表面工程技术简介

表面工程技术简介（共9篇）

表面工程技术简介 篇1

表面工程技术——喷涂项目

简介

表面工程技术是将材料表面通过表面覆膜、覆层式焊层（如热喷涂、堆焊、热浸镀、电镀等）或表面改性（如离子注入、渗透渗氮、激光处理等），或者兼有之复合处理，从而达到改变金属、非金属工件表面形态、化学成分或组织结构，使其获得所需的如耐磨、耐蚀、抗高温氧、绝热、导电、减摩、绝缘等各种功能特性，同时能有效改善使用性能与延长使用寿命。它具有二大特点：一是高度实用性；二是具有显著的优质、高效与低耗性与环保效益。

表面工程技术不仅应用于一般设备工件的表面强化、防护或修复再制造，而且还为高新技术的发展提供了材料与工艺支持。它已成为一门具有高新技术特色的、相对独立的新兴学科，并不断完善自身的学科体系。我国自“六.五”计划起，连续五个五年计划，将表面工程技术，特别是其中的热喷涂、堆焊技术列为国家重点推广应用项目。作为节能、节材的重大措施之一，表面工程技术早已被列为我国2005年长远发展规划的重要内容之中。

热喷涂、堆焊在钢铁、石油、电力、煤炭、矿山、航空航天、水泥、化工、轻工机械等方面具有广泛的应用市场和应用前景，不但是整个表面工程技术中的重要组成部分，而且也是表面工程发展的重要基础。

JP-8000型超音速火焰喷涂系统一套，按标准配置。该系统可喷涂辊形及平板类型工件。辊形工件最大尺寸Φ2000×6000mm、平板工件最大尺寸1500（高）×3000（宽）mm，工件最大重量为60吨。喷枪配置5220喷枪、8100CORONA控制柜、1264送粉器、PC35AC制冷式热交换器、5300型大流量氧气调压阀、1000小时损件备件以及配用管路、电缆等。

该系统主要辅助设备有：具备水平、垂直、框形及平面四种行走模式喷涂机械手，双动力工件转台承托车，隔音喷涂房及控制室，48滤芯反吹滤芯式除尘系统等。

JP-8000型喷涂系统所用材料为氧气和航空煤油，其中氧气耗用量很大，每小时约12瓶。因此需配置液氧供气装置一套。

如果将该系统隔音喷涂房由单开门改为双开门（可在订购合同注明），则可喷涂现代化大型造纸厂中长度8000~15000mm各类精密纸辊。

JP-8000是性能十分优秀的新一代超音速喷涂系统，独特的枪体结构产生3093℃高压燃气，经收缩/扩张燃烧喷最后的燃气焰流速度高达2194m/s。喷涂粉末在燃烧喷嘴下低压部位注入，因而使粉末混合更好，加热更均匀，氧气更少且一致，粉末粒子在燃气焰流中飞行速度可高达1000~1200m/s。JP-8000特别适合喷涂WC-Co、WC-Ni、WC-Co-Cr、Cr2C3-NiCr、MoB-Co-Cr以及金属和合金粉末，并可获得致密、结合强度高，而且生产结果重现性和稳定性非常好的高质量图层。

超音速喷涂：冷轧板连退炉（CAPL）与热镀锌生产线（CGL）立式炉低温段（≤520℃）和中温段（520~815℃）各种规定炉内辊：冷轧板、CAPL以及CGL生产线中各类工艺辊（张力辊、张紧辊、纠偏辊、夹道辊、转向辊、拉矫辊与去毛利辊等）；热镀锌生产线锌锅中沉浸辊与稳定辊；板坯结晶面铜板；拉丝盘、拉丝塔轮以及风机叶片、卷取机扇形板、高精度精度轴类工件等。此外，目前在钢厂中大量适用的镀络辊，超音速喷涂钴铬——碳化钨涂层是其最佳替代更新产品，而且肯定是一个合乎情理的发展趋势。

另外超音速喷涂可用于超音速喷涂：造纸厂卷纸轴、卷纸辊、引纸辊、压榨辊等纸辊以及瓦楞纸刀瓦楞辊；塑料挤螺杆、石油化工用各类球阀和阀闸、螺旋泵蛇形转子；飞机涡轮部件、水轮机叶片、核发电燃料芯棒、压塑机连杆和轴，田井下高磨损零件；飞机起落架注受力面——支承表面；火箭和喷气式引擎零件等。其它在机械制造行业需要增加耐磨、耐蚀、耐高温的部件等。

其技术参数：

燃烧焰流≥800-1500m/s；粉末颗粒飞行速度≥1200m/s-2400m/s；气孔率≤1%；结合强度高≥70MPa;涂层的致密度和硬度可控，其硬度可达HRC80以上；涂层厚度δ≥12.7mm（因粉末飞行速度高。喷涂时焰流压力高，涂层中的残余应力呈为压应力状态，适应大多涂层对厚度的要求，金属粉末的厚度可达1/2英寸），并且是连续喷涂，克服了爆炸喷涂的非连续缺陷，涂层结合强度均匀；喷后涂层表面光洁，符合CE。

超音速喷涂工艺流程如下：

工件预检——磨削或冲砂——缺陷修补——数磨加工——预热——喷砂——喷涂——砂带抛磨——封孔处理——动平衡测试——检验。

工件预测后的磨削与冲砂，主要是针对带有原喷涂层的返修旧辊而言。如能通过冲砂将其去除，则不需进行磨削加工。

将原涂层清除后，如辊面有气孔，裂纹等缺陷，一般采用TIG焊修补。如辊颈磨损而超差，则宜通过气保护焊或手工焊修复。修补、修复后，应进行精车加工。

确认辊面无缺陷、辊颈无超差后，在喷涂作业前须按图进行数磨加工。数磨加工很重要，无论平辊还是梯形辊，都是在高速运行条件下的高精度棍子（爆喷涂的炉辊也是如此），所以数磨加工实际上就是等于成品加工。

对直径较大的棍子，喷砂粗化前应适当预热，其目的一是给棍子一定的预膨胀量，最大限度地减小涂层应力；二是尽可能避免辊子表面吸附水气，以免影响涂层结合强度。

砂带抛磨工序主要是将涂层粗糙度抛磨至图纸或用户要求范围之内。砂带抛磨粗糙度在Ra1.6以上容易做到，若要求达到≤Ra0.8则比较困难。此时，需用振动研磨抛光机将涂层光洁度进一步加工到位。

对处于氧化或腐蚀环境条件下的喷涂辊，例热镀锌生产线中锌锅内的沉浸辊与稳定辊，需要采用相应的封孔剂进行封口处理。封孔处理后，还要相应地进行烘焙干燥和固化处理。

如动平衡试验结果超标，则按图纸指定部位进行配重。

同堆焊材料一样，超音速、爆炸、等离子与电弧喷涂材料，基本上在国内均能生产供货。但是，也有象在钢厂中使用的WC-12Co，CrC3-NiCr、WC-10Co4Cr、MoB-CoCr以及特殊的耐锌液腐蚀，WC-Co等超音速喷涂的金属—陶瓷粉末，在涂层质量及粉末喷涂收得率上存在着一定的差距，目前需要大部分或全部通过国内代理从国外进口解决。完全可以相信，无需几年国产粉将大部分或全部取代进口粉，充分满足对各种喷涂粉末的市场需求。

