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出版者:化学工业出版社

作者:冯立明

出品人:

页数:402

译者:

出版时间:2005-10

价格:54.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502575526

丛书系列:

图书标签:

• 化学专业
• 电镀
• 表面处理
• 金属加工
• 材料科学
• 工业工程
• 化学工程
• 工艺技术
• 设备工程
• 金属材料
• 电化学

精密制造的基石：现代表面工程技术概览 本书旨在为读者提供一个全面、深入的现代表面工程技术知识体系，重点聚焦于提高材料性能、延长使用寿命以及实现功能化表面的前沿技术与实践应用。 随着工业化进程的不断深入，对材料性能的要求已不再局限于主体材料本身的强度或硬度，如何通过表面处理赋予材料特定的功能，如耐磨损、抗腐蚀、导电、绝缘、美观等，成为了决定产品质量和使用寿命的关键因素。本书正是在这一背景下，系统地梳理和阐述了当今世界主流的、具有实用价值的表面工程技术，并结合实际工程案例，力求让读者建立起坚实的理论基础和实际操作的视野。 全书内容涵盖了表面工程的四个核心领域：表面改性、表面涂覆、表面清洗与预处理，以及表面性能的检测与评价。我们摒弃了过于侧重单一工艺的片面性，力求展现一个多维度、系统化的技术图谱。 第一部分：表面工程基础与材料准备 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础，探讨了材料表面与界面现象的本质规律。我们深入剖析了材料表面原子排列、晶格缺陷、化学活性等基础概念，解释了这些微观因素如何直接影响后续处理的效果和最终的服役性能。 关键内容包括： 1. 界面科学导论： 讲解了润湿性、表面能、界面张力在表面处理过程中的作用机制。 2. 表面形貌控制： 详细分析了机械加工、化学腐蚀等传统方法对表面粗糙度的影响，并引入了先进的超精加工技术对形貌的精细控制。 3. 表面清洗与活化技术： 表面工程的成败，九成取决于预处理。本章系统介绍了不同类型污染物（如油污、氧化物、微粒）的去除方法，重点论述了等离子体清洗、超临界流体清洗等非传统、高效率、环境友好的前沿清洗技术。同时，对酸洗、碱洗过程中的化学反应动力学进行了深入探讨，确保基材表面达到最佳的化学活性状态，为后续的粘附奠定基础。 第二部分：功能性表面涂层的制备技术 本部分是全书的核心，详细介绍了实现材料功能化的主要途径——表面涂覆。我们按照涂层与基材的结合方式、沉积机理，将技术分为热力学控制的热力学方法与动力学控制的动力学方法两大类。 1. 物理气相沉积（PVD）技术精讲 PVD 技术因其制备的涂层致密、硬度高、纯度好而广泛应用于高端制造领域。本书不仅描述了磁控溅射、电子束蒸发等传统 PVD 方法，更侧重于对新型工艺的解析： 高功率脉冲磁控溅射 (HiPIMS)： 深入分析了高电流密度下等离子体的特性，以及如何利用该技术制备高致密性、高离子束流的金属及陶瓷薄膜。 