表面工程现状与展望

表面工程现状与展望

专业：焊接技术与工程 班级：焊接07-1班 姓名：陈平

学号：0708030103

表面工程现状与展望

陈平

辽宁工程技术大学

935297057@qq.com

1引言

表面工程是一个既古老又新颖的学科，人们使用表面工程技术已有悠久的历史。追溯到几千年前，我国早在春秋战国时期就已开始应用刚的淬火、铜器热镀锡、鎏金及油漆等古老技术。但是，表面工程的迅速发展还是从19世纪工业才开始，20世纪80年代成为世界上10大关键技术，进入20世纪90年代发展趋势更猛，出现了表面工程研究的热潮，几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍将是主导21世纪的关键技术之一。

2表面工程的定义、作用及任务

2.1表面工程的定义

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、形态和应力状态等，以获得表面性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍、发展起来的，有坚实的科学基础，就有明显的交叉、边缘学科的性质和极强的实用性。表面现象和表面过程是自然界中普遍存在的，也是人们日常生活时时刻刻直接面对的。广义地说，表面科学与技术是研究表面现象和表面过程并为人类造福或被人们利用的科学技术。

2.2表面工程的作用

1金属材料及其制品的腐蚀、磨损及疲劳断裂等重要的损伤，一般都从材料表面、亚表面或因表面因素而引起的，它们带来的损失和破坏是惊人的。例如：仅腐蚀一项，据统计全世界钢产量的10%由于腐蚀而损耗，工业发达国家因腐蚀破坏造成的经济损失占国民经济总产值的2%-4%，我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达2000亿元。磨损造成的损失也与之相近。因此，采用表面改性、涂覆、薄膜及复合处理等工艺技术，加强材料表面防护，提高材料表面性能，控制或防止表面损坏，可延长设备、工件的使用寿命，从而获得巨大的经济效益。

2表面工程不仅是现代制造技术的重要组成基础工艺之一，同时又为信息技术、航天技术、生物工程等高新技术的发展提供技术支撑。诸如离子注入半导体掺杂已成为超大规模集成电路制造的核心工艺技术。生物工程中，髋关节的表面修补，用超高密度高分子聚乙烯上再镀钴铬合金，寿命达15-25年。

3利用表面工程技术，使材料表面获得比它本身没有而又又希望具有的特殊性能，而且表层很薄，用材十分少，性能价格比高，节约材料和节省能源，减少环境污染，是实现材料可持续发展的一项重要措施。

4随着表面工程与科学的发展表面，表面工程的作用有了进一步扩展。通过专门处理，根据需要可赋予材料及其制品具有绝缘、导电、阻燃、红外吸收及防辐射、吸收声波、吸声防噪、方沾污性等多种特殊功能。也可为高新技术及其制品的发展提供一系列新型表面材料，如金刚石薄膜，超导薄膜、纳米粉末、碳60、非晶态材料等。

5随着人们生活水平的提高及工程美学的发展，表面工程在金属及非金属制品表面装饰作用也更引人注目和得到明显的发展。

2.3表面工程的主要任务

1提高金属材料抵御环境作用的能力。

2根据需要，赋予材料及其制品表面机械功能、物理功能、和多种特殊功能、声光磁电转换及储存记忆的功能；制造特殊新型材料及复层金属板材。 3赋予金属或非金属制品表面光泽的色彩、图纹、优美的外观。 4实现特定的表面加工来制造构件、零件和元器件等。

5修复磨损或腐蚀损坏的零件；挽救加工超差的产品，实现再制造工程。 6研究各类材料表面的失效机理与表面工程技术的应用理论问题。

3表面工程技术的分类及内容

3.1表面工程技术的分类

1表面工程的基础和应用理论。

2表面涂覆技术、表面改性技术和表面复合处理技术三部分。 3表面加工技术。

4表面分析和性能检测技术。 5表面工程技术设计

3.2表面涂覆技术

表面涂覆技术包括如下类型： 1电镀和化学镀：电镀，化学镀，刷镀。

2热喷涂：电弧喷涂，火焰喷涂，等离子喷涂，特种方法喷涂。 3金属转化膜：磷化，化学氧化膜，阳极氧化膜，金属着色。 4涂料涂装：溶剂性涂料，水溶性涂料，高固体分涂料，粉末涂料。 5热浸镀：浸锌，浸铝，浸锌铝合金。

6气相沉积：物理气相沉积，化学气相沉积，等离子体化学气相沉积。

7防锈封存包装：防锈水，防锈油，气相防锈材料，可剥性材料，干燥空气封存。 8堆焊与熔结：堆焊，熔结。

9其他涂层：陶瓷涂敷，溶胶-凝胶膜，粘涂，达克罗涂层。

3.3表面复合处理技术

这是综合运用两种或多种表面技术的复合，进一步提高材料及制品的表层性能。已开发的一些表面复合技术如热喷涂与涂装复合、等离子喷涂与激光辐照复合、电镀与电泳涂装复

合、化学热处理与电镀复合、化学热处理与气相沉积复合表面强化与固体润滑层复合、多层薄膜技术的复合、隔热涂层、防火涂层与抗烧蚀涂层复合等，其种类繁杂，应用效果很好，起到

“1+1大于2”的协同效果。

4表面工程技术的发展趋势

4.1表面工程新工艺新技术向高效、节能低污染和经济的方向发展

高性能合金电镀、复合镀层、高速电镀与优质多元化学镀镍基合金及相应的新型添加剂得到不断的开发与应用。

4.2表面工程的表面复合技术应用日益广泛

表面复合技术充分发挥各种工艺核材料最佳协同效应，获得可靠性、寿命、质量、经济性等最佳效果，可适应更广泛的需要

4.3智能化、自动化在表面工程领域中的应用发展迅速

在表面工程各专业领域中运用计算机控制实施生产过程自动化的技术已获得普遍的应用。

4.4高能射束在表面工程中应用前景广阔 4.5纳米表面工程技术已成为心得发展方向

纳米表面工程，是指纳米材料和纳米技术有机地与传统表面工程的结合与应用。

4.6表面工程设计趋于科学化

机械产品的设计，已经从原先单纯的强度设计发展到材料强度、磨损、与腐蚀三大因素综合设计。

现代表面工程技术在国民经济中起着不可估量的作用。表面工程技术是人类进步的里程碑，是尖端技术发展的基本条件，国民经济依赖于它的开发与应用。它促进和推动传统产业的技术进步，并引起产业结构的变化，是知识密集、技术密集的新产业。 参考文献

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