一、表面吸附：物理吸附和化学吸附的对比 比较项 物理吸附 化学吸附 吸附热 接近液化热1-40kJ.mol-1 接近反应40-400kJ.mol-1 吸附力 范德华力，弱 化学键，强 吸附层 单分子层或多分子层 仅单分子层 吸附选择性 无 有 吸附速率 快 慢 吸附活化能 不需 需要，且较高 吸附温度 低温 较高温度 吸附层结构 基本等同吸附分子结构 形成新的化合态 二. 金属磨损基本理论 1、摩擦的分类
热
2、磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损 机理 ⑴磨粒磨损机理 ①定义：工件表面的硬突出物和外来硬质颗粒在加工时刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象称为磨粒磨损。
②在磨料磨损过程中，形成磨屑的机制主要有两种: 1)由塑性变形机制引起的去除过程：
当磨料与塑性材料表面接触，主要会发生两种主要的材料去除过程： A.犁沟------材料受磨损的挤压向两侧产生隆起。这种过程并不会直接引起材料的去除，但在多次变形后会产生脱落而形成二次切屑
B.微观切削------材料在磨料作用下发生如刨削一样的切削过程。这种过程可直接造成材料去除，形成一次切屑
2)由断裂机制引起的去除过程：这种过程在脆性材料中显得特别重要。例如陶瓷、碳化物和玻璃等，它们对于断裂破坏十分敏感。 ⑵粘着磨损机理
由于宏观光滑的表面上，从微观尺度看总是粗糙不平的，当两个表面贴合时，接触的将只是表面上的一些比较高的突点。它们支撑着整个载荷，承受很大的压应力，以至使很多微凸体发生了塑性变形。与此同时，实际接触面积增加。一直增加到足以承受全部外加载荷而不发生变形为止。而在相距大约1nm的接触突点间，将出现强烈的短程交互作用力。因此，如果没有表面膜存在，两个接触表面将通过上述原子间的作用力发生粘着。当这两个表面相对滑动时，粘合（或焊合）点将被剪掉。如果剪断正好发生在界面上，那就不会发生磨损；如果剪断是发生在距界面一定距离的部位，则金属就会从一个表面转移至另一个表面，从而产生粘着磨损。 ⑶疲劳磨损机理
在循环应力作用下，两接触面相互运动时产生的表层金属疲劳剥落的现象称为疲劳磨损。 在工件的相对运动中，会承受一定的作用力，工件的表面和亚表面存在多变的接触压力和切应力，这些应力反复作用一定的周期后,工件表面就会产生局部的塑性变形和冷加工硬化现象。在那些相对薄弱的地方，会由于应力集中而形成裂纹源，并在外力的作用下扩展，当裂
纹扩展到金属表面或与纵向裂纹相交时，便形成磨损剥落。 3. 点蚀和剥落对比
⑴点蚀裂纹一般都从表面开始，向内倾斜扩展（与表面成10°～30 °），最后二次裂纹折向表面，裂纹以上的材料折断脱落下来即成点蚀，因此单个的点蚀坑的表面形貌常表现为“扇形”或“贝壳形”。
根据裂纹的扩展方向将形成点蚀的具体过程分为两种情况： ①一种是裂纹的开口迎向接触点（见图）。在这种情况下，由于接触压力产生的高压油波会以极高的速度进入裂纹，对裂纹产生强大的液体冲击，同时配对的接触表面又可能将裂纹口封闭，使裂纹内的油压进一步增高，从而使裂纹向纵深扩展。裂纹的缝隙越大，作用在裂纹壁上的压力也越大。这时裂纹与表面之间的小块金属犹如一个悬臂梁承受弯曲载荷，当其根部强度不够时就将发生折断，表面形成点蚀坑。 ②另一种情况是裂纹方向背离接触点。这时当裂纹开口逐渐进入接触区，由于开口没有被封闭，润滑油被挤出，因此这种裂纹不会扩展，也不会发展成为点蚀。
⑵剥落就其本质来讲，与点蚀是相同的，都属于接触疲劳失效的形式，但其特征有所区别。 剥落裂纹一般起源于亚表层内部较深的层次（如可达几百微米），沿与表面平行的方向扩展，最后形成片状的剥落坑。
⑶点蚀：主要发生在软齿面得齿轮；
原因：设计不良、啮合齿数太少、齿形加工不良、表面粗糙度差、安装精度低，造成局部接触应力过高以及表面粗糙引起的摩擦力增大，使表面切向引力很高，导致表面裂纹的萌生。 剥落：齿轮、滚动轴承、凸轮等是疲劳磨损常发生的零件； 原因：由于亚表层的缺陷（大块碳化物、夹杂物等）、表面硬化层与心部交界处的残余应力过大。
