表面處理技術(shù)管理考核試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.在鋁合金陽極氧化過程中，若氧化膜出現(xiàn)“白霜”缺陷，最可能的原因是A.電解液溫度過高B.電流密度過低C.封孔液pH值偏低D.氧化后水洗不徹底答案：D解析：氧化后水洗不徹底會導(dǎo)致殘留酸液在膜層表面析出硫酸鹽，形成白色粉末狀“白霜”。2.下列哪項不是化學(xué)鍍鎳層的主要功能A.提高耐蝕性B.降低表面粗糙度C.提供可焊性D.作為硬質(zhì)耐磨層答案：B解析：化學(xué)鍍鎳層厚度均勻，但對基材原始粗糙度改善有限，通常需預(yù)先機(jī)械拋光。3.不銹鋼電解拋光時，若出現(xiàn)“霧狀花紋”，應(yīng)優(yōu)先檢查A.電解液比重B.陰極材料純度C.拋光前除油效果D.電源波形頻率答案：C解析：殘油在電解過程中分解，形成不導(dǎo)電的霧狀薄膜，導(dǎo)致局部溶解速率差異。4.熱浸鍍鋅層出現(xiàn)“流掛”缺陷，其根本原因是A.鋅液含鋁量過高B.工件出鋅鍋角度不當(dāng)C.助鍍劑Fe2?超標(biāo)D.鋅鍋溫度波動大答案：B解析：出鋅鍋角度過小，液態(tài)鋅在重力作用下沿表面下滑，冷卻后即形成流掛。5.磷化膜重量測定采用GB/T6807，試樣烘烤溫度應(yīng)控制在A.100℃±5℃B.120℃±2℃C.150℃±3℃D.180℃±5℃答案：B解析：120℃可快速去除水分而不引起結(jié)晶水損失，保證稱重準(zhǔn)確。6.在等離子體電解氧化（PEO）過程中，放電擊穿階段主要生成A.γ-Al?O?B.α-Al?O?C.Al(OH)?D.AlN答案：A解析：高溫微弧使γ-Al?O?瞬間燒結(jié)，硬度高但孔隙率大，后續(xù)致密化依賴α相轉(zhuǎn)變。7.下列哪種后處理可顯著提高化學(xué)鍍鎳層的耐鹽霧性能A.200℃烘烤2hB.鉻酸鹽鈍化C.磷酸陽極氧化D.激光熔覆答案：A解析：低溫烘烤可消除氫脆，同時促使Ni?P析出，形成致密鈍化膜，鹽霧時間可提升50%以上。8.電泳涂裝出現(xiàn)“縮孔”時，槽液中最可能污染的是A.硅油乳液B.乙二醇丁醚C.聚氨酯顆粒D.超濾液回流答案：A解析：硅油表面張力極低，局部富集導(dǎo)致濕膜收縮成孔，常規(guī)過濾無法去除。9.化學(xué)氧化膜（彩虹色）與陽極氧化膜相比，其主要劣勢是A.絕緣性差B.顏色單一C.耐磨性低D.結(jié)合力弱答案：C解析：化學(xué)氧化膜厚度僅0.5–2μm，硬度HV100左右，遠(yuǎn)低于陽極氧化膜HV300–500。10.鍍鋅層無鉻鈍化液中，最常使用的無機(jī)緩蝕劑是A.鉬酸鈉B.硫酸鈷C.硝酸鈰D.磷酸二氫鋅答案：A解析：鉬酸鹽在pH3–5范圍內(nèi)形成MoO?2?吸附膜，抑制白銹生成，環(huán)保且成本低。11.采用溶膠-凝膠法制備陶瓷涂層時，控制裂紋最有效的途徑是A.增加水/醇摩爾比B.引入硅烷偶聯(lián)劑C.提高煅燒升溫速率D.延長陳化時間答案：B解析：硅烷偶聯(lián)劑在無機(jī)-有機(jī)界面形成柔性過渡層，釋放熱應(yīng)力，減少開裂。12.在化學(xué)鍍鎳槽液中，若鎳離子濃度快速下降，亞磷酸鈉濃度升高，說明A.還原劑過量B.穩(wěn)定劑失效C.絡(luò)合劑不足D.pH值過高答案：B解析：穩(wěn)定劑耗盡導(dǎo)致鎳離子被大量還原，副反應(yīng)產(chǎn)生亞磷酸鈉，鍍液自發(fā)分解風(fēng)險增大。13.熱噴涂WC-Co涂層經(jīng)封孔處理后，其孔隙率可降至A.0.1%B.0.5%C.1.0%D.2.0%答案：A解析：采用低黏度環(huán)氧浸滲+真空固化，可將原始3%孔隙率降至0.1%，耐蝕性接近致密材料。14.下列檢測手段中，可直接測定轉(zhuǎn)化膜厚度的是A.渦流測厚儀B.金相顯微鏡C.X射線熒光光譜D.