2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——應(yīng)用化學(xué)在金屬表面處理中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本條件是（）。A.金屬與電解質(zhì)溶液接觸B.存在金屬的雜質(zhì)或應(yīng)力C.上述所有條件D.只有溫度高于金屬的熔點(diǎn)2.在電鍍鋅過(guò)程中，欲獲得厚而均勻的鍍層，通常采用（）。A.交流電B.脈沖直流電C.間歇直流電D.直流電3.磷化膜的主要功能不包括（）。A.提高涂層的附著力B.增強(qiáng)金屬的耐磨性C.顯著提高金屬在高溫下的耐腐蝕性D.改善金屬的導(dǎo)電性4.氧化膜（如鋁陽(yáng)極氧化膜）的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.具有良好的導(dǎo)電性B.成膜速度快，成本低C.膜層致密，耐蝕性優(yōu)良D.適用于所有金屬基材5.涂層技術(shù)在金屬表面處理中的主要優(yōu)勢(shì)之一是（）。A.能顯著提高金屬的屈服強(qiáng)度B.成膜技術(shù)簡(jiǎn)單，幾乎適用于所有基材C.能改變金屬的基本化學(xué)性質(zhì)D.涂層與基體結(jié)合力通常遠(yuǎn)強(qiáng)于化學(xué)膜層二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在橫線上）6.金屬表面處理通過(guò)物理或化學(xué)方法改變金屬或其合金表面的__________、__________、__________等性能，而不改變其基體材料的化學(xué)成分。7.電化學(xué)沉積是一種利用__________作用，在金屬基體表面沉積一層金屬或合金的過(guò)程，其本質(zhì)是__________反應(yīng)的逆向應(yīng)用。8.化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是在金屬表面通過(guò)__________或__________反應(yīng)，生成一層具有特定性能的化學(xué)膜層，如磷化膜和__________膜。9.激光表面改性技術(shù)通過(guò)激光與材料相互作用，改變表層材料的__________、__________等，以獲得所需性能，其優(yōu)勢(shì)在于處理速度快、能量效率高、易于__________。10.選擇金屬表面處理技術(shù)時(shí)，除了考慮__________和__________等主要性能要求外，還應(yīng)兼顧成本、工藝可行性、__________以及環(huán)境友好性等因素。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）11.簡(jiǎn)述電鍍技術(shù)相較于化學(xué)鍍的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)。12.闡述金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕的基本過(guò)程及其對(duì)金屬材料的危害。13.簡(jiǎn)要說(shuō)明離子注入技術(shù)在金屬表面處理中的化學(xué)原理及其主要優(yōu)勢(shì)。14.比較物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)在薄膜制備方面的主要區(qū)別及其各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。四、論述題（每題10分，共30分）15.以汽車零部件為例，論述磷化處理技術(shù)相比其他表面處理技術(shù)（如電鍍、鈍化）在防腐蝕方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面，并分析其優(yōu)勢(shì)的化學(xué)根源。16.論述在醫(yī)療器械領(lǐng)域，選擇鈦合金表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并分析其優(yōu)勢(shì)如何滿足醫(yī)療器械對(duì)生物相容性、耐腐蝕性等的要求。17.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，論述激光表面改性技術(shù)相比傳統(tǒng)表面處理技術(shù)（如熱處理、電鍍）在提高金屬耐磨性方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并探討其發(fā)展前景。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.C5.B二、填空題6.化學(xué)成分，組織結(jié)構(gòu)，性能7.電化學(xué)，電鍍槽中陰極的還原8.化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)，鈍化9.化學(xué)成分，組織結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化控制10.使用性能，使用壽命，環(huán)保三、簡(jiǎn)答題11.解析思路：對(duì)比電鍍與化學(xué)鍍的原理。電鍍利用外加電流驅(qū)動(dòng)金屬離子在陰極上還原沉積，速度快，膜層致密厚，可控性好，能獲得多種貴重金屬或合金鍍層?；瘜W(xué)鍍利用自催化作用，在金屬基體表面沉積金屬或合金，無(wú)需外加電流，適用于復(fù)雜形狀工件，膜層均勻，但速度相對(duì)較慢，成本可能較高。