表面工程技术的意义

表面工程是经表面预处理后，应用物理、化学、机械等技术手段改变固体材料表面成分过组织结构及盈利状况，获得所要求的性能，以提高产品的可靠性或延长其使用寿命的各种技术总称。

表面工程技术的发展历史

表面工程技术是一个既古老又新颖的学科，人类使用表面工程技术已有悠久的历史;但是，表面工程技术的迅速发展是从19世纪工业革命时开始的，并在20世纪80年代成为世界上10大关键技术之一。目前，表面工程技术仍是主流关键技术之一，几乎涉及了工业的各个领域，发展势头正猛。

表面工程的概念1983年首次被提出，同年英国伯明翰大学成立了Wolfson表面工程学院，并在1985年创办了国际性刊物《表面工程》。1986年，在布达佩斯第5届国际材料热处理大会上，“国际热处理学会”被更名为“国际热处理与表面工程学会”，这些都是表面工程技术在国际上迅速发展的重要标志。

我国机械工程学会于1987年成立了表面工程研究所，1988年出版了中文版《表面工程》杂志，1993年成立了中国机械工程学会表面工程分会。自1989年以来，我国先后多次召开全国性或国际性的表面工程学术会议和表面科学与工程学术会议。

表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态或应力状态等，以获得所需的表面性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺结合而繁衍、发展起来的，有坚实的科学基础，具有明显的交叉、边缘学科性质和极强的实用性。

表面工程技术的意义

工业生产与应用证明，因为材料的疲劳断裂、磨损、腐蚀、氧化、烧损等造成的破坏十分惊人。

据报道，每年因腐蚀造成西方主要发达国家的经济损失占其经济总值的2%～4%，全球因腐蚀导致的金属损耗超过一亿吨。因摩擦磨损造成的材料损失在美国每年高达200亿美元;在英国每年超过5亿英镑。全球由于腐蚀和磨损造成的失效破坏在各种机电产品失效破坏中约占70%。

而在社会资源和能源日益短缺的今天，为了让工件使用寿命延长，如果使用高级合金材料制成零件和整个设备来达到表面强化和防护的目的，这是不经济的，也是不科学的。

随着科技发展，人们发现，仅仅通过提高材料表面的耐磨耐蚀性，也能大大提高材料的使用寿命，从而就有了表面工程技术的应用和发展。表面工程技术概念的提出与发展应用，对工业科技发展具有了重大的影响和推动意义:

1、表面工程技术是保证产品质量的基础工艺艺术，满足不同工况服役与装饰外观的要求，显著提高产品的使用寿命、可靠性与市场竞争能力。

2、表面工程技术是节能、节材和挽回经济损失的有效手段。采用有效的表面防护手段，至少可减少腐蚀损失15～35%，减少磨损损失33%左右。

3、表面工程技术在制备新型材料方面具有特殊的优势。通过表面原位合成技术，能在低成本基础上在工件表面制备出性能优良的新型合金材料涂层，很好满足了工业、航空航天工业对高性能零部件表面的需求。

4、表面工程技术是微电子技术发展的基础技术。以化学气相沉积、物理气相沉积、光刻技术和离子注入为代表的表面薄膜沉积技术和表面微细加工技术是制作大规模集成电路、光导纤维和集成光路、太阳能薄膜电池等元器件的基础。

表面工程技术的分类

表面工程技术的分类目前没有统一的标准，其可依据涂层种类、表面功能特性、制备工艺方法及其制备的作用原理等进行不同分类。按学科特点分类，表面工程有:

1、表面涂镀:即将液态涂料涂覆在材料表面或将镀料原子沉积在材料表面形成涂层或镀层。常见手段有，热喷涂、堆焊、电镀、化学镀、气相沉积和涂装技术。

2、表面改性:即利用热处理、机械处理、离子处理和化学处理等方法，改变材料表面的成分及性能的技术。常见手段有，热扩渗、转化膜、表面合金化、离子注入和喷丸强化。

3、薄膜技术:即采用各种方法在工件表面上沉积厚度为100nm至1μm或数微米薄膜的技术。常见手段，气相沉积技术。

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按工艺特点来分，表面技术有:

①电镀技术:即合金电镀、复合电镀、电刷镀、非晶态电镀和非金属电镀的总称。

②涂装:指制备特殊用途、特殊类型的新涂料和涂装工艺。

③堆焊:目前比较成熟的有埋弧自动堆焊、振动电弧堆焊、CO2保护自动堆焊和等离子堆焊。

④热喷涂:是采用火焰、电弧、等离子弧进行的喷涂和爆炸喷涂。

⑤热扩渗:是在基体材料表面进行的固体渗、液体渗、气体渗和等离子渗。

⑥化学转化膜:是采用化学氧化、阳极氧化制备表面膜层。

⑦彩色金属:是对工件进行整体着色、吸附着色及电解着色。

⑧气相沉积:一般采用化学气相沉积和物理气相沉积。

⑨三束改性:目前一般采用激光束改性、电子束改性和离子束改性。

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