庫侖法答案：B解析：金相制樣后借助顯微鏡標(biāo)尺可直接讀取膜層厚度，精度±0.5μm。15.電鍍硬鉻采用稀土添加劑后，裂紋數(shù)量變化趨勢為A.增加且變寬B.減少且變細(xì)C.增加但變淺D.減少但變深答案：B解析：稀土吸附在活性位點，抑制柱狀晶生長，裂紋密度下降30%，寬度縮小50%。二、多項選擇題（每題3分，共30分）16.影響陽極氧化膜封孔質(zhì)量的主要因素包括A.封孔液鎳離子濃度B.封孔溫度C.氧化膜厚度D.封孔時間E.氧化膜顏色答案：ABCD解析：顏色與封孔質(zhì)量無直接關(guān)聯(lián)，其余四項均影響水合反應(yīng)深度與鎳沉積量。17.下列屬于無鉻鈍化技術(shù)的是A.硅烷鈍化B.鋯鈦鈍化C.鉬酸鹽鈍化D.磷化鈍化E.稀土鈍化答案：ABCE解析：磷化膜含磷酸鹽，不屬于鈍化范疇，其余均為無鉻環(huán)保技術(shù)。18.化學(xué)鍍鎳層熱處理后可出現(xiàn)的相變有A.Ni?P析出B.NiO生成C.非晶態(tài)轉(zhuǎn)變晶態(tài)D.晶粒長大E.Ni(OH)?分解答案：ACD解析：200–400℃范圍內(nèi)主要發(fā)生Ni?P析出與非晶重結(jié)晶，NiO需更高溫度且需氧氛圍。19.電泳涂裝回收系統(tǒng)超濾液的主要作用是A.回收顏料B.回收樹脂C.維持槽液電導(dǎo)D.沖洗工件帶走浮漆E.調(diào)節(jié)pH答案：BCD解析：超濾膜截留大分子樹脂，透過水與小分子溶劑，用于閉環(huán)沖洗，降低耗水量。20.熱浸鍍鋁硅合金層相比純鋅層，其優(yōu)勢有A.耐高溫氧化B.耐硫化腐蝕C.犧牲陽極保護(hù)D.成形性更好E.表面更光亮答案：AB解析：Al-Si層形成致密Al?O?-SiO?復(fù)合膜，耐高溫與硫化，但犧牲保護(hù)能力弱于純鋅。21.激光熔覆裂紋敏感性高的原因包括A.溫度梯度大B.冷卻速度快C.熱膨脹系數(shù)差異D.熔覆層過薄E.基體預(yù)熱不足答案：ABCE解析：層薄反而降低裂紋傾向，其余四項均增大拉應(yīng)力。22.磷化膜結(jié)晶粗大可能導(dǎo)致A.涂層附著力下降B.耐蝕性降低C.電泳漆膜粗糙D.沖壓時掉粉E.焊接飛濺增多答案：ABCD解析：粗大結(jié)晶孔隙大，機(jī)械鎖扣作用弱，掉粉明顯，但對焊接飛濺影響小。23.采用磁控濺射制備TiN涂層時，影響膜層色澤的因素有A.氮氣分壓B.基體偏壓C.濺射功率D.基體溫度E.靶材純度答案：ABCD解析：氮分壓決定TiN化學(xué)計量比，偏壓影響離子轟擊能量，均改變色澤；靶材純度主要影響缺陷，不直接決定顏色。24.下列屬于表面粗糙度光學(xué)非接觸測量方法的是A.白光干涉儀B.共聚焦顯微鏡C.觸針式輪廓儀D.激光散射法E.原子力顯微鏡答案：ABD解析：觸針與AFM屬接觸或微接觸，白光干涉與共聚焦為光學(xué)非接觸。25.電鍍鎳層出現(xiàn)“針孔”缺陷，可能原因有A.有機(jī)雜質(zhì)污染B.潤濕劑不足C.電流密度過高D.攪拌過強(qiáng)E.基體孔洞殘留酸液答案：ABCE解析：攪拌過強(qiáng)利于氣泡脫附，反而減少針孔，其余均導(dǎo)致氣體滯留或局部鈍化。三、判斷題（每題1分，共20分）26.陽極氧化膜的硬度隨電解液硫酸濃度升高而線性增加。答案：錯解析：硫酸濃度超過200g/L后，溶解速率加快，硬度反而下降。27.化學(xué)鍍鎳層含磷量越高，其非晶態(tài)比例越大，耐蝕性越好。答案：對解析：高磷（>10%）鍍層幾乎完全非晶，無晶界，腐蝕電流密度降低一個數(shù)量級。28.熱噴涂層結(jié)合強(qiáng)度主要依賴冶金結(jié)合。答案：錯解析：主要依賴機(jī)械嵌合與微冶金結(jié)合，后者比例通常<30%。29.電泳涂裝整流器采用高頻脈沖電源可降低厚邊現(xiàn)象。答案：對解析：脈沖間歇期使電泳膜電阻均勻化，減少邊緣電場集中。30.不銹鋼酸洗鈍化后，表面游離鐵測試可采用硫酸銅點滴法。