对PVD低。
缺点：
环境保护较差，环境污染风险较大。
六、粉末喷涂
是用喷粉设备（静电喷塑机）把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异（粉末涂料的不同种类效果）的最终涂层。
工艺流程：
上件→静电除尘→喷涂→低温流平→烘烤
优点：
1、颜色丰富，高光、哑光可选；
2、成本较低，适用于建筑家具产品和散热片的外壳等；
3、利用率高，100%利用，环保；
4、遮蔽缺陷能力强；5、可仿制木纹效果。
缺点：
目前用于电子产品比较少。