材料化学处理工艺与设备

《材料化学处理工艺与设备》共分7章。内容包括材料表面化学渗、材料表面化学镀、材料表面电镀、材料表面阳极氧化、材料表面微弧氧化、金属表面化学热处理、低维材料表面化学改性等方面的工艺和设备，可通过《材料化学处理工艺与设备》了解材料表面处理过程的化学知识，以及化学与材料结合的工程应用。

本教材可供材料化学专业、材料表面工程专业方向、材料科学与工程专业的本科教学用书，也为从事材料表面处理相关的工程技术人员提供参考。

第1章 单金属电镀工艺与设备1

1.1 电镀概述1

1.1.1 电镀的定义、应用及分类1

1.1.2 基本理论2

1.1.3 均镀能力和深镀能力6

1.1.4 电镀前表面预处理7

1.1.5 电镀的发展8

1.1.6 赫尔槽试验8

1.2 电镀锌工艺9

1.2.1 概述9

1.2.2 几种典型的电镀锌工艺10

1.2.3 镀锌后处理13

1.3 电镀镍工艺14

1.3.1 概述14

1.3.2 电镀瓦特镍和高氯化物镍(无添加剂)14

1.3.3 电镀镍的添加剂16

1.3.4 典型的镀镍工艺16

1.4 电镀铬工艺19

1.4.1 概述19

1.4.2 镀铬溶液分类20

1.4.3 典型镀铬工艺21

1.5 电镀金24

1.5.1 概述24

1.5.2 电镀金的发展25

1.5.3 电镀金工艺25

1.6 电镀设备26

1.6.1 电源27

1.6.2 电镀槽29

1.6.3 辅助设备30

1.6.4 电镀车间设计33

1.6.5 电镀自动生产线34

参考文献35

第2章 材料表面化学镀镍工艺与设备36

2.1 概述36

2.1.1 化学镀镍原理37

2.1.2 化学镀镍溶液38

2.2 钢铁化学镀镍工艺46

2.2.1 化学镀镍前准备47

2.2.2 化学镀镍前处理工艺47

2.2.3 钢铁化学镀镍工艺48

2.3 化学镀镍组织及性能51

2.3.1 化学镀镍的组织51

2.3.2 一般物理性能52

2.3.3 电、磁、热性能54

2.3.4 力学性能56

2.3.5 化学性能57

2.3.6 工艺性能58

2.4 铝合金化学镀镍工艺58

2.4.1 铝及铝合金化学镀镍的应用59

2.4.2 铝及铝合金化学镀镍工艺59

2.4.3 铝及铝合金化学镀镍层的后处理63

2.5 镁合金化学镀镍工艺63

2.5.1 镁合金化学镀镍的应用64

2.5.2 镁合金化学镀镍工艺64

2.6 非金属材料化学镀镍工艺69

2.6.1 ABS塑料化学镀镍工艺69

2.6.2 陶瓷化学镀镍工艺72

2.7 化学镀镍生产设备73

2.7.1 化学镀镍车间设计及自动控制系统73

2.7.2 化学镀镍设备75

参考文献76

第3章 材料阳极氧化处理工艺与设备77

3.1 氧化处理概述77

3.2 铝及铝合金阳极氧化处理77

3.2.1 概述77

3.2.2 阳极氧化膜的形成机理80

3.2.3 阳极氧化膜的组成和显微结构82

3.2.4 铝合金的阳极氧化性能83

3.2.5 典型的阳极氧化工艺83

3.2.6 铝及铝合金阳极氧化膜着色91

3.2.7 阳极氧化膜的封闭96

3.3 镁合金阳极氧化处理100

3.3.1 阳极氧化100

3.3.2 着色与封闭102

3.4 钛合金阳极氧化处理102

3.4.1 钛合金阳极氧化的用途103

3.4.2 钛合金阳极氧化工艺103

3.5 阳极氧化处理设备104

3.5.1 阳极氧化处理车间的建立条件104

3.5.2 设备选择104

3.5.3 处理槽设备105

3.5.4 加热、冷却设备105

3.5.5 过滤循环系统106

3.5.6 离子交换设备106

3.5.7 电源设备106

3.6 微弧氧化107

3.6.1 概述107

3.6.2 微弧氧化膜的形成108

3.6.3 工艺要点109

参考文献110

第4章 金属磷化与钝化处理工艺与设备111

4.1 磷化处理工艺111

4.1.1 磷化膜的用途111

4.1.2 磷化分类111

4.1.3 磷化膜的结构和性质113

4.1.4 磷化膜的形成机理116

4.1.5 磷化处理工艺116

4.1.6 影响磷化的主要因素120

4.2 磷化处理设备123

4.2.1 浸渍设备124

4.2.2 喷淋设备125

4.2.3 喷淋/半浸渍设备127

4.2.4 喷淋/泛流设备127

4.3 金属的化学钝化处理工艺127

4.3.1 铬酸盐钝化处理工艺129

4.3.2 无铬钝化130

参考文献131

第5章 不锈钢表面处理工艺与装备132

5.1 不锈钢抛光132

5.1.1 机械抛光133

5.1.2 化学抛光133

5.1.3 电化学抛光135

5.1.4 电化学设备138

5.2 不锈钢着黑色139

5.2.1 概述139

5.2.2 不锈钢着黑色工艺139