答案：對解析：GB/T4334.6規(guī)定，點滴后30秒不出現(xiàn)銅沉積即為合格。31.磷化膜重量單位通常以g/m2表示，膜厚單位以μm表示，二者可線性換算。答案：錯解析：換算系數(shù)依賴結(jié)晶密度與孔隙率，不同工藝系數(shù)差異大。32.激光熔覆層稀釋率越高，熔覆層性能越接近基體。答案：對解析：稀釋率提高，基體成分混入增多，性能趨同。33.采用溶膠-凝膠法制備的SiO?涂層，其熱膨脹系數(shù)可通過引入甲基三乙氧基硅烷降低。答案：對解析：甲基基團(tuán)降低網(wǎng)絡(luò)連接度，熱膨脹系數(shù)下降30%。34.鍍鋅層經(jīng)鉻酸鹽鈍化后，其自腐蝕電位正移約100mV。答案：對解析：鈍化膜阻擋Cl?，腐蝕電位正移，犧牲保護(hù)能力下降。35.在化學(xué)鍍鎳槽液中，乳酸主要作為還原劑使用。答案：錯解析：乳酸為絡(luò)合劑，用于穩(wěn)定鎳離子，還原劑為次磷酸鈉。36.等離子電解氧化膜層呈多孔結(jié)構(gòu)，可直接作為涂裝底層無需封閉。答案：錯解析：孔隙率>20%，需封孔或加底漆，否則涂層出現(xiàn)氣泡。37.磁控濺射TiAlN涂層硬度高于TiN，主要因固溶強(qiáng)化效應(yīng)。答案：對解析：Al進(jìn)入TiN晶格產(chǎn)生畸變，硬度提升至HV2800。38.電鍍鋅鎳合金層含鎳量12–15%時，耐鹽霧性能最佳。答案：對解析：該成分范圍內(nèi)形成單一γ相，腐蝕產(chǎn)物致密，鹽霧>1000h。39.熱浸鍍55%Al-Zn-Si鍍層經(jīng)沖壓后，表面出現(xiàn)黑灰是因鋁富集氧化。答案：對解析：沖壓裂紋處鋁暴露，快速氧化形成Al?O?黑灰。40.采用原子力顯微鏡測量表面粗糙度時，探針半徑越小，測得Ra值越大。答案：對解析：小半徑探針可進(jìn)入更窄谷槽，真實形貌放大，Ra增大。四、填空題（每空2分，共40分）41.陽極氧化膜封孔工藝中，常溫鎳鹽封孔溫度一般控制在______℃，時間______min。答案：25–30，8–1242.化學(xué)鍍鎳層經(jīng)400℃熱處理1h后，其硬度可達(dá)______HV，主要析出相為______。答案：1100，Ni?P43.熱噴涂Al?O?-13%TiO2涂層，采用超音速火焰噴涂（HVOF）后，孔隙率可降至______%，結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)______MPa以上。答案：1，7044.電泳涂裝槽液固體份通常維持在______%，灰份控制在______%以內(nèi)。答案：18–22，545.不銹鋼電解拋光液主要成分為磷酸______、硫酸______，體積比約3:1。答案：75%，25%46.鍍鋅層無鉻鈍化膜中，硅烷偶聯(lián)劑水解后生成______醇，與金屬表面______基團(tuán)縮合。答案：硅羥，羥47.激光熔覆常用自熔合金粉末牌號為______，其典型硬度范圍______HRC。答案：Ni60，58–6248.磷化膜P比定義為______峰面積與______峰面積之比，汽車板要求P比>______。答案：Zn-phosphophyllite，Zn-phosphite，0.849.等離子電解氧化電源常用______波形，頻率范圍______kHz。答案：雙極脈沖，1–1050.溶膠-凝膠涂層干燥階段，關(guān)鍵控制參數(shù)為______速率與______梯度。答案：溶劑揮發(fā)，溫度五、簡答題（每題10分，共50分）51.簡述陽極氧化膜熱封孔與鎳鹽冷封孔的機(jī)理差異，并指出各自優(yōu)劣。答案：熱封孔利用高溫水蒸氣使氧化膜發(fā)生水合膨脹，生成勃姆體（AlOOH）封閉孔隙，機(jī)理為物理膨脹+化學(xué)水合，優(yōu)勢為封孔徹底、耐蝕高、無重金屬；劣勢為能耗高、易產(chǎn)生封孔灰、大尺寸工件易變形。