反应性 PVD： 探讨了如何精确控制反应气体流量，以获得目标化学计量比的化合物涂层，如氮化钛（TiN）和氮化铬（CrN）。 薄膜应力控制： 详细分析了薄膜内应力与微观结构（如柱状晶、非晶态结构）的关系，并提出了通过调节基板偏压和工作气压来优化残余应力，提高涂层抗剥落性能的工程措施。 2. 化学气相沉积（CVD）及其变种 CVD 技术因其优异的包覆性和厚膜能力，在耐高温和复杂几何形状部件的保护中占据重要地位。 热力学 CVD 过程分析： 重点讲解了气相反应机理、气流动力学对沉积速率和均匀性的影响。 等离子体增强 CVD (PECVD)： 分析了射频（RF）或直流（DC）等离子体如何降低反应温度，制备对热敏感材料的保护层，如低介电常数氧化硅薄膜。 原子层沉积 (ALD)： 作为纳米级厚度控制的终极技术，本书详细阐述了其“自限制性”反应机理，以及在制备高 K 介质、催化剂载体等领域的突破性应用。 3. 湿法化学沉积与电化学方法 针对成本敏感和大规模生产的需求，本书对湿法技术进行了深入回顾与提升： 无电沉积 (Electroless Plating)： 重点分析了镍磷合金、钴合金的还原剂选择、自催化反应动力学，以及如何通过添加剂控制膜层的磁学和耐磨性能。 溶胶-凝胶 (Sol-Gel) 技术： 阐述了从前驱体溶液到多孔或致密氧化物薄膜的化学转变过程，该技术在制备光学涂层和功能性陶瓷涂层中的应用潜力。 第三部分：先进表面改性技术 表面改性技术着重于改变基材表层材料的化学成分或晶体结构，而非简单地在其上覆盖一层新物质。 离子注入技术： 深入讲解了高能离子束的产生、加速和与晶格的相互作用机制，重点讨论了如何通过注入氮、碳等元素来大幅度提高钢材表层的硬度和抗疲劳性能。 激光熔覆与激光相变强化： 分析了高能激光束与材料表面快速相互作用的物理过程，如何实现材料的快速熔化、混合、快速冷却，形成具有特殊晶体结构（如非晶态或细小晶粒）的表面合金层。 热扩散处理： 详细介绍了渗碳、渗氮、碳氮共渗等传统工艺的优化，以及基于熔盐或气相的扩散层形成动力学曲线，旨在精确控制扩散层深度和硬度分布。 第四部分：表面性能的表征与工程应用 任何先进的技术都必须经过严格的测试和验证。本部分聚焦于如何量化和评估表面处理的效果。 微观结构分析： 介绍 X 射线衍射 (XRD) 确定相组成、扫描电子显微镜 (SEM) 观察形貌、透射电子显微镜 (TEM) 分析界面结构的方法。 机械性能测试： 详细阐述了显微硬度测试、纳米压入技术（用于测量薄膜的弹性模量和硬度）、以及悬臂梁法和球形凹坑法用于评估薄膜的附着力。 服役性能评估： 包含了盐雾试验、电化学腐蚀测试（如Tafel曲线分析）以及磨损测试（如往复摩擦磨损试验、球盘试验）的标准规程和结果解读。 本书特色： 本书强调工程实践性，在每一章的末尾都设有“工程案例分析”栏目，结合航空航天、生物医用材料、精密模具等领域的真实挑战，解析如何选择最佳的表面处理组合方案（如“PVD + 预处理”的集成方案），以达到最佳的性能-成本比。我们力求使用清晰的图表、流程图和数据分析，确保读者能够将理论知识无缝转化为解决实际工程问题的能力。通过对这些集成技术的学习，读者将能够设计出满足极端工作环境下需求的先进功能化表面。