5.2.3 不锈钢发黑处理设备140

5.3 不锈钢着彩色141

5.3.1 不锈钢着彩色的方法141

5.3.2 不锈钢着色原理142

5.3.3 不锈钢着色膜生成原理143

5.3.4 因科(Inco)法着彩色144

5.4 不锈钢的化学与电化学腐蚀加工147

5.4.1 不锈钢的化学与电化学加工的用途147

5.4.2 不锈钢的化学和电化学抛光铣切147

5.4.3 三氯化铁腐蚀加工149

5.4.4 不锈钢表面刻印花纹图案的方法149

参考文献151

第6章 钢铁的化学热处理工艺与设备152

6.1 化学热处理概论152

6.1.1 化学热处理进行的依据(条件)152

6.1.2 化学热处理的过程153

6.1.3 化学热处理后的质量及效果157

6.1.4 影响化学热处理工件表面质量的因素157

6.1.5 提高化学热处理速率和质量的措施157

6.2 钢铁材料的渗碳与设备158

6.2.1 渗碳目的及条件158

6.2.2 渗碳化学原理及工艺159

6.2.3 碳势控制与碳势传感器166

6.2.4 渗碳设备171

6.2.5 碳在钢中的扩散和渗碳缓冷后的组织特点171

6.2.6 渗碳后的热处理、组织及性能172

6.2.7 渗碳件的质量检验及常见缺陷173

6.3 钢铁材料的渗氮工艺与设备175

6.3.1 渗氮的目的和条件175

6.3.2 渗氮原理176

6.3.3 渗氮工艺及设备177

6.3.4 氮在渗氮钢中的扩散与渗氮缓冷后的组织178

6.3.5 渗氮层的性能179

6.3.6 渗氮后的质量检验与常见缺陷180

6.3.7 其他渗氮方法180

6.4 钢铁材料的碳氮共渗工艺与设备181

6.4.1 碳氮共渗的特点和分类181

6.4.2 气体碳氮共渗的工艺及设备182

6.4.3 碳氮共渗层热处理后的组织和性能183

6.4.4 碳氮共渗件的质量检验及常见缺陷184

6.5 钢铁材料的渗硼工艺与设备184

6.5.1 渗硼的目的和条件184

6.5.2 渗硼方法及特点185

6.5.3 渗硼工艺及其控制186

6.5.4 渗硼层的组织和性能186

6.5.5 渗硼件的质量检验及常见缺陷187

6.6 钢铁材料的渗硅和渗金属简介188

6.6.1 渗硅188

6.6.2 渗铬189

6.6.3 渗铝189

6.6.4 渗钛、钒、铌、锰的方法及性能190

参考文献190

第7章 低维材料的表面化学处理工艺与设备192

7.1 低维材料表面化学改性的意义192

7.2 低维材料表面特性193

7.3 木质纤维材料表面化学改性处理195

7.3.1 木质纤维材料的应用背景195

7.3.2 木质纤维材料化学处理原理195

7.3.3 木质纤维材料化学处理工艺197

7.3.4 木质纤维材料化学处理设备199

7.4 无机粉末材料表面化学改性处理201

7.4.1 无机粉末表面改性的作用202

7.4.2 无机粉末常用表面改性剂202

7.4.3 无机粉末的表面化学改性原理204

7.4.4 无机粉末表面化学改性工艺207

7.4.5 无机粉末表面改性设备207

参考文献2142100433B

本书系统地介绍了涂镀三废的来源与危害，涂镀件的清洗方法，涂镀废水处理基本原理与设备，前处理废水、电镀、涂装废水处理工艺，并结合工程实例对含铬、氰、重金属离子等部分废水处理工艺进行了重点介绍。同时还介绍了废水处理站设计，涂镀废气、污泥的处理工艺与设备，给排水及纯水制备，涂镀清洁生产等内容。

本书以涂镀三废处理工艺和设备为主，兼顾基本理论，将涂装、电镀、化学镀的三废处理工艺与设备有机结合在一起，内容系统，重点突出。

本书可作为从事涂装、电镀、化学镀和“三废”处理等工艺的研究、设计、操作及管理人员的技术用书，也可作为大专院校材料科学与工程、环境工程及相关专业的教学用书。

中国地质大学材料与化学学院（FacultyofMaterialsScienceandChemistry)创建于1998年，由原中国地质大学应用化学系（1984年建立、前身为1953年建立的化分系）和材料系（1995年建立）合并而成。原名为中国地质大学材料科学与化学工程学院，2011年更名为中国地质大学材料与化学学院。

材料与化学学院是中国地质大学（武汉）大院系之一。现有应用化学专业、材料科学与工程及材料化学三个本科专业。具有部级重点学科一个（材料学），博士点学科两个（岩石矿物材料学和材料科学与工程），硕士点学科5个（岩石矿物材料学、材料学、材料物理化学、应用化学、分析化学），工程硕士学科点两个（材料工程、化学工程）。材料学设有“楚天学者”岗位。 本科专业的主要专业面向是基于地学的岩矿化学分析、基于地学的岩矿新材料；拓展面向有——精细化工、电化学、新型功能材料、纳米材料、复合材料及高分子材料。

2018年12月10日，被教育部遴选为首批“全国党建工作标杆院系”培育创建单位。

中国地质大学-材料与化学学院