材料表面與薄膜技術(shù)

第1章表面技術(shù)概論
1.1表面技術(shù)的涵義 1
1.1.1一般的涵義 1
1.1.2廣泛的涵義 1
1.1.3表面技術(shù)與工程實施的目的 3
1.2表面技術(shù)的分類 3
1.2.1表面覆蓋技術(shù) 4
1.2.2表面改性技術(shù) 6
1.2.3復(fù)合表面處理技術(shù) 7
1.2.4表面加工技術(shù) 8
1.2.5表面分析和測試技術(shù) 8
1.2.6表面工程設(shè)計技術(shù) 8
1.3表面技術(shù)的應(yīng)用 8
1.4表面技術(shù)的發(fā)展 10
習(xí)題 11
參考文獻 11
第2章表面科學(xué)的概念和理論
2.1固體材料及其表面 12
2.1.1理想表面 12
2.1.2清潔表面 12
2.1.3吸附表面 13
2.1.4固體的表面自由能和表面張力 14
2.1.5表面偏析 14
2.1.6表面力場 15
2.1.7分子力場 15
2.2表面晶體學(xué) 16
2.2.1理想表面結(jié)構(gòu) 16
2.2.2清潔表面結(jié)構(gòu) 17
2.2.3實際表面結(jié)構(gòu) 20
2.2.4半導(dǎo)體材料的表面吸附 22
2.3表面熱力學(xué) 23
2.3.1固體的表面張力與表面能 23
2.3.2表面潤濕與鋪展 24
2.4表面動力學(xué) 27
2.4.1表面缺陷 27
2.4.2表面缺陷的形成和遷移 28
2.4.3表面擴散 30
2.4.4晶界擴散 30
2.4.5薄膜生長 31
習(xí)題 32
參考文獻 33
第3章薄膜氣相沉淀技術(shù)
3.1薄膜及其制備方法 34
3.1.1薄膜的定義 34
3.1.2薄膜的特征 34
3.1.3薄膜的形成過程 36
3.1.4薄膜的種類和應(yīng)用 38
3.2真空技術(shù)基礎(chǔ) 39
3.2.1真空度量單位 39
3.2.2真空區(qū)域的劃分 40
3.2.3真空的獲得 41
3.2.4真空的測量 45
3.3真空蒸鍍 48
3.3.1真空蒸鍍原理 48
3.3.2真空蒸鍍技術(shù) 52
3.3.3真空蒸鍍的應(yīng)用 55
3.4濺射鍍膜 55
3.4.1濺射鍍膜的原理 55
3.4.2濺射類型 59
3.4.3濺射鍍膜的應(yīng)用 63
3.5離子鍍 64
3.5.1離子鍍的基本原理 64
3.5.2離子束濺射清洗與轟擊加熱 65
3.5.3離子轟擊效應(yīng) 66
3.5.4離子鍍膜的優(yōu)勢 66
3.5.5襯底負電勢的實現(xiàn) 67
3.5.6離子鍍控制因素 69
3.5.7離子鍍應(yīng)用 70
3.6化學(xué)氣相沉積 74
3.6.1CVD工藝過程 75
3.6.2CVD的熱力學(xué) 動力學(xué) 質(zhì)量傳輸基礎(chǔ) 76
3.6.3CVD過程涉及的化學(xué)反應(yīng)原理 80
3.6.4現(xiàn)有CVD技術(shù) 81
3.6.5CVD工藝控制因素 86
3.6.6CVD設(shè)備 88
3.6.7CVD技術(shù)的優(yōu)勢與不足 89
3.7分子束外延 89
3.7.1分子束外延的特點 89
3.7.2分子束外延的原理 90
3.7.3分子束外延設(shè)備 92
3.7.4影響分子束外延的因素 93
3.7.5分子束外延的應(yīng)用 94
3.8離子束合成膜技術(shù) 98
3.8.1直接引出式離子束沉積 99
3.8.2質(zhì)量分離式離子束沉積 99
3.8.3簇團離子束沉積 101
3.8.4離子束濺射沉積 102
3.8.5離子束輔助沉積 102
習(xí)題 105
參考文獻 105
第4章表面改性技術(shù)
4.1金屬表面形變強化 108
4.1.1滾壓強化工藝 108
4.1.2噴丸強化工藝 110
4.1.3孔擠壓強化工藝 114
4.2表面熱處理 117
4.2.1傳統(tǒng)表面熱處理技術(shù) 118
