表面工程新技术不断涌现 传统的表面技术，随着科学技术的进步而不断创新。在电弧喷涂方面，发展了高速电弧喷涂，使喷涂质量大大提高。在等离子喷涂方面，已研究出射频感应藕合式等离子喷涂、反应等离子喷涂、用三阴极枪等离子喷枪喷涂及微等离子喷涂。在电刷镀方面研究出摩擦电喷镀及复合电刷镀技术。在涂装技术方面开发出了粉末涂料技术。在粘结技术方面，开发了高性能环保型粘结技术、纳米胶粘结技术、微胶囊技术。在高能束应用方面发展了激光或电子束表面熔覆、表面淬火、表面合金化、表面熔凝等技术。在离子注入方面，继强流氮离子注入技术之后，又研究出强流金属离子注入技术和金属等离子体浸没注入技术。在解决产品表面工程问题时，新兴的表面技术与传统的表面技术相互补充，为表面工程工作者提供了宽广的选择余地。 复合表面技术迅速崛起 在单一表面技术发展的同时，综合运用两种或多种表面技术的复合表面技术有了迅速的发展。复合表面技术通过多种工艺或技术的协同效应使工件材料表面体系在技术指标、可靠性、寿命、质量和经济性等方面获得最佳的效果，克服了单一表面技术存在的局限性，解决了一系列工业关键技术和高新技术发展中特殊的技术问题。强调多种表面工程技术的复合，是表面工程的重要特色之一。 开发多种功能涂层 表面工程大量的任务是使零件、构件的表面延缓腐蚀、减少磨损、延长疲劳寿命。随着工业的发展，在治理这3种失效之外提出了许多特殊的表面功能要求。例如舰船上甲板需要有防滑涂层，现代装备需要有隐身涂层，军队官兵需要防激光致盲的镀膜眼镜，太阳能取暖和发电设备中需要高效的吸热涂层和光电转换涂层，录音机中需要有磁记录镀膜、不沾锅中需要有氟树脂涂层、建筑业中的玻璃幕墙需要有阳光控制膜等等。在制备功能涂层方面，表面工程也可大显身手，做出自己的贡献。 研究开发新型涂层材料 表面涂层材料是表面技术解决工程问题的重要物质基础。当前发展的涂层新材料，有些是单独配制或熔炼而成的，有些则是在表面技术的加工过程中形成的，后一类涂层材料的诞生，进一步显示了表面工程的特殊功能。 扩展表面工程的应用领域 表面工程已经在机械产品、信息产品、家电产品和建筑装饰中获得富有成效的应用。但是其深度广度仍很不够，不了解和不应用表面工程的单位和产品仍很普遍。 表面工程的优越性和潜在效益仍未很好发挥，需要做大量的宣传推广工作。我国已经加入世贸组织，通过推广应用表面工程提高产品的质量，降低生产成本，改进产品包装，增强市场竞争力，也应是主要的举措之一。 表面工程在生物工程中的延伸已引起了人们的注意，前景十分广阔。如髋关节的表面修补，最常用的复合材料是在超高密度高分子聚乙烯上再镀钴铬合金，使用寿命可达15～25年，近些年又发展了羟基磷灰石（简称HAP）材料，它是一种重要的生物活性材料，与骨骼、牙齿的无机成分极为相似，具有良好的生物相容性，埋入人体后易与新生骨结合。但是HAP材料脆性大，有的学者就用表面工程技术使HAP粒子与金属Ni共沉积在不锈钢基体上，实现了牢固结合。 随着专业化生产方式的变革和人们环保意识的增强，现在呼吁表面处理向原材料制造业转移，这也是一个重要动向。 倍受家用电器厂家欢迎的是预涂型彩色钢板，它是在金属材料表面涂上一层有机材料的新品种，具有有机材料的耐腐蚀、色彩鲜艳等特点，同时又具有金属材料的强度高、可成型等特点，只须对其作适当的剪切、弯曲、冲压和连接即可制成多种产品外壳，不仅简化了加工工序，也减少了家用电器厂家加工设备的投资，成为制作家用电器外壳的极佳材料。 汽车制造业的表面加工任务很重，呼吁表面工程由现在汽车制造厂家处理，变为在原材料制造时就同时进行的出厂前主动处理。这种变革不是表面处理任务的简单转移，更重要的是一种节能、节材、有利环保的举措。它可以简化除油、除锈工序，还可以利用轧钢后的余热，降低能耗。在西欧一些国家的钢厂中，就对半成品进行表面处理，如热处理、热浸镀、磷化、钝化等。 为国家重大工程建设服务 在新型军用飞机的研制过程中，先进的胶粘技术、特种热处理技术、表面改性技术、薄膜技术以及涂层技术都发挥了重要作用。