鎳鹽冷封孔在室溫下通過鎳離子水解生成Ni(OH)?沉積于孔口，機(jī)理為化學(xué)沉積+吸附，優(yōu)勢為節(jié)能、效率高、無色差；劣勢為含鎳廢水、需后續(xù)中和、對氧化膜厚度均勻性敏感。52.說明化學(xué)鍍鎳層孔隙率隨厚度變化的規(guī)律，并給出降低孔隙率的三種工藝措施。答案：孔隙率與厚度呈指數(shù)衰減，5μm時孔隙率約5–8μm?2，25μm時降至0.1μm?2。措施：①提高鍍液pH至4.8–5.0，降低氫氣析出；②添加0.5ppm硫脲作為穩(wěn)定劑，抑制局部過度還原；③采用脈沖化學(xué)鍍，間歇期使氣泡脫附，厚度均勻性提高20%。53.列舉熱浸鍍鋅層出現(xiàn)“鋅渣”缺陷的三類來源，并給出對應(yīng)控制方法。答案：來源：①底渣（Fe-Zn合金），由帶鋼鐵溶解形成，控制方法為降低鋅鍋溫度至450℃以下、提高鋁含量至0.2%；②浮渣（Al?O?-ZnO），由鋁氧化產(chǎn)生，控制方法為采用陶瓷內(nèi)襯、減少攪拌；③顆粒渣（Fe-Al-Zn），由助鍍劑Fe2?帶入，控制方法為連續(xù)過濾助鍍液，F(xiàn)e2?<1g/L。54.闡述激光熔覆層裂紋產(chǎn)生的力學(xué)模型，并提出兩種在線監(jiān)測手段。答案：模型認(rèn)為熔覆冷卻時，熔池邊緣受拉應(yīng)力σ?=E·α·ΔT/(1-ν)，當(dāng)σ?>σ_b（材料斷裂強(qiáng)度）時產(chǎn)生裂紋。監(jiān)測：①采用紅外熱像儀實時采集溫度梯度，當(dāng)梯度>1000℃/cm時觸發(fā)功率緩降；②利用聲發(fā)射傳感器檢測高頻信號（>200kHz），裂紋釋放彈性能，幅值突增20dB即報警。55.說明電泳涂裝超濾系統(tǒng)清洗恢復(fù)通量的三步法，并給出化學(xué)清洗液配方。答案：三步：①清水沖洗去除浮漆；②堿洗去除有機(jī)污染，溫度40℃循環(huán)30min；③酸洗去除無機(jī)鹽，恢復(fù)膜通量至90%以上。配方：堿洗采用0.5%NaOH+0.2%EDTA二鈉；酸洗采用0.3%檸檬酸+0.1%非離子表面活性劑，pH2.5。六、計算題（每題15分，共30分）56.某鋁合金陽極氧化膜厚度要求20μm，電流效率按85%計算，電流密度1.5A/dm2，求氧化時間。已知：氧化鋁密度3.2g/cm3，電化當(dāng)量0.634g/(A·h)，體積膨脹系數(shù)1.42。答案：理論膜厚δ=(0.634×η×t×10)/(3.2×1.42)代入δ=20μm，η=0.85t=(20×3.2×1.42)/(0.634×0.85×10)=33.6min取整34min。57.化學(xué)鍍鎳槽液體積1000L，鎳離子濃度降至4.2g/L（原6.0g/L），次磷酸鈉濃度降至18g/L（原30g/L），需補(bǔ)加NiSO?·6H?O與NaH?PO?·H?O各多少公斤？假設(shè)鍍層已沉積面積200m2，平均厚度15μm，鎳?yán)寐蕿?5%。答案：鎳沉積量=200×15×8.9×0.95=25.4kg鎳消耗=25.4/0.95=26.7kg槽液鎳損失=(6.0–4.2)×1000/1000=1.8kg總需鎳=26.7+1.8=28.5kgNiSO?·6H?O含鎳量20.9%，故需28.5/0.209=136.4kg次磷酸鈉與鎳摩爾比1.5:1，鎳摩爾=28.5/58.7=0.485kmol需NaH?PO?·H?O=0.485×1.5×106=77.1kg扣除槽液剩余次磷酸鈉可還原量（30–18）×1=12kg實際補(bǔ)加=77.1–12=65.1kg七、綜合應(yīng)用題（20分）58.某汽車廠涂裝車間出現(xiàn)電泳漆膜“虎皮紋”缺陷，經(jīng)排查：槽液溫度30℃，固體份20%，灰份4%，電導(dǎo)率1200μS/cm，pH6.0，極比1:4，電壓分段升壓，首段100V，第二段200V，第三段250