表面工程技术的最大优势在于，能够以多种技术工艺方法制备出优于本体材料性能的表面功能涂层，其厚度最薄时只需要几微米，仅为结构尺寸的几十分之一至几百分之一，都可获得比本体材料更加优良、甚至无法获得的所需特性。有些零部件制备表面涂层是唯一的选择。

表面工程技术的最大特点：一是高度实用性，二是灵活性，三是有显著快速

优质的重复性，四是高效率与低耗性。国际国内大量的实践证明，经表面技术处理后的设备工件，无论在技术指标的可靠性、产品质量的优良性、服役的长期性、价值的经济性等方面都是最佳的选择。

表面工程技术不仅仅应用于一般的工矿企业设备工件的强化预防护或修复再制造，而且还为高新技术的发展提供了材料与工艺的支持。大量事实表明，通过表面工程技术已解决了一系列工业、国防工业上的重大关键技术和高新技术发展所遇到的特殊技术难题。

表面工程技术现在已经成为一门具有高新技术特色（集材料技术装备、技术工艺于一体，应用极其广泛）相对独立的新兴学科，并不断完善自身的学科体系。正因如此，国外专家、国内学者纷纷预言，表面工程技术将成为二十一世纪工业发展现代化、可持续发展的关键技术。

我国政府高度重视这一技术的研发与使用，几代高层领导亲自过问并指导。自“六五”起，连续五个五年计划，将表面工程技术，特别是其中的喷涂、堆焊技术列为国家重点推广应用项目。表面工程技术作为节能、节材的重大技术措施之一，已经列入我国科技发展长期规划中。

本项目提出的技术范畴，归属于表面工程技术学科，系其中的表面覆层、覆膜技术。由于热喷涂、推焊技术相对于其它表面技术，在解决钢铁生产、石油化工、煤炭、海洋石油、电力、交通运输、矿山机械、航天航空、轻工机械、造纸、塑料机械等工程企业中的设备部件具有更为广泛、实用的效果和应用前景。因而，它不但是整个表面工程技术中的重要组成部分，更是表面工程发展的重要基础和技术的核心。

山东义豪重工科技股份有限公司引进美国普莱克斯公司的超音速喷涂设备和技术，美国美勒堆焊设备及俄罗斯大重型设备引进国内高端技术拔尖技术人才，建立了省内第一家工艺方法齐全、技术装备先进、质保系统完善，并且具有自主创新、研发能力的：大（大、重型）精（精致工艺辊）特（特异性轧辊）轧辊堆焊以及超音速喷涂、爆炸喷涂等高端表面工程技术的专业性加工生产企业，填补省内空白。

山东义豪重工科技股份有限公司

表面工程技术简介 篇2

地点: 武汉市武珞路558号中南花园饭店

主办单位: 中国机械工程学会表面工程分会、中国表面工程协会

承办单位: 武汉材料保护研究所

支持单位: 国家自然科学基金委工程与材料学部、中国机械工程学会摩擦学分会、国家电镀生产力促进中心、机械工业表面覆盖层产品质量监督检测中心、全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会、中国表面工程协会转化膜专业委员会、中国表面工程协会防锈专业委员会、材料表面保护技术湖北省重点实验室、湖北省机械工程学会、湖北省腐蚀与防护学会

协办单位: 装甲兵工程学院、西安交通大学、广州有色金属研究院、中国科学院兰州化学物理研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、兰州交大国家绿色镀膜工程中心有限责任公司

支持媒体: 中国表面工程网、《材料保护》杂志、《表面工程资讯》杂志

会议除邀请表面工程相关领域的知名院士和专家做大会主旨报告外,还将开展如下分论坛及报告: 1. 第六届全国青年表面工程论坛; 2. 液相表面工程技术论坛; 3. 热喷涂技术论坛; 4. 涂料涂装技术论坛; 5. 摩擦学表面工程论坛; 6. 生物材料表面工程论坛; 7. 海洋工程材料表面防护技术论坛; 8.航空航天及能源表面工程论坛; 9. 轨道交通表面防护工程论坛; 10. 汽车表面防护工程论坛; 11. 表面工程技术装备论坛; 12. 气相沉积薄膜方面的报告;13. 表面检测技术及设备方面的报告。

网址: 10. bmgc. org邮箱: bmgc@ cmes. org

表面化学简介 篇3

2007年10月10日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖评委会宣布，德国马普弗利兹-哈伯研究所科学家格哈德·埃特尔（Gerhard Ertl）（图1）获得2007年诺贝尔化学奖。

格哈德·埃特尔，1936年10月10日生于德国斯图加特，1965年在慕尼黑技术大学获博士学位，现为德国马普学会弗里茨-哈伯研究所（Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft Berlin,Germany）名誉教授。

颁奖文告指出，将诺贝尔化学奖授予格哈德·埃特尔是因为他在固体表面化学所作的开创性研究。表面化学对于化学工业很重要，它可以帮助我们了解不同的过程，例如铁为什么生锈、燃料电池如何工作、汽车内催化剂如何起作用等；此外，表面化学反应对于许多工业生产起着重要作用，如人工肥料的生产；表面化学甚至能解释臭氧层破坏；半导体工业也是与表面化学相关联的领域。格哈德·埃特尔的观察为现代表面化学提供了科学基础，他的方法不仅被用于学术研究而且被用于化学工业研发。埃特尔将LEED（Low Energy Electron Diffraction，低能电子衍射）实验和模拟相结合，定量地对氢在金属如钯、铂或镍表面的吸附行为进行描述。此项工作对目前的催化机理研究具有指导作用。在对氢的吸附研究中，埃特尔不但解决了多年来未解决的问题，即氢如何在金属表面附着（图2），而且还提出如何将LEED技术与其它实验方法相结合进行科学研究。埃特尔的另一课题是基于哈伯-博施法（Haber-Bosch process，用氢和从空气中提取的氮来直接合成人造肥料中包含的氨）的分子催化机理的研究。他利用光电子能谱证实在干净的铁表面存在氮原子，并构建了在铁催化剂表面铁-氮结构的详细结构模型（图3）。这一成果带来了难以估量的经济效益。另外，在研究一氧化碳氧化过程中，埃特尔首次在表面反应中观察到反应速率的振荡，也就是在铂表面发生的一氧化碳氧化过程中，反应速率并不恒定，它随时间而上下振荡（图4）。他和他的同事们认为铂表面的部分区域会主要被一氧化碳覆盖，而其他的一些区域则主要被氧气分子覆盖。因此，他们设计了光子发射电子显微镜（PEEM: Photon-Emission Electron Microscope）以观测铂金表面的亚微米（Sub-Micron）结构，并发现了具有非线性系统特征的有明暗区域形成行波（Standling Wave）、靶图案（Target Pattern）、螺旋花纹（Spiral Pattern）甚至是混沌图案（Chaotic Pattern）（图5）。同时，他还建立了表面非线性反应动力学理论。将铂催化剂上一氧化碳的氧化反应用于汽车尾气处理，使得汽车一氧化碳的排放量逐年减少（图6）。