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从宏观的历史脉络来看，这本书的视野非常开阔，它不仅仅局限于介绍当前的工艺流程，而是巧妙地将电镀技术的发展史融入其中，梳理了从早期电解着色到现代高科技功能涂层演变的关键节点。作者对几次重大技术革新（比如对特定添加剂的发现、或是关键催化剂体系的突破）的背景、推动者以及对后续行业格局的影响，进行了细致的梳理和评述，这使得阅读过程充满了历史的厚重感和对先驱者的敬意。这种叙事方式极大地提升了知识的层次感，让读者明白“我们今天所用的技术是如何一步步走过来的”。特别是关于特定国家或实验室在某个技术领域的贡献分析，显得尤为客观和公正，避免了单一视角的局限。不过，这种宏大叙事也带来一个小小的副作用，那就是在某些关键的、小众但具有颠覆性的技术分支上，似乎着墨不多，可能被淹没在了整体的历史长河叙述之中。总而言之，这本书在“讲故事”方面功力深厚，它为我们提供了一个理解电镀工艺在整个材料科学谱系中地位的绝佳框架。

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这本书的装帧设计简直是业界良心，封面那深邃的藏青色搭配烫金的字体，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种需要沉下心来啃的硬核专业书籍。书脊上的信息排版也极其考究，既不过分花哨，也不显得单调，散发着一种老派的学术气质。光是翻开扉页，那细致的印刷质量和纸张的触感，就让人对接下来要阅读的内容充满了期待。我特别欣赏作者在章节标题上下的功夫，每一个词语的选择都精确到位，既概括了本章核心，又透露出一种严谨的逻辑链条。比如某几个章节的标题，我就觉得其用词的精妙，一下子就把我带入了那种高精尖的工业氛围之中，仿佛能闻到车间里特有的金属气味。而且，全书的目录设计得非常清晰，层级分明，即便是初次接触这个领域的读者，也能迅速找到自己感兴趣或者需要深入研读的部分。我特地留意了一下附录部分，里面的参考资料列表非常详尽，引用了大量经典文献，这无疑为后续研究者提供了极大的便利，体现了作者深厚的学术功底和对行业前沿的把握。整体来看，这本书的物理形态和内在结构，都表明了它是一部值得珍藏和反复研读的工具书，光是摆在书架上，就让人感到一种知识的力量感。

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我对这本书中关于设备维护和故障排除那一块的内容抱有极高的期待，毕竟任何先进的工艺都离不开稳定可靠的设备支撑。然而，该部分的内容广度虽然覆盖了不少，但在深度上略显不足。例如，对于目前行业内广泛使用的自动化生产线中，PLC（可编程逻辑控制器）在电镀槽温控和电流密度精确控制方面的集成应用，书中的描述停留在较为基础的原理层面，未能深入探讨不同品牌控制器间的兼容性问题、或是在高精度脉冲电镀中遇到的信号干扰及抑制策略。再者，关于前沿的环保与安全设备，例如新型的废液循环处理系统、VOCs（挥发性有机化合物）的回收技术，书中提及较少，或者仅是一笔带过。我希望能看到针对特定故障码的排查流程图、以及关键部件（如整流电源、过滤泵）的常见失效模式和维修手册级别的详细拆解图示，而这些在书中并未得到充分体现。它更像是一本“工作原理速查手册”，而不是一本“现场维修专家指南”，这让我在面对复杂的、突发的设备联动故障时，感觉手中缺少了一把真正有力的“扳手”。

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这本书的文字表达风格真是让人眼前一亮，它成功地在学术的严谨性与科普的易读性之间找到了一个绝佳的平衡点。作者的行文逻辑极其流畅，即便涉及复杂的物理化学过程和设备结构解析，也总能用清晰的比喻和恰当的类比来辅助说明，避免了那种晦涩难懂的“黑话”堆砌。我尤其赞赏那些穿插在正文中的“思考题”或“延伸阅读”部分，它们并非简单的习题，而是引导读者跳出既有框架，去探讨工艺参数变化可能引发的连锁反应，这种互动式的设计极大地激发了我的学习兴趣。举个例子，在讲解某种电化学沉积的过电位时，作者没有仅仅停留在公式推导上，而是结合了不同电流密度下晶体形貌的实际显微照片进行对比分析，这种图文并茂的叙事方式，让原本抽象的概念变得立体可感。此外，书中对术语的定义和首次出现时的详细解释，也体现了作者对读者的尊重，避免了读者在阅读过程中频繁查阅其他词典的困扰。这种润物细无声的教学方法，使得即便是非专业背景的人士，也能循序渐进地领略到这门工艺的奥秘。

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我最近在进行一个关于材料表面改性的课题研究，急需一本能够提供系统性理论支撑和实际操作指导的参考书。然而，这本书的内容似乎更侧重于基础物理化学原理的阐述，对于我这种实践导向的研究人员来说，略显“空中楼阁”。书中花费了大量的篇幅去解释某些化学反应在微观层面的电子转移机制，虽然理论深度毋庸置疑，但对于如何快速优化镀液的配方、解决常见的分层或附着力不佳等实际工程问题，提供的直接指导性信息比较匮乏。我期待的是那种能够提供详尽的工艺参数表格、不同基材的预处理SOP（标准操作程序）的章节，但在这些方面，内容相对简略。特别是关于一些新型的功能性镀层的应用案例分析，我希望能看到更具创新性的、近期发表的工业应用数据作为支撑，但书中引用的案例似乎更多聚焦于传统的经典工艺，缺乏对“未来制造”的想象空间。这使得我在尝试将书中的理论知识转化为车间可执行方案时，需要额外进行大量的二次消化和转化工作，效率上打了折扣。对于理论研究者来说或许是宝藏，但对于快速解决实际生产瓶颈的技术人员而言，它缺少了那么一丝“救火队员”的实用性。

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