其優(yōu)勢(shì)主要在于無(wú)需電源設(shè)備、膜層均勻、對(duì)基體形狀適應(yīng)性強(qiáng)。12.解析思路：闡述化學(xué)腐蝕的基本過(guò)程。金屬表面與電解質(zhì)溶液接觸，形成微小的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)（失去電子），陰極發(fā)生還原反應(yīng)（得到電子），電子通過(guò)金屬基體流動(dòng)，形成腐蝕電流，最終導(dǎo)致金屬原子溶解或生成腐蝕產(chǎn)物，使金屬材料逐漸損壞。其危害在于降低材料強(qiáng)度、尺寸精度，影響產(chǎn)品性能和壽命，甚至導(dǎo)致安全事故。13.解析思路：說(shuō)明離子注入原理。利用高能粒子加速器將特定離子束轟擊金屬表面，離子在材料表層發(fā)生核物理過(guò)程中的射入和植入，改變表層材料的原子組分、濃度和分布。其優(yōu)勢(shì)在于能將元素注入到材料表層較深距離（微米級(jí)），形成特定濃度梯度，可改變表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性等，且處理溫度低，對(duì)基體組織影響小，可實(shí)現(xiàn)功能梯度設(shè)計(jì)。14.解析思路：比較PVD與CVD的原理和特點(diǎn)。PVD通過(guò)物理方式（如真空蒸發(fā)、濺射）將源物質(zhì)氣化或分解，離子在電場(chǎng)作用下轟擊沉積到基材表面，形成固態(tài)薄膜。CVD通過(guò)化學(xué)反應(yīng)（氣相物質(zhì)在基材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）沉積薄膜。PVD膜層致密附著力較好，可沉積難熔金屬、合金、陶瓷等，設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，但沉積速率可能較慢。CVD膜層均勻致密，易于控制成分和摻雜，可沉積各種化合物薄膜，但設(shè)備較復(fù)雜，需處理副產(chǎn)物，且通常在較高溫度下進(jìn)行。各自優(yōu)勢(shì)取決于具體應(yīng)用需求，如對(duì)膜層成分復(fù)雜性、附著力、沉積速率、溫度要求等。四、論述題15.解析思路：分析磷化優(yōu)勢(shì)。磷化處理能在金屬表面生成一層不溶性的磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：1）顯著提高金屬的耐腐蝕性：磷化膜結(jié)構(gòu)疏松多孔，能吸附油污，形成鈍化層，增強(qiáng)金屬基體在酸、堿、鹽等介質(zhì)中的抗腐蝕能力。2）提高涂層的附著力：磷化膜能增加金屬表面粗糙度，并提供化學(xué)鍵合位點(diǎn)，使后續(xù)的涂料或電鍍層能與基體牢固結(jié)合。3）具有一定的耐磨性：形成的膜層有一定硬度?；瘜W(xué)根源在于生成了穩(wěn)定的磷酸鹽化合物膜，覆蓋了金屬表面，隔絕了腐蝕介質(zhì)，同時(shí)通過(guò)物理吸附和化學(xué)鍵合增強(qiáng)了與涂層的結(jié)合。相比電鍍，成本較低，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單；相比鈍化，膜層更厚，吸附能力強(qiáng)。16.解析思路：分析陽(yáng)極氧化優(yōu)勢(shì)。鈦合金陽(yáng)極氧化是在特定電解液中，通過(guò)外加電流使鈦表面生成一層致密的氧化鈦陶瓷膜。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：1）優(yōu)異的耐腐蝕性：氧化鈦膜非常致密，能有效地阻擋腐蝕介質(zhì)接觸基體，尤其是在氯化物等惡劣環(huán)境中表現(xiàn)出色。2）良好的生物相容性：形成的氧化膜穩(wěn)定、無(wú)毒，符合醫(yī)療器械的生物相容性要求。3）易于著色：可在氧化過(guò)程中或之后通過(guò)染料染色獲得各種顏色，滿足美學(xué)或標(biāo)識(shí)需求。4）提高表面硬度，略有耐磨性。化學(xué)根源在于生成了化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)致密的TiO?陶瓷膜，物理上隔絕了腐蝕環(huán)境。相比電鍍，鈦合金本身不溶于普通電鍍液，陽(yáng)極氧化是鈦合金獲得良好耐蝕性和生物相容性的有效方法；相比其他化學(xué)膜，陽(yáng)極氧化膜層厚、硬度高、穩(wěn)定性好。17.解析思路：分析激光表面改性優(yōu)勢(shì)。激光表面改性是利用高能激光束與材料表層相互作用，引起材料的相變、熔化、汽化、晶相轉(zhuǎn)變或引入元素等，從而改變表層組織結(jié)構(gòu)和性能。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：1）處理速度快，效率高：激光能量密度高，作用時(shí)間短，可在極短時(shí)間內(nèi)改變表面性質(zhì)。2）能量聚焦，作用區(qū)域精確：可對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行改性，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和精密控制。3）處理溫度可控，熱影響區(qū)?。杭す饽芰孔饔脮r(shí)間短，熱量來(lái)不及向內(nèi)部擴(kuò)散，基體溫度升高有限，可避免熱處理引起的整體變形和性能下降。4）改性深度可控：通過(guò)調(diào)整激光參數(shù)