埃特尔为整个表面化学学科确立了一套试验思想，开创了一种全新的实验学派，他的研究结果无论在深度还是广度上都极大地加深了我们对表面化学的理解。诺奖文告也说明了：表面化学在现代科学发展中起着重要的作用。

表面化学是物理化学的一个分支，是在胶体化学基础上发展起来的一门古老而又年轻的学科。它主要研究在物质两相之间的界面上发生的物理化学过程。通常将气-固、气-液界面上发生的物理化学过程称为表面化学，而在固-液、液-液界面上发生的物理化学过程称为界面化学。但也有些学者将所有的界面过程化学问题都称作表面化学或界面化学，并不是分得很严格。可以说在自然界和工农业生产及日常生活中，到处都存在着在与表面化学有关的问题，如：水珠滴在干净的玻璃板上，就会自动铺展；但如果水珠滴在荷叶上，情况则完全相反，此种现象都与表面化性质有关。

表面化学与许多学科，如：电器及通讯器材学科、材料科学、医学、生物及分子生物学、土壤学、地质学、环境科学等都有密切联系。它在工农业生产与人们日常生活中都有广泛应用。如石油的开采、油漆涂料的生产、各种轻化工、日用化学品的制造、信息材料的制造、采矿中的浮选、环境污染的处理与防治。同时，食品、纺织、军工、体育用品、农药、建材等众多领域都与胶体和表面化学有关。因此，可以夸张地说，表面化学已经渗透到国民经济及人民生活的各个方面。

由于表面化学有着广泛应用的前景，国外对表面化学的研究与人材培养十分重视，对表面化学十分关注。早在上世纪50-60年，许多发达国家的大学及集团公司内就成立了表面化学研究机构。如美国的Clarkson大学的胶体和表面化学研究所集中了几个系科的教授、学者、数十位研究生及大批的国内外访问学者从事表面化学的研发工作，是世界著名的表面化学研究中心，特别是在纳米科学与均分散体系等方面有着突出的贡献。英国Bristol大学的胶体和表面化学研究中心实力雄厚、设备先进，拥有多名世界著名教授，培养了大量研究生。德国马普弗利兹-哈伯研究所（Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft），就是此次获得诺贝尔化学奖的格哈德·埃特尔教授所在单位，在胶体和表面化学研究方面也获得了显著的成绩，尤其是近年来在纳米材料方面有很好的成就。俄国对胶体和表面化学研究的研发也非常重视，有多个国家实验室及大学参与这方面的研究和人才培养。在胶体和表面化学学科发展过程中，著名的具有里程碑意义的稳定性理论（D.L.V.O.理论）中就有俄国科学家的贡献。国外的许多大公司如：石油公司、日用化妆品公司、油漆涂料等公司都设有专门的胶体和表面化学方面的研究机构。在表面化学学科中著名的B.E.T.公式就是出自公司中从事表面化学工作的人员之手。正如诺贝尔化学奖的文告中指出的，表面化学不仅被用于学术研究而且被用于化学工业研发。国外的表面化学研究中很重要的特点是大学、研究所、公司企业的生产部门之间的合作密切，理论研究与应用技术结合得比较好，同时许多公司企业愿意在表面化学方面投入研发经费。因而自60年代以来，国外表面化学的研发成果也较快地促进了经济的发展。我国在80年代前从事胶体和表面化学研究和教学工作的很少，能培养表面化学人才的仅两所大学，也极少有企业参与并支持表面化学的研究，与国外比较是相对落后的。从80年代开始，国内发生了很大变化，从事胶体和表面化学研究的队伍不断壮大，有多所大学在培养胶体和表面化学的研究生。在80年代，原石油部率先与中科院合作成立联合实验室进行胶体和表面化学的研究。现在一些企业也开始组建研发机构，目前我国的胶体和表面化学的研究已广泛展开，并在多个学科中取得良好的成绩，如：分子有序组合、分子自组装、纳米材料、表面活性剂、半导体表面化学、基因芯片、复合材料等。目前也已将胶体和表面化学应用到生命科学、环境治理、石油开采、日化用品等领域。2006年10月，第12届国际胶体和表面化学在北京召开，就可说明我国在这方面也取得了较好的成绩。但与国外相比，我国的表面化学应用与研究的力量还比较薄弱, 自主创新的领域还不多，与产业部门的要求及实际需要相比差距较大。此外，还应充分认识到这一学科对相关学科的推动和促进作用以及在经济发展中存在的巨大潜能。因此，我们要加强产学研之间的相互协作，进行一些开创性的研发工作，以提高胶体和表面化学在理论探索和经济发展中的贡献率。

现代测试技术的发展以及超高真空设备的不断完善，有力地促进了表面化学自身的发展。从国内外刊物的报导及发展趋势看，目前表面化学研发的内容主要有以下几个方面。

1. 表面活性剂的物理化学研究

表面活性剂是一种具有两亲分子结构特征（亲水性、亲油性），易富集于界面，可改变界面性质，对界面的物理化学过程产生影响，能引起表面张力变化的精细化合物。表面活性剂在一定浓度下可以形成胶束，在给定条件下可具有各种特定的性能如：分散或絮聚、乳化或破乳、起泡或消泡、润湿或抗粘、增稠或增溶、抗静电以及防腐等一系列物化作用。国际上已有万余种表面活性剂，2005年全世界的消费量高达1250万吨，其中用于家用洗涤剂约640万吨，制造个人护理100万吨，工业应用约510万吨。从这些数据可看出表面活性剂对人民生活和工业生产的重要性。我国在2006年表面活性剂的产量约150万吨，品种约有2500个。其中民用占有55%，工业用占45%，由此可见我国在品种和产量上还远远不够满足需要。表面活性剂的实际应用非常广泛，几乎涉及到工农业生产和日常生活的各个领域。如：能源、化妆品、纺织、医药卫生、食品工业、矿产等。在能源中应用的有：利用表面活性剂的超低表面张力性能用作油藏的三次采油、节约用油以煤代油中的煤水浆、煤油浆以及煤-油-水三维新型新燃料，可以做到不降低热值却能节约用油40%以上。此外表面活性剂在制革、洗涤剂、造纸等行业中更是不可缺少的重要原材料之一。在所有应用的领域，都需对表面活性剂进行物理化学性能的测定和机理研究，这样才能提高表面活性剂的利用效率。迄今为止，对表面活性剂的理论研究已有很大的进展：如采用中子散射、红外反射光谱、磁共振等到先进仪器设备来研究表面活性剂在水溶液中的溶存状态、胶团的形成机理、微乳的形成及其特性、表面活性剂的结构与性能关系等。近年来在表面活性剂的基础理论研究中出现多项较新的研究动向都是比较新颖的。如：分子有序组合、分子自组装以及表面活性剂分子在表面上的粘弹性测定，其中弹性模量参数可以预测表面活性剂的多项性能如起泡的稳定性等。另外还出现了对表面活性剂具有依赖性的分离技术，即利用表面活性剂的吸附、起泡、乳化等性能用于生物制品的分离提纯及污染的防治等。所以表面活性剂是表面化学的重要研究方向和内容。