三，热喷涂技术 1、原理
原理：热喷涂技术是一种复合技术。它利用各种不同的热源。将欲喷涂的各种材料如金属、合金、陶瓷、塑料及其各类复合材料加热至熔化或熔融状态，借助气流高速雾化形成“微粒雾流”沉积在已经预处理的工件表面形成堆积状，与基体紧密结合的涂层，称之为喷涂层。而将某些喷涂层在喷涂的同时或随后进行重熔处理形成的冶金结合特征的涂层称之为喷熔层或重熔层。
2、喷涂工艺 (掌握喷前处理）
为了提高涂层与基体表面的结合强度，在喷涂前，对基体表面进行清洗、脱脂和表面粗糙化等预处理，是喷涂工艺中一个重要工序。 ㈠、基体表面的清洗、脱脂
（l）碱洗法。碱洗法是将基体表面放到氢氧化钠或碳酸钠等碱性溶液中，待基体表面的油脂溶解后，再用水冲洗干净。
（2）溶液洗涤法。溶液洗涤法是采用挥发性溶液，如雨酮、汽油、三氯乙烯和过氯乙烷乙烯等，它们的主要作用是把基体表面的矿物油溶解掉，再加以清除。
（3）蒸气清洗法。蒸气清洗法是采用三氯乙烯蒸气进行清洗，尽管这种方法的清洗效果很好，但是对人体有一定的危害。 （4）对疏松表面的清洗、脱脂
油脂不在工件表面，但在喷涂时，由于基体表面的温度升高，疏松孔中的油脂就会渗透到基体表面，对涂层与基体的结合极为不利。因此，对疏松基体表面，经过清洗、脱脂后，还需要将其表面加热到250℃左右，尽量将油脂渗透到表面，然后再加以清洗。 ㈡、基体表面氧化膜的处理
一般采用机械方法去氧化膜：如切削加工方法和人工除锈法，也可以采用硫酸或盐酸进行酸洗。
㈢、基体表面的粗化处理
是提高涂层与基体表面机械结合强度的一个重要措施。
喷涂前4h～8h内必须对工件表面进行粗糙化处理。常用的表面粗化处理方法如下： (1）喷砂法
喷砂是最常用的粗糙化工艺方法。砂粒有冷硬铁砂、氧化铝砂、碳化硅砂等多种，可根据工件表面的硬度选择使用。 （2）机械加工法
对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用挑扣、开槽、滚花等简便切削加工方法，这样它可限制涂层的收缩应力，增加涂层与基体表面的接触面积，提高涂层与基体以及涂层间的结合强度。
对涂层结合力要求不高的轴类工件，可在要求修复的区域内进行车螺纹和滚压处理，形成粗糙表面，一般为每厘米10条纹左右。
需高结合力时，则可车20条左右。车削形状为阶梯状，阶梯的尖角最好加工成圆角，喷涂后不易产生缺陷。 （3）化学腐蚀法
基体表面进行化学腐蚀，由于晶粒上各个晶面的腐蚀速度不同，可形成粗糙的表面。 （4）电弧法（又称电火花拉毛法）
是将直径比较细的镍（或铝）丝作为电极，在电弧作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。这种方法适用于硬度比较高的基体表面，但不适用于比较薄的零件表面。 ㈣、基体表面的预热处理
涂层与基体表面的温度差会使涂层产生收缩应力，从而引起涂层开裂和剥落。 基体表面的预热可降低和防止上述不利影响。但预热温度不宜过高，以免引起基体表面氧化而影响涂层与基体表面的结合强度。
一般基体表面的预热温度在200℃－300℃之间 ㈤非喷涂表面的保护
其保护方法可根据非喷涂表面的形状和特点，设计一些简易保护罩。 保护罩材料可采用薄铜皮或铁皮。对基体表面上的键槽和小孔等不允许外物进入的部位，喷砂前可以用金属、橡胶或石棉绳等堵塞，喷砂后换上炭素物或石棉等，以防止熔融的热喷涂材料进入
3、喷涂层形成、结构及特点 形成：涂层形成的大致过程是：涂层材料经加热熔化和加速→撞击基体→冷却凝固→形成涂层。其中涂层材料的加热、加速和凝固过程是二个最主要的方面。 涂层结构：大小不一的扁平颗粒、未熔化球形颗粒、夹杂和孔隙组成。
特点：⑴热喷涂中的相变：熔滴尺寸小，冷却速度快，106K/s，非晶态或亚稳相，?稳定相转变?产生相变应力。⑵存在涂层应力，热喷涂层的最佳厚度一般不超过0．5mm。⑶涂层结合强度---主要为机械结合；冶金结合；物理结合------