吸波材料的研制成功为装备隐形提供了重要的物质基础。 长江三峡工程，与其说是土木工程，不如说是钢铁工程，在大坝全长2309.47m中钢铁结构闸门就占全长的72%。在三峡工程中，所有机械设备、金属结构、水工闸门以及隧洞、桥梁、公路、码头、储运设备都离不开表面工程。在国家科技攻关项目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻关项目的安排上以及三峡工程重新论证和设计审查中，表面工程的应用始终是一项研究和讨论的重要课题之一。从表面技术和涂覆材料的选择、喷涂工艺的制定到表面电化学保护等，都在三峡重大装备研制项目中占有重要地位。 纳米表面工程技术正在形成 近年来纳米材料技术正在以令人吃惊的速度迅猛发展。迄今的研究以纳米粉末的制作为主，但是越来越倍受关注的是纳米材料的结构化问题。众所周知，特殊的表面性能是纳米材料的重要独特性能之一。表面工程无论在工艺方法和应用领域方面都与纳米材料技术有着不可分割的密切联系。 在传统的电刷镀溶液中，加入纳米粉体材料。可以制备出性能优异的纳米复合镀层。在传统的机油添加剂中，加入纳米粉体材料，可以提高减摩性能并具有良好的自修复性能。 因此可以说表面工程是促进纳米技术，特别是纳米材料结构化发展的主力军之一。 促进再制造工程的发展 20世纪全球经济高速发展，与此同时，对自然资源的任意开发和对环境的无偿利用造成全球的生态破坏、资源浪费和短缺、环境污染等重大问题。其中机电产品制造业是最大的资源使用者，也是最大的环境污染源之一。为解决这一时代课题，再制造工程应运而生。、 再制造工程技术属绿色先进制造技术，是对先进制造技术的补充和发展。报废产品的再制造是其产品全寿命周期管理的延伸和创新，是实现可持续发展的重要技术途径，再制造产业是可带来新的经济增长点的新兴产业。 表面工程是再制造的关键之一，起着基础性的作用。可以说没有表面工程，实现不了再制造。 机械设备经长期使用出现功耗增大、振动加剧、严重泄漏、维修费用过高，一般应该列为报废。这些现象的发生都是零件磨损、腐蚀、变形、老化，甚至出现裂纹这些失效的结果所造成的。磨损在零件表面发生，腐蚀从零件表面开始，疲劳裂纹由表面向内延伸，老化是零件表面与介质反应的结果，即使变形，也表现为表面相对位置的错移。所以“症结”都是表面问题。对这些问题，表面工程可以大显身手。 向自动化、智能化的方向迈进 在表面处理时，自动化程度最高的是汽车行业和微电子行业。以神龙汽车公司的车身涂装线为例，涂装工艺采用三涂层体系（3C3B），即电泳低漆涂层、中间涂层、面漆涂层，涂层总厚度为110～130μm，涂装厂房为三层，一层为辅助设备层，二层为工艺层，三层为空调机组层，厂房是全封闭式，通过空调系统调节工艺层内的温度和湿度，并始终保持室内对环境的微正压，保持室内清洁度，各工序间自动控制，流水作业，确保涂装高质量。 随着机器人和自动控制技术的发展，在其他表面技术的施工中（如热喷涂）实现自动化和智能化已为期不远。 降低对环保的负面效应 从宏观上讲，表面工程对节能、节材、环境保护有重大效能，但是对具体的表面技术，如涂装、电镀、热处理等均有“三废”的排放问题，仍会造成一定程度的污染。现在，有氰电镀已经基本上被无氰电镀所代替，一些有利于环保的镀液相继被研制出来。当前，在表面工程领域，提出了封闭循环，达到零排放，实现“三废”综合利用的目标。至于一些中小企业，距上述奋斗目标相距很远。总的来看，表面工程工作者在降低对环保负面效应方面，仍是任重而艰巨。 后记：表面工程具有学科的综合性，手段的多样性，广泛的功能性及潜在的创新性，因而受到各行各业的重视。其产生的经济效益更是令人瞩目。目前，我国技术门类齐全，部分表面技术的设备、材料和工艺已达到了国际先进水平。据不完全统计，仅我国自第6个五年计划以来，通过表面工程在设备维修领域和制造领域推广应用，已取得了几百亿元的经济效益。因此，表面工程在21世纪将继续保持飞速发展，它将对21世纪科学技术总体水平和经济发展起到积极的促进作用。 |