2固体表面化学的研究

2007年的诺贝尔化学奖，就是表彰格哈德·埃特尔教授在固体表面化学所作的开创性研究。固体表面化学也是近年来国内外大力开展的研究内容。这一领域的发展与高纯材料和半导体元件的制备、吸附、催化等一系列电子通讯工业及化学化工、新材料工业的兴起有关。这方面的研究难度较大，需要较先进的仪器设备如光电子能谱仪、低能电子衍射、电子能谱等。目前，我国已有一些单位具备这方面工作条件，可以开展这方面的研究工作。固体表面化学研究内容中另一个重要方面是：气-固、气-液之间的吸附、催化等性能的研究。因为这些研究内容是许多重要工业应用的基础数据，也是目前环境治理中需要的数据资料，为催化、污染防治、染织、选矿、从海水中提取镁及放射性元素铀等领域提供理论指导。近年来对TiO2纳米材料表面改性以提高光催化效率的工作取得了很大的进展，已在净化空气及环境治理中发挥了有益作用。此外，固体表面化学的光催化性能还用于新型光电材料的探索、环境治理中固化NOX、分解有机物、还原CO2等研究工作。

3 膜科学研究

膜科学研究是近几十年来发展比较快的表面化学研究内容，已成为现今化学工业中不可缺少的实用工艺。在膜材料方面现已发展了许多有实用价值的膜。如无机陶瓷膜、玻璃态膜、高分子膜及液膜等，它们在分离提取工艺方面有其特有的应用价值。现已研究出反渗透膜（RO）、微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、电渗析膜（ED）、气体分离膜（GS）等。而近年来发展起来的催化功能膜，如可用于组成燃料电池的质子交换膜就是很有理论意义和实用价值的新材料。LB膜是用拉升的技术将水表面上的有机物质转移到固体表面，可用于半导体技术、非线性光学、组装分子器件、模拟生物膜等领域，也是现今研究凝聚态物理的一项新技术。另外，我国在模拟细胞膜方面也已做过很多研究，并研制成一些有效的抗癌药物。

4分散体系表面化学研究

纳米颗粒的制备过程及性能研究就是分散体系中表面化学研究的一个实例，这关系到纳米颗粒在水体中的分散、聚集、稳定及表面改性等工艺过程。同样这些技术也可用于食品、化妆品、涂料油漆等行业。分散体系表面化学研究有着理论与实际开拓的广泛应用前景，如磁流液、电流变液的研究极具实用价值。它是一种具有对磁、电敏感的分散体系，加上电场或磁场就能使这种分散体系（能流动性的液体）立即转变成固体，去掉电场或磁场就能使这种分散体系立即重新转变成液体，有着良好的可逆性。磁流液、电流变液的性能提高后，一旦成功将会使机器人的传动更简化、汽车等传动的结构更简单，将引起机械制造工业的革命性变化，国外有专家估计：电流变液技术如能达到应用要求，业内年产值可达数十亿美元。这对表面化学来说是一个机遇也是一项挑战。

表面化学研究的领域还很多，限于篇幅本文不再一一叙述。此次格哈德·埃特尔教授因在固体表面化学领域所作的开创性研究而获得2007年诺贝尔化学奖，就说明表面化学这一学科的重要性。我们相信，随着科学的进步，表面化学将具有更广阔的发展前景，同时也会在更多领域为人类的进步作贡献。

参考文献：

[1]姜兆华等. 应用表面化学与技术[M]. 哈尔滨工业大学出版社，2000.

[2]http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/

[3]王相田，胡黎明，胡英.胶体科学的现状及发展[J].自然杂志，1997年19（4），227-230.

表面技术 篇4

黄亚博

(河南科技大学材料科学与工程学院, 河南 洛阳, 471000）

摘要：随着我国航天技术快速发展和对先进海洋工程装备的需求日益强烈，关键部件材料的表面性能要求越来越高。然而，单从提高材料自身性能的角度来满足对高性能的要求几乎是不可能的。涂层技术是表面工程技术中提高材料表面性能的一种重要方法，它能够在不破坏材料自身性能的前提下，对材料表面性能进行强化，使材料或部件表面具备耐磨、耐蚀、抗氧化、耐热、绝缘、密封和隔热等性能中的一种或几种。因此，涂层技术已成为实现航天、海洋工程装备材料最终性能的重要手段。本文对航天、海洋工程装备中涉及到的材料表面改性技术、应用和发展进行了综述。最后，展望了涂层技术将来的研究方向。关键词：关键部件；涂层；表面性能 前言

腐蚀与防护，一直是航空领域中倍受关注的课题。据工业发达国家统计，每年因腐蚀所造成的经济损失占国民生产总值的2%~4%；我国每年因腐蚀造成的直接经济损失达200 亿元[ 1 ]；美国空军1992年用于腐蚀的维修费用高达7.18 亿美元。采用各种表面防护技术能够有效地控制腐蚀现象的发生和扩展，减轻腐蚀造成的损失。表面技术是表面处理、表面涂层及表面改性的总称。表面技术是应用物理、化学和机械加工来改变材料表面的形态、化学成分、组织结构等使材料本身具有某些特殊性能[ 2 ]。表面涂层是改变表面性能的一种重要手段，将涂料一次施涂所得到的固态连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、固态，通常根据需要喷涂的基质决定涂料的种类和状态。涂层在材料或工件上所占质量及体积比例虽然很小，但对其提高材料性能、延长零件工作性能的作用却十分显著[ 3 ]。涂层技术的意义

国外文献报道，有75％以上的航空发动机零件加有金属或陶瓷涂层以改进其性能和可靠性[ 4 ]。在当代先进应用技术如微电子、光学、航空航天领域中的作用也非常重要。同时大多数涂层往往工作环境恶劣，承受着各种复杂的载荷，因此如何延长涂层的工作寿命、高相关性能始终是涂层制备工艺具有挑战性的课题。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，从而就有了涂层技术的应用和发展。涂层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[ 5 ]：

(1)涂层技术不仅可以保证产品的质量，还能够满足不同服役条件下产品的外观。能够提高产品的使用寿命、可靠性和市场竞争力。

(2)涂层技术是一种节约成本、减少消耗的手段。采用有效涂层保护手段，至少可减少腐蚀损失15%，减少磨损损失33%左右[ 6 ]。

(3)涂层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[ 7]。涂层技术的分类及应用

依据涂层的主要功用不同，涂层可分为封严涂层、耐磨涂层、抗腐蚀涂层、抗氧化涂层、热障涂层、钛合金阻燃涂层等几种类型[ 8]。3.1 封严涂层

封严涂层一般涂层于转子轴、鼓简、轴承、转动叶片叶尖、压气机和涡轮各级之间的封严装置表面[ 9 ]，以控制间隙、减少泄露损失。封严涂层可分为两类，一类是可磨耗涂层，另一类是主动磨削涂层。3.1.1 可磨耗涂层

可磨耗涂层，即为喷涂在与转动件相配合的静子环带上的允许磨耗的软涂层，要求具有良好的润滑性、执冲蚀性、热稳定性。涂层材料一般利用Al，Cr，Ni等金属或合金、金属间合物的良好抗氧化性和热绝缘性材料作耐高温基体，辅以石墨、氮化硼、硅藻土等磨损性好的材料作润滑剂。3.1.2 主动磨削涂层

主动磨削涂层是喷涂在高速旋转的转子封严算齿(如涡轮叶片的叶冠算齿)上的硬度较高的涂层，它磨削与其对应的密封环上的可磨耗涂层，但本身尽量不受磨损。因此除了硬度高外，还要具有与基体结合强度高、隔热性能好的特性。3.2 耐磨涂层

