表面科学与技术

林安

原机械工业部武汉材料保护研究所所长、研究员，武汉大学教授，中国机械工程学会原常务理事。现任中国表面工程协会副理事长兼科学技术委员会主任、中国腐蚀与防护学会会士。长期从事材料保护技术研究工作，主持国家级科研项目多项，获发明专利十余项。

第1章金属转化膜

1.1金属转化膜概念

金属转化膜是在材料保护技术中，金属材料表面经化学或电化学处理所产生的金属化合物薄膜。在机械制造中应用较多的金属转化膜是铝及铝合金的阳极氧化膜，钢铁材料表面的磷酸盐膜，铝、锌、镉表面的铬酸盐膜和钢铁表面的发蓝膜等。此外，普通钢表面的草酸盐膜可作为涂装时的前处理膜层，能够有效地保护基体不受亚硫酸的腐蚀；在金属冷变形加工（拉管、拉丝、挤压)过程中，不锈钢和其他含镍、铬等元素的高合金钢表面的转化膜有助于提高拉速、增加断面收缩率、降低工具的磨损。另外利用转化膜对镁制品进行保护的方法也有很多。

利用现代技术改变金属材料表面、亚表面的成分、结构和性能的处理技术称为表面转化技术。金属表面转化技术主要包括化学转化和电化学转化两大类（图1.1）。

1.化学转化

化学转化是将金属零件放入一定的溶液介质中处理，使其表面形成钝性（惰性）化合物膜层，从而起到提高其表面性能的作用。这种经过化学处理形成的膜层称为化学转化膜。通过化学转化，可以在金属表面形成不同的化学转化膜（1-10]。例如，铬酸盐钝化，形成铬酸盐钝化膜；磷酸盐磷化，形成磷酸盐磷化膜；氧化，在钢铁材料表面形成发黑或发蓝氧化膜等。表面粗糙度的提高（磨光、抛光、滚光等）及表面着色等形成的膜层也属于这一类。

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本书结合表面科学的基本原理，介绍工程上广泛采用的表面技术，内容包括金属转化膜、工业防护涂料与涂装、热浸镀技术、电镀技术、缓蚀剂，重点介绍其基本方法、发展沿革、工艺技术特点及装备、应用和展望。全书内容编排力求条理明晰、深入浅出，既涵盖所涉及的表面科学的基础知识，也体现已有理论的研究成果和实际工程经验的总结。