4.2.2新型表面熱處理技術(shù) 120
4.3金屬表面化學(xué)熱處理 121
4.3.1氧化處理 122
4.3.2鋁及鋁合金的陽極氧化 126
4.3.3磷化處理 128
4.3.4鉻酸鹽處理 132
4.4電鍍 134
4.4.1概述 134
4.4.2電鍍基本原理 135
4.4.3電鍍工藝 140
4.4.4單金屬電鍍 143
4.4.5合金電鍍 144
4.4.6復(fù)合電鍍 147
4.5電刷鍍 149
4.5.1電刷鍍原理和設(shè)備 149
4.5.2電刷鍍?nèi)芤?150
4.5.3電刷鍍工藝 151
4.6化學(xué)鍍 152
4.6.1化學(xué)鍍基本原理 152
4.6.2化學(xué)鍍的特點 153
4.6.3化學(xué)鍍鎳 153
4.6.4化學(xué)鍍銅 156
4.7電子束表面處理 157
4.7.1原理 157
4.7.2主要設(shè)備 158
4.7.3電子束表面處理的特點 158
4.7.4電子束表面改性的機理 159
4.7.5電子束表面改性工藝舉例 160
4.7.6發(fā)展前景 162
4.8高密度太陽能表面處理 163
4.8.1原理 163
4.8.2主要設(shè)備 163
4.8.3高密度太陽能表面處理的特點 164
4.8.4高密度太陽能表面處理的主要工藝 164
4.8.5應(yīng)用舉例 165
4.8.6發(fā)展前景 166
4.9離子注入表面改性 166
4.9.1定義與原理 166
4.9.2主要設(shè)備 167
4.9.3離子注入金屬表面的改性機理 168
4.9.4離子注入對材料表面性能的影響 169
4.9.5離子注入表面改性的特點 170
4.9.6應(yīng)用舉例 171
4.9.7發(fā)展前景 174
習(xí)題 174
參考文獻 175
第5章表面涂覆技術(shù)
5.1涂料與涂裝 177
5.1.1涂料與涂裝的定義 177
5.1.2涂料的作用 177
5.1.3涂料的組成與分類 178
5.1.4涂裝工藝 180
5.1.5工業(yè)涂裝的分類 182
5.2熱噴涂 183
5.2.1熱噴涂技術(shù)的定義 183
5.2.2熱噴涂技術(shù)的原理 184
5.2.3熱噴涂材料 185
5.2.4熱噴涂工藝 186
5.3電火花表面涂敷 189
5.4熔結(jié) 191
5.5熱浸鍍 193
5.5.1熱浸鍍定義 193
5.5.2熱浸鍍工藝 194
5.5.3熱浸鍍應(yīng)用 195
5.6搪瓷涂敷 196
5.7陶瓷涂敷 197
5.7.1陶瓷涂層的分類和選用 198
5.7.2陶瓷涂層的工藝及其特點 198
5.8塑料涂敷 200
5.8.1塑料涂敷定義 200
5.8.2塑料涂敷分類 200
習(xí)題 202
參考文獻 202
第6章表面分析與表征技術(shù)
6.1涂層厚度測量 203
6.1.1非破壞法 203
6.1.2破壞法 207
6.2微觀結(jié)構(gòu)表征 209
6.2.1掃描電子顯微鏡 209
6.2.2透射電子顯微鏡 210
6.2.3原子力顯微鏡 211
6.2.4X射線衍射 212
6.3成分表征 212
6.3.1X射線譜儀 212
6.3.2X射線熒光分析 212
6.3.3透射電子顯微鏡 213
6.3.4紅外光譜 213
6.3.5質(zhì)譜儀 215
6.3.6光電子能譜 215
6.4結(jié)合強度 216
6.4.1涂層結(jié)合力的定性檢測 216
6.4.2涂層結(jié)合力的定量檢測 217
6.5韌性 222
6.6耐磨性 222
6.6.1旋轉(zhuǎn)摩擦橡膠輪法 222
6.6.2落砂沖刷試驗法 223
6.6.3噴砂沖擊試驗法 223
6.6.4往復(fù)運動磨耗試驗法 223
6.6.5其他方法 223
6.6.6磨損量的評定及表示方法 224
6.7耐蝕性 224
6.7.1電化學(xué)法 224
6.7.2模擬浸泡法 228
6.7.3鹽霧法 229
習(xí)題 232
參考文獻 232