“抛锚作用”；依照次序堆叠镶嵌；机械结合为主的喷涂层为主；瞬时高温、导致涂层材料与基体之间发生局部扩散和焊合，形成冶金结合。
机械结合为主的结合机理决定了热喷涂涂层的结合强度比较差，只相当于其母体材料的5％—30%。最高也只能达到70MPa； 4、喷焊和喷涂的对比
1.工件受热情况不同----喷涂无重熔过程，工件表面温度可始终控制在250℃以下，一般不
产生变形和使工件的组织状态发生变化。而喷焊要使涂层融化，重熔烧结温度可达900℃以上，不仅易引起工件变形，而且多数工件会发生退火或不完全退火。
2.与基材的结合状态不同---喷涂层与基材表面的结合以机械咬合为主，尽管存在微区冶金结合，涂层结合强度不高，一般为30～50MPa。喷焊是通过涂层熔化与基材表面形成冶金结合，结合强度一般可达343～440MPa。
3.所用粉末不同----粉末火焰喷焊所用粉末必须是自熔性合金粉末，而喷涂所用粉末不受限制。
4.覆盖层结构不同 喷焊层均匀致密，一般认为无孔隙，而喷涂层有孔隙。 5.承载能力不同 喷涂层不能承受冲击载荷和较高的接触应力，适用于各种面接触工件的表面喷涂。喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力，可用于线接触场合。 综上所述，当工件承载大，尤其是受冲击负荷作用时和在腐蚀介质中使用，以采用喷焊为宜；当工件尺寸精度要求高和不允许有变形发生或不允许改变其原始组织，而且工件不承受或仅承受轻微冲击载荷时，则宜采用喷涂。
5、喷焊用材料（自熔性合金粉末）(概念及工作机理）
自熔性合金粉末：因合金中加入了强烈的脱氧元素如 Si、 B等，在重熔过程中它们优先与合金粉末中氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔点的硼硅酸盐覆盖在表面，防止液态金属氧化，改善对基体的润湿能力，起到良好的自熔剂作用，所以称之为自熔性合金粉末。 喷熔用的自熔性合金粉末有镍基、钴基、铁基及碳化钨等四种系列。
机理：采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金结合，消除孔隙、这就是热喷焊技术。 四、电镀
1、合金电镀的特点
①与热冶金合金相比，电镀合金具有如下主要特点：
<1>容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-Ni合金。 <2>可获得热熔相图没有的合金，如δ－铜锡合金。
<3>容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金，如Ni－P合金。 <4>在相同合金成分下，电镀合金与热熔合金比，硬度高，延展性差，如Ni－P、Co－P合金。 ②与单金属镀层相比，合金镀层有如下主要特点：
<1>能获得单一金属所没有的特殊物理性能，如导磁性、减磨性（自润滑性）、钎焊性。 <2>合金镀层结晶更细致，镀层更平整，光亮。 <3>可以获得非晶结构镀层。
<4>合金镀层可具备比组成他们的单金属层更耐磨、耐蚀，更耐高温，并有更高硬度和强度，但延展性和韧性通常有所降低。
<5>不能从水溶液中单独电镀的W,Mo,Ti,V等金属可与铁族元素（Fe,Co,Ni）共沉积形成合金。
<6>能获得单一金属得不到的外观。通过成分设计和工艺控制，可得到不同色调的合金镀层（如Ag合金，彩色镀Ni及仿金合金等）具有更好的装饰效果 2. 非晶态合金电镀性能特点
⑴耐蚀性 非晶态合金是均匀的单相，不存在晶体缺陷，而且在其表面上能生成均匀的钝化膜，所以耐蚀性有明显的提高。非晶态合金镀层具有较高的强度和硬度，
⑵力学性能 Ni-P非晶态合金镀层具有较高的强度和硬度。特别是Cr-C非晶态超硬镀铬合金镀层，与普通的硬铬层相比，其硬度更高，耐磨性更优异。 ⑶磁性 电镀非晶态磁性合金薄膜是最具有代表性的功能镀之一。磁性镀层可分为软磁性镀层和硬磁性镀层两大类。