磨损是航空然气祸轮发动机比较常见且危害较大的故障，按其形式可分为磨粒磨损、冲蚀磨损和微动磨损等几种类型[ 10 ]。磨粒磨损主要发生在转子轴及其轴承等承受较大机械负荷有相对运动的部件，通常靠改善润滑来降低磨损程度;而冲蚀磨损和微动磨损常发生在没有润滑或不能润滑的机件，应用耐磨涂层可有效减轻磨损。按其主要功能不同，耐磨涂层又可分为耐冲蚀磨损涂层和耐微动磨损涂层[ 11 ]。3.2.1 耐冲蚀磨损涂层

冲蚀磨损主要发生在气流通道，是含有固体粒子的气流高速冲刷叶片造成的。大气中含有各种粉尘，对于经常执行低空飞行任务的直升机，冲蚀磨损是其涡轴发动机压气机失效的主要形式[ 12 ]。涡轮叶片、涡轮机匣也会发生冲蚀磨损。冲蚀磨损使叶型受到破坏，致使发动机功率下降，并且冲蚀点还会成为疲劳源，造成叶片裂纹甚至断裂，导致危害性故降发生。在受冲击的机件表面喷涂高密度、高硬度的合金或金属间化合物材料涂层，可增加机件表面的硬度，增强耐冲蚀性能。3.2.2 耐微动磨损涂层

微动磨损产生在有一定正压作用、工作中有徽小位移往复运动，两个接触表面，也称振动磨损[ 13 ]。互相配合或互相接触的两个机件，在振动或交互应力的作用下都可能发生微动磨损。由于航空始气润轮发动机要求重轻，采用柔性结构多，加之温度变化大，并大量使用铝、镁、钛合金和镍基合金，微动磨损尤为严重[ 14 ]。压气机叶片的减振凸台阻尼面和涡轮叶片叶冠阻尼面等是微动磨损多发部位。微动磨损的主要危害是所造成的表面损伤不断发展，会加快诸如疲劳磨损等其他形式的故障产生，导致机件失效。根据微动磨损部位不同的工作条件和材料，喷涂各种耐微动磨损涂层，可有效降低微动磨损程度，延长机件的使用寿命。3.3 抗氧化防腐蚀涂层

抗氧化防腐蚀涂层的主要作用是防止高温、高压、高速和高腐蚀性的燃气对发动机热部件金属表面的冲蚀作用，从而减少金属部件产生氧化、热腐蚀、合金元素贫化和热疲劳等破坏。已经应用的抗氧化防腐蚀涂层，主要有铝化合物(如NiAl、CoAl或FeAl)涂层MCrAlY(M=Ni，Fe或Co等)合金涂层以及高温陶瓷涂层[ 15 ]。目前正在研究的增加抗氧化防热腐蚀性能的方法有：①采用既有扩散铝化物又有包覆MCrAlY的化学改性工艺；②添加增加抗氧化防热腐蚀性能和提高与基体结合力的有关元素，如Hf、Ta和Re等。3.4 热障涂层

热障涂层对气路的热量有良好的隔断作用，而且还具有明显改善部件抗热疲劳和抗氧化性。普遍应用于涡轮叶片、导向叶片、燃烧室和加力燃烧室简体。一般以多层结构形式与底层组合使用，底层起抗氧化和与基体粘接的作用，表层是隔热层。热障涂层工艺目前主要采用等离子喷涂、溅射沉积和电子束物理气相沉积。典型的一种热障涂层是在抗氧化MCrAIY底层上施加Y203稳定化的Zr02隔热涂层形成的复合涂层。美国某实验室研究表明，该热障涂层的隔热效果可达189 ℃，这将为更有效地提高航空发动机的效率和使用寿命展示了良好的前景[ 16 ]。

3.5 高温耐磨涂层

航空发动机是在高负荷和不同振动频率下工作的，而且还受到高温、高压、高速、强腐蚀和带有碎片气流产生的强烈冲刷，产生各种形式的磨损。磨损一度成为发动机零件损坏的主要原因。采用耐磨涂层保护后，报废率大大降低，可见，合理地选用耐磨涂层，改善发动机零件的耐磨性能是十分重要的。目前应用的高温耐磨涂层主要有WC涂层、Cr3C2涂层、TiC涂层、Ni-Cr-B-Si合金涂层、镍包铝涂层和氧化物涂层(如Al2O3、ZrO2、Cr203和TiO2等)以及各种复合涂层[ 17 ]。一般采用等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速喷涂等工艺制取涂层。总之，高温涂层已经成为现代航空涡轮发动机制造中不可缺少的材料。在不断发展新型更耐热的合金材料和更有效的冷却技术的同时，大力发展高温防护涂层是更有实效的新技术。目前人们正对具有梯度成分和多层结构的新型高温涂层进行大量的研究工作，这样的涂层可以在更高的温度和较陡的温度梯度下工作，获得较好的隔热效果和抗剥落能力。3.6 钛合金阻燃涂层

由于钦合金具有密度小、耐热性及抗腐蚀性好、机械强度较高等优点，先进的航空燃气涡轮发动机已普遍采用钛合金作为压气机机匣、转子盘、转子叶片、静子叶片和风扇叶片等部件的材料，以减轻发动机的重量,提高推重比。但普通钛合金对持续然烧敏感，在高温、高压或剧烈冲击下易起火燃烧，严重危害着飞行安全。用其它材料代替杖合金。如采用合金钢压气机静子机匣、用镍合金做高压压气机的转子材料，虽有效解决钛合金燃烧问题，但是却不同程度地增加了发动机重量,降低了发动机性能。目前还没有更好的材料完全取代钛合金在航空燃气涡轮发动机上的应用，在今后相当长的时间内钛合金仍然是不可或缺的航空材料。为了保证钛合金的使用安全性，国外的航空材料学家一直致力于钛合金阻燃烧涂层的研究，并取得了一定的研究成果。钛合金阻染涂层目前主要用于钛合金材料制成的压气机转子叶片和机匣内环[ 18 ]。应用于转子叶片的阻燃涂层要具有较高的硬度、良好的抗腐蚀性和抗热蠕变疲劳性能，且涂层表面应有很高的光沽度，以减少对气流的叶片附面层阻力。用于机匣内环的涂层，应同时具有封严涂层的功能，以提高压气机效率。钛合金阻燃涂层一般采用PVD法,CVD法以及常规的电被方法。钛合金机匣的阻燃涂层一般用VPS法和爆炸喷涂等热喷涂工艺制备[ 19 ]。涂层技术的发展方向

工业科技的发展促进了涂层技术的发展，同时，涂层技术的发展也必须适应工业科技的发展。现代涂层技术要在未来的工业中体现出巨大的作用，必须从以下方面做出深入研究和改进:

(1)深化涂层理论的改善和测量仪器的研究从微观的角度分析摩擦磨损的机理，研究涂层在摩擦学在工业中的应用。研究在线监测技术，实时监控进行在线监测，形成相关严密的覆层失效评估体系。

