表面处理技术及应用趋势

传统的表面工程技术，如表面热处理、表面渗碳及油漆技术，已有几百年历史，甚至上千年。例如，古时的所谓宝刀，利而不脆，实是表面热处理的结果。1974年秦兵马俑出土的宝剑表面是用铬盐氧化工艺处理的。无机涂层工艺也是表面处理技术中的一个重要组成部分，远在3000多午前的商代就出现了青釉，这是用石灰石和粘土制成的无机涂层；把这一种工艺进一步改进，到了周朝出现了琉璃，即多种彩色的釉；发展到唐朝成了世界闻名的“唐三彩”。高分子涂装技术20世纪50年代以前几乎全部是油性涂料和天然树脂涂料，到目前合成树脂已占了涂料的大部，而且生产出适用各种环境下对材料进行保护的品种。近20年来，为了减少挥发溶剂对环境的污染，并节约溶剂，水系涂料得到迅速开发，像水系电泳涂料已在汽车行业中广泛采用。粉体涂料在20世纪60年代开始问世，在20世纪80年代之后，产量大幅度增加。关于涂装工艺也得到了很大发展，由古老的刷涂、空气喷涂，发展为静电喷涂、流化床涂装、电泳涂装及静电粉末涂装。

传统的表面淬火，已由火焰加热，改为高频加热，近些年应用激光束、电子束的淬火技术已逐渐在扩大应用。古老的渗碳工艺，也由于计算机的发展，实现了自动控制，使处理的质量得到了改善。近年来把真空电离的原理用于渗碳，称为离子渗碳，使渗碳的速度和质量得到大幅度提高。

电镀技术也是一门古老的表面处理工程技术。在相当长的一段历史时期内，电镀仅限于镀覆纯金属，如镀Zn，Cr，Ni等，目前已能成功地镀覆多种合金，甚至能把陶瓷和金刚石粉末同时镀在要求耐蚀的表面上。20多年前发明的电刷镀，在修复和局部保护方面，有独特的用处。无公害电镀、功能电镀都是电镀技术的重要进展。

塑料表面金属化工艺近些年已作为一种镀覆工艺进行开发、研究和应用。它不能取代电镀工艺，仅是在无法电镀的情况下镀覆的一个有效手段。不过到目前，成功开发的镀层工艺还不太多。(www.xing528.com)

热喷涂技术由早期制备一般的装饰性和防护性涂层发展到制备各种功能性涂层，由产品的维修发展到大批量的产品制造，由单一涂层发展成包括产品失效分析、表面预处理、喷涂材料和设备的选择、涂层系统设计和涂层后加工等在内的热喷涂系统工程。热喷涂技术的发展是从使用条件最苛刻、要求最严格的宇航工业开始的，然后迅速向各民用工业部门扩展开。目前，热喷涂技术已成为金属表面处理科学领域中一个十分活跃的独立学科。

浸渗金属属于化学热处理范畴，但近一二十年来渗入材料的种类正在迅速增多，工艺不断改进，控制技术也有了较大的提高，因此也被划归表面工程新技术之列。近30年来，有许多新的科学技术渗透到表面处理技术领域，使金属的表面处理技术得到迅速的开发。例如：激光是20世纪60年代出现的重大科学技术成就之一，20世纪70年代制造出大功率的激光器以后，便开始用激光加热进行表面淬火。用激光和电子束加热，由于能量集中、加热层薄和靠自激冷却，因而淬火变形小，且不用淬火介质，有利于环境保护，便于实现自动化。激光、电子束用于表面加热后，就使表面强化技术超出了热处理范畴，可以通过熔化-结晶过程、熔融合金化-结晶过程、熔化-晶态过程，大幅度改变硬化层的结构与性能。

材料的表面气相沉积也是近年来发展最快的表面处理新工艺，是提高材料使用性能和寿命的有效途径。气相沉积法中化学气相沉积是利用镀层材料中的挥发性化合物气体分解或化合反应后沉积成膜；物理气相沉积则是利用真空蒸发、溅射、离子银等方法沉积成膜。这些薄膜强化新技术用材广泛、适用面宽，已广泛用于机械制造、冶金工业以及宇航、核能等领域。20世纪70年代发展起来的离子注入新技术，利用注入离子可得到过饱和固溶体、非晶态和某些化合物层，能改变材料摩擦因数，增加表面硬度，提高耐磨性及耐蚀性，延长了零件的使用寿命。综上所述，可见材料表面工程技术的进步，一是表现在传统工艺技术的革新，一是表现在新工艺的出现。1986年10月在布达佩斯举行的国际材料热处理联合会理事会决定接受表面工程学科，并且决定把联合会改名为“国际热处理及表面工程联合会”。