(2)研究开发新型涂层材料。涂层材料是制备优良涂层的物质基础，不断开发优良的耐磨耐腐蚀以及不同环境需求的优质涂层材料是保证表面工程强大生命力的基础，开发在表面工程技术加工过程中自形成新材料的功能涂层能够更加显示出表面工程的优越性。

(3)开发多功能涂层。随着工业的发展，许多行业需要特殊涂层,如防滑涂层、隐身涂层、吸热涂层、隔热涂层、导电涂层、催化涂层等，采用激光、高能电子束、离子束等现代先进表面技术的联合应用，制备特殊结构，特殊要求的功能涂层，具有很好的发展前景。

(4)实现涂层工程的清洁生产。表面工程基本来说是属于节能环保型工程，但某些技术任然存在污染问题，比如涂装、电镀热处理等。研究从设计、制造到运行全过程的无污染的、节约型的、再生的涂层技术工程，也是涂层技术工程一个基本发展趋势。

参考文献

表面贴装技术员求职简历 篇5

简历的好坏，关键在于这份简历给人的印象如何，因此，还必须对写好的简历进行必要的加工，对它进行编排打印。简历的排版打印要精心设计，四周必须留出足够的空白，显得空间美。每行之间要有一定的空间便于人们阅读。各项目的名称应使用较粗一些、较大一些的字体与字号，以便同正文有所区别。切忌简历中出现跳字、文字高低不平、用改正液涂改正的痕迹。千万不能把多次复印模糊不清的简历四处发放，容易给人造成“求职专业户”的印象。最后，简历初稿完成后，请老师或同学提供改进意见和建议，然后定稿，校对无误后复印一二十份以供应用。

以下是yjbys小编和大家分享的表面贴装技术员求职简历范文，更多内容请点击(/jianli)。

个人信息

yjbys

性 别： 男

婚姻状况： 已婚 民 族： 汉族

户 籍： 湖北-随州 年 龄： 26

现所在地： 湖北-随州 身 高： 168cm

意向地区： 广东

意向职位： 电子/电器/元件类-电子工程师/技术员

工业/工厂类-产品开发经理/主管

工业/工厂类-SMT/表面贴装技术员

寻求职位： SMT工程师、助理工程师

教育经历

20XX-09 ～ 20XX-07 湖北随州机电工程学校 手机组装维修 中专

20XX-09 ～ 20XX-07 湖北广水马平四中 高中 高中

培训经历

20XX-03 ～ 20XX-04 西门子电子装配系统有限公司 Pro编程培训 Pro Programming training

20XX-02 ～ 20XX-03 西门子电子装配系统有限公司 Siplace 1级培训D系列 SIPLACE SMD Placment Systems

20XX-01 ～ 20XX-02 西门子电子装配系统有限公司 Siplace 2级培训D系列 SIPLACE SMD Placment Systems

**公司 (20XX-06 ～ 至今)

公司性质： 民营企业 行业类别： 其他

担任职位： SMT工程师 岗位类别： SMT/表面贴装技术工程师

工作描述： 1.SIEMENS (HS50 HS60 D4 D1) FUJI (XP143 XP243)系列等设备的调试、保养、维修。

2.负责召开试产产前会和总结会，制定试生产流程，对试生产过程进行跟踪监控，并协调解决生产过程中出现的各异常情况，试产完成后，及时提供试产报告。

3.对量产产品生产过程中存在的问题及时组织项目小组成员分析，制定解决措施，并跟踪解决措施的执行力度及效果。

4.具备丰富的治工具管理、钢网开设经验。

5.熟练掌握回流炉曲线设置，能及时解决生产过程中出现的各种焊接问题。

6.能熟练使用锡膏厚度检测仪 、X-RAY检测仪及AOI等检测设备判定产品故障，并做应对应的改善措施。

离职原因： 希望有更好的发展

**公司 (20XX-11 ～ 20XX-06)

公司性质： 外资企业 行业类别： 其他

担任职位： SMT助理工程师 岗位类别： SMT/表面贴装技术工程师

工作描述： 1;主要负责SIEMENS (HS50 HS60 F5HM S23 HF3 X4i ) panasonic(CM402 CM602)有等设备的调试，保养和维修。

2，设备故障排除与维修，已及操机员的培训工作。

3，能熟练运用PRO及PT200编程软件，优化程试使贴片达到最高效率。

4，对贴片机抛料进行时实监控，并针对抛料较多的物料及时处理降低抛料率，节约成本，提高生产效率。

5，对SPI良率进行严格监控，根据SPI报错及时调试印刷机达到最好的印刷效果。

6，针对炉后不良及时调机制定改善对策。

**公司 (20XX-03 ～ 20XX-10)

公司性质： 外资企业 行业类别： 电子、微电子技术、集成电路

担任职位： SMT助工 岗位类别： SMT/表面贴装技术工程师

工作描述： 1. 主要负责 SIEMENS(HS50 F5) JUKI***FX-1) 及Feeder维修及DEK印刷机和贴片机HELLER回焊炉的调试，维修，保养工作。

2.主要负责生产线机种转换线及调试，针对炉后不良进行分析，制定改善对策。

3. 于20XX年5月被提升助理工程师。主要负责新产品的.导入，工艺的跟进和改善,以及操作人员的培训工作。

主要生产产品：IBM，DELL服务器Intel电脑主板.

离职原因： 希望有更好发展空间

技能专长

专业职称： SMT助理工程师/工程师

计算机水平： 中级

计算机详细技能： 能熟练运用办公软件，五笔，编写PPT文档。

技能专长： 1,SIEMENS(HS50 HS60 F5HM S23 S27 HF3 D4 D1 X4 X4i ) panasonic(CM402 CM602) FUJI(XP143 XP243)等贴片机;印刷机(DEK265，MPMUP) 回焊炉(HELLER BTU 科龙威)AOI( 振华新A580)等设备的保养调试编程和设备故障的排除维修。

2,SIEMENS贴片机新程式的编写和新产品的导入，优化程序能最大限度的发挥设备利用率。

3.熟悉ROHS工艺流程和手机生产工艺，会(振华新A580)AOI编程调试，SMT制程规范制定与新制程以及操作员的培训。

语言能力

普通话： 粤语：

英语水平：

英语： 良好

求职意向

发展方向： 本人从事SMT工作至今已有7年工作经验，在3家公司担任过SMT工艺工程师，SMT设备工程师.

其他要求： 对Siemens HS和D 系列贴片机有较丰富的工作经验，由于工作表现突出，公司在20XX年1月-3月派我到深圳Siemens培训基地ASM Assembly Systems分别培训了SIPLACE Level 1和 SIPLACE Level 2使我更加深入的了解Siemens的工作原理及机器各部分电路图信号控制流程。为以后的机器维修过程中更加快速准确的找到故障的根本原因。

自身情况

自我评价： 1.自我意识强，服从管理。

2.有良好的交际能力，能处理好各种人际关系。

3.有良好的团队精神.

表面工程技术简介 篇6

DNA分子在云母表面拉直技术的研究

对DNA分子的生物、物理和化学性质的很多研究,都要求对单个DNA分子的性质进行深入探索,实现DNA分子在基底表面上的拉直是对其深入研究的物理基础.文章在APS溶液处理过的.云母片表面,通过不同的方法完成了对DNA分子的拉直操作,利用原子力显微镜对拉直后的DNA分子进行了表征,获得了DNA分子拉直后的形貌,并对每种拉直方法进行了比较和讨论.

作 者：杨冰 班戈 李珂 董瑞新 闫循领 YANG Bing BAN Ge LI Ke DONG Rui-xin YAN Xun-ling 作者单位：聊城大学物理科学与信息工程学院,山东,聊城,252059刊 名：实验科学与技术英文刊名：EXPERIMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：7(1)分类号：Q71关键词：DNA分子 原子力显微镜 云母 APS溶液 拉直

表面工程技术简介 篇7

由中国机械工程学会表面工程分会和中国表面工程协会主办, 武汉材料保护研究所承办的第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛将于2014年10月在武汉举行, 这将是全国表面工程领域同行的一届盛会, 会议主题是表面工程技术的新发展和新应用及中部崛起中的表面工程。现面向国内表面工程领域的专家、学者和企业界人士征集会议论文。

征文范围包括表面工程研究和应用的各个方面, 主要专题 (不限) 如下:表面工程基础理论、表界面科学;物理气相沉积和化学气相沉积薄膜技术;电/化学沉积、阳极/微弧氧化等液相表面处理技术;喷涂及自动化表面工程技术;化学表面热处理、三束材料表面改性技术;氮化、渗碳、三束等材料表面改性技术;功能薄膜 (光、电、磁功能薄膜) ;有机涂层技术;分子薄膜、微纳表面工程;摩擦、磨损与润滑;海洋工程表面防护、腐蚀与防护技术;生物表面工程;航天航空表面工程;新能源表面工程;钢结构表面工程;汽车表面防护等其他表面工程相关研究。

会议网址为www.bmgc.org;邮箱为bmgc@cmes.org;电话为027-83641631 (学会秘书处, 张帆秦维) , 027-83617083 (协会秘书处, 左丹江范宏义) 。

表面工程技术简介 篇8

试论火星表面钻探取样的难点与关键技术

文章简述了火星钻探取样的.意义与现状,重点讨论了火星钻探取样必然面对的能源、钻机质量、取样设备润滑、保证钻进所需的压力、钻头排除岩粉与冷却和取样可靠性等难题,并针对这些难题提出了可用于火星钻探取样的若干关键技术.

作 者：沈立军 刘维骞 李宁 作者单位：中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏,徐州,221116刊 名：中国西部科技英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA年，卷(期)：8(20)分类号：P1关键词：火星探测 钻探取样 取样难点 关键技术

表面工程技术简介 篇9

黄榕

（琼州学院理工学院 海南 五指山 572200）

摘要：表面工程技术的发展对工业生产和国民经济建设具有重大意义。本文简要介绍了表面工程技术的概念也特点以及我国表面工程技术发展现状及趋势。关键词：表面工程技术;发展现状

0 引言

表面工程是个涉及面极其广泛的综合性边缘学科，它的发展不仅在学术上丰富了材料科学、冶金学、机械学、电子学、物理学、化学、摩擦学等基础学科，开辟了新的研究领域，而且在实际应用上，为工业生产和国民经济建设做出了重要贡献。

现代工业的发展，对各种设备零部件表面性能的要求越来越高，材料的失效，如，疲劳、磨损、腐蚀、氧化、烧损以及辐射损伤等，一般都是从表面开始的，表面的局部损坏又很快造成整个零件失效，最终导致设备停产。由表面失效带来的破坏和损失是很惊人的。中国机械工业每年所用的钢材，约有1/2是消耗在备件的生产上，备件中的大部分是由于磨损寿命不高而失效的。因此，采用表面技术，根据需要，改善材料的表面性能，会有效地延长使用寿命，节约资源，提高生产力，减少环境污染。

另一方面，表面工程技术也逐步发展成为新型材料制备工艺，其中，既有作为体材料的制备工艺，如，电铸成型、气相沉积特种材料(热解石墨、六方氮化硼、碳化硅)、喷射成型等，又有薄膜和微细加工工艺。后一类技术正致力于向更低的特征尺寸扩展，使得先进的微小尺度特征表面工程技术正在逐步成为支撑IC产业发展的微/纳技术的重要组成部分。

表面工程具有学科的综合性、手段的多样性、广泛的功能性、潜在的创新性、环境 的保护性、很强的实用性和巨大的增效性，是当代材料科学技术、低温等离子体、真空科技等高技术的重要交叉领域和发展前沿。先进表面工程技术已成为现代制造业中一个重要的分支。

[1]1 表面工程

1.1 表面工程的概念与特点

表面工程，是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程是由多个学科交叉、综合而发展起来的新兴学科，它以“表面”为研究核心，在有关学科理论的基础上，根据零件表面的失效机制，以应用各种表面工程技术及其复合为特色，逐步形成了与其它学科密切相关的表面工程基础理论。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能，这层表面材料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，面积小，但却承担着工作部件的主要功能。

国家的节能节材“九五”规划中曾将表面工程应用作为重大措施之一，并列为节能、节材示范项目。材料表面改性作为传统材料性能优化的基础研究也被列入国家自然科学基金“九五”、“十五”优先资助域。由于表面工程的显著作用和重要地位，许多先进的表面工程技术及其基础理论研究被列入了国家“973”项目、国家重大技术创新项目、国家重点科技攻关项目等。例如，全军装备维修表面工程研究中心研究开发的高速电弧喷涂技术已经被列入国家重大技术创新项目和国家“九五”重点科技攻关项目。表面工程适合当今国际社会技术和经济发展的要求，符合可持续发展战略，体现了科技尽快转化为生产力的要求。近年来，复合表面工程和纳米表面工程已成为表面工程领域新的研究发展方向。1.2 表面工程技术体系

20世纪60—70年代，电子束、激光束、离子束技术的实用化并进入材料表面界面加工技术领域，使表面技术发生了突破性的进展。表面工程技术在机械制造、冶金、电子、汽车与船舶制造、能源与动力航空航天工业等领域中均起到了举足轻重的作用。表面工程已成为世界上20世纪80年代10项关键技术之一及20世纪90年代加强研究的9项科技项目之一，并形成了跨多种学科的一门边缘科学，成为涵盖材料科学、物理、化学、冶金、机械、电子与生物等领域的新型的交叉科学。

表面工程技术的体系如下图：

[3][2]我国表面工程技术发展

表面工程技术的应用，至今已经历了数千年的历史。中国在战国时代已经开始对钢进行淬火，并利用大豆中分解出来的N，C元素富化烧红的铁剑表面，以增强其强度和韧性。但总体上看，表 面技术的发展是缓慢的，种技术也局限于具体的应用中而互不关联没有形成完整的学科系统。直至20世纪后半叶，随着世界经济与技术的迅速发展，新型的表面技术蓬勃发展，各种学科和技术相互交叉渗透，表面工程学应运而生。目前，表面技术在制造业中举足轻重，已成为当今世界的关键技术之一。[1]2.1 复合表面工程技术

表面工程技术的复合，能够形成新的涂层体系，并建立表面工程新领域。单一的表面工程技术由于其固有的局限性，往往不能满足日益苛刻工况条件的要求。随着科学技术的进步，又发展了综合运用两种或多种表面工程技术的复合表面工程技术，或称为第 2 代表面工程技术，这种复合表面工程技术，通过最佳协同效应，获得了“1+1>2”的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的工程技术难题。

目前，复合表面工程技术的研究和应用已取得了重大进展，如热喷涂与激光重熔的复合、热喷涂与刷镀的复合、化学热处理与电镀的复合、表面强化与喷丸强化的复合、表面强化与固体润滑的复合、多层簿膜技术的复合、金属材料基体与非金属材料涂层的复合等，复合技术使本体材料的表面簿层，具有了更加卓越的性能。采用金属―油漆涂层，可以在不需要维修的情况下使用25—40年，使油漆层获得最充分的应用年限；此外还有，对金属基体进行先期淬火渗碳处理，然后在渗碳层表面再进行钛沉积；采用加热和热化学的方法对表面淬火层进行抛光；综合应用渗氮处理和渗硼处理；采用PVD和CVD的方法进行真空沉积涂层，并同时进行离子注入；等离子加热与渗碳结合同时用于处理材料的表面等复合技术。

复合表面工程技术将在新世纪中不断得到发展，今后将根据产品的需要，进一步研究运用各种表面工程技术综合或复合，以达到最佳的优化效果。2.2 纳米表面工程技术

在理论研究与实践应用的基础上，“纳米表面工程”的新领域应运而生。纳米表面工程是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术或手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。表面工程中纳米材料研究的基础问题：①纳米材料覆层与基体的表面、界面问题；②纳米材料在表面工程覆层制备动态过程中的冶金、化学、物理等过程；③表面覆层中纳米材料与其它材料之间的协同效应。

从1997年开始，全军装备维修表面工程研究中心在国内首先提出了“纳米表面工程” 的概念，并开展了纳米粉末表面工程的研究工作，主要包括：纳米粘接剂技术、纳米电刷镀技术、纳米添加剂技术、纳米固体润滑干膜技术、纳米热喷涂技术和纳米涂料技术等。2.2.1 纳米热喷涂技术

热喷涂技术在表面工程领域中应用十分广泛,如超音速火焰喷涂(HVOF)、高速电弧喷涂、气体爆燃式喷涂、电熔爆炸喷涂、超音速等离子喷涂和真空等离子喷涂等。纳米热喷涂技术就是以现有热喷涂技术为基础，通过喷涂纳米材料而得到纳米涂层。

热喷涂纳米涂层可分三类：单一纳米材料涂层体系；两种(或多种)纳米材料构成的复合涂层体系；添加纳米颗粒材料的复合体系，其中添加陶瓷或金属陶瓷颗粒的复合体系较容易实现。目前，完全的纳米材料涂层由于技术繁杂、难度大，离应用还有相当距离。大部分的研究开发工作集中在第三种，即在传统涂覆层技术基础上，添加复合纳米材料，可在较低成本下，使涂覆层功能得到显著提高。

纳米热喷涂技术为零件表面强化提供了最新技术手段，提升了装备再制造的技术水平，扩大了装备再制造的使用范围，使重要装备关键零部件的再制造成为可能，效果非常显著。

[5]

[4]2.2.2 纳米电刷镀技术

电刷镀技术具有设备轻便、工艺灵活、镀覆速度快和镀层种类多等优点，被广泛应用于机械零件表面修复与强化，尤其适用于现场及野外抢修。纳米电刷镀就是在镀液中添加了特种纳米颗粒的新型电刷镀技术。装备再制造技术国防科技重点实验室的研究表明，纳米电刷镀复合涂层可显著提高材料的摩擦学性能，尤其提高了耐高温磨损及抗接触疲劳性能。例如在快速镍镀层中添加经改性处理的纳米Al2O3、SiC和金刚石粉后，其显微硬度和抗微动磨损性能明显高于传统快速镍刷镀层。纳米电刷镀层的硬度是不含纳米颗粒电刷镀层的1.5—1.7倍，耐磨性是1.6—2.5倍，抗接触疲劳寿命由105周次提高到106周次，可服役温度由200℃提高到400℃。纳米电刷镀技术已在装备再制造中得到具体运用，解决了重载车辆、舰船和飞机发动机再制造中的一些关键技术难题。2.2.3 纳米固体润滑技术

固体润滑是指利用固体材料本身的润滑性来减轻接触表面之间磨损程度的润滑方式，它是对流体润滑的有力补充，一般用于高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化和强辐射等特殊工况。固体润滑不仅可用于无油润滑的千摩擦场合，也可以广泛用于有油润滑的情况，形成润滑效果更好的“流体+固体”的混合润滑。对黑色金属材料进行低温离子渗硫处理，可在材料表面得到厚度不超过10um，并具有纳米结构特征的FeS固体润滑涂层。纳米固体润滑技术已用于发动机缸套一活塞环、喷油嘴针阀及滚动轴承等精密偶件的减摩，寿命延长均在1倍以上。2.2.4 纳米粘接技术

纳米粘接技术是指将特殊功能纳米颗粒和常规填料(如石墨、二硫化钼、陶瓷粉末等)与高分子聚合物相混合并涂敷于零件表面实现特定用途(如耐磨、抗蚀等)的一种表面工程技术。例如，含纳米金刚石的胶粘剂具有优异的耐磨性和很高的胶接强度，耐磨性和胶接强度随着纳米金刚石粉在胶粘剂中加入量的增加而增加，当加入量为8％时，耐磨性是未添加的2.2倍，拉伸强度可达50 MPa，比未添加的提高27.5％。[7]

[6]3 表面工程技术发展趋势

3.1 不断将各种先进技术应用到表面工程领域

为了追赶世界科技发展速度，使我国的科技发展立于世界科技发展的前沿，我国不仅要把先进制造技术列入国家“十五”科技计划体系，实现制造强国和制造大国的目标，而且针对我国国情，更要进一步把“再制造工程”列入国家重要科技发展专项计划中，才能真正使这项利国、利民、功在当代、利在千秋的任务落实在实处。要促进表面工程的发展，就必须将相关领域的最新研究成果不断应用于表面工程技术领域。

随着计算机的广泛应用和推广，在表面工程领域中将不断应用该领域的研究成果。例如发展数值模拟的方法设计表面工程技术，并完善表面工程技术设计。

推广机械化、自动化的表面涂层制备方法，特别在加工复杂形状零件及危害操作者的身体健康时，推广将十分有益。

3.2 发展节能、节材、降耗、少污染的表面工程技术

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。据统计，1996年全球有2 400万辆汽车报废 到，2000年全球将有2000万台计算机被淘汰。随着21世纪到来以优质、高效、节能、节材为目标的先进制造技术得到了快速发展，发展节能、节材、降耗、少污染的表面工程技术成为社会的重要课题。

低能耗的表面工程技术，例如通过大气或真空等方法代替盐浴池处理；采用高能量（但能耗低），光束方法及技术（如激光、电子、离子、等离子体），在表面工程技术中尽量减少涂层材料及基体材料的消耗。[4]4 总结

随着人们对低成本、高性能产品的追求，对产品外观的美、对环境协调美以及生态平衡美的追求，21世纪任何工程、任何产品的设计将会也必然会将表面设计纳入总体设计中，表面工程技术也将会充分发挥其独特的作用。同时，这种理念也将进一步反作用于表面工程学，使其自身得以更为迅猛的发展。[3]参考文献：