表面處理行業未來發展趨勢

    2010即將過去，2011就要來到，在這個除舊迎新的日子裡，表面處理行業在這一年經歷了很多，也度過了很多，慧聰小編就帶您來解析在未來的2011年表面處理行業的發展趨勢將會如何，是高走還是低開，讓我慢慢道來：

    傳統的表面技術，隨著科學技術的進步而不斷創新。在電弧噴塗方面，發展了高速電弧噴塗，使噴塗質量大大提高。在等離子噴塗方面，已研究出射頻感應藕合式等離子噴塗、反應等離子噴塗、用三陰極槍等離子噴槍噴塗及微等離子噴塗。在電刷鍍方面研究出摩擦電噴鍍及複合電刷鍍技術。在塗裝技術方面開發出了粉末塗料技術。在粘結技術方面，開發了高性能環保型粘結技術、納米膠粘結技術、微膠囊技術。在高能束應用方面發展了雷射或電子束表面熔覆、表面淬火、表面合金化、表面熔凝等技術。在離子注入方面，繼強流氮離子注入技術之後，又研究出強流金屬離子注入技術和金屬等離子體浸沒注入技術。在解決產品表面工程問題時，新興的表面技術與傳統的表面技術相互補充，為表面工程工作者提供了寬廣的選擇餘地。

    現狀及國內外發展趨勢

    隨著基礎工業及高新技術產品的發展，對優質、高效表面改性及塗層技術的需求向縱深延伸，國內外在該領域與相關學科相互促進的局勢下，在諸如"熱化學表面改性"、"高能等離子體表面塗層"、"金剛石薄膜塗層技術"以及"表面改性與塗層工藝模擬和性能預測"等方面都有著突破的進展。

    熱化學表面改性技術現狀及發展趨勢

    國外近年來重視對可控氣氛條件和真空條件下的滲碳，碳氮共滲等技術的研究，並已實現工業化。而在我國應用很少，相關的技術研究工作亦不夠。可控氣氛滲碳和真空滲碳技術是顯著縮短生產周期，節能、省時，同時可提高工件質量，不氧化、不脫碳，保證零件表面耐腐蝕和抗疲勞性，並減少熱處理後機加工餘量及清理工時。

    目前國際上碳勢控制和監測，滲層布型控制等方面的研究成果已應用於實際生產，並用計算機進行在線動態控制。

    PVD、CVD、PCVD技術現狀及發展趨勢

    各種氣相沉積是當前世界上著名研究機構和大學競相開展的具有挑戰的性的研究課題。日前該技術在信息、計算機、半導體、光學儀器等產業及電子元器件、光電子器件、太陽能電池、傳感器件等製造中應用十分廣泛，在機械工業中，製作硬質耐磨鍍層、耐腐蝕鍍層、熱障鍍層及固體潤滑鍍層等方面也有較多的研究和應用，其中TiNi等鍍膜刀具的普及已引起切削領域中的一場革命，金剛石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火熱，並已向實用化方面推進。

    在不同PVD、CVD工藝的基礎上，通過發展和複合很多新的工藝和設備，如IBAD、PCVD與空心陰極多弧複合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的複合裝置、等離子體浸沒式離子注裝置等不斷將該類技術推向新的高度。

    與國外的發展相比，我國在上述方面雖研究較多，但水平有較大差異，在實用化方面差距更大。

    高能等離子體表面塗層技術現狀及發展趨勢

    該技術是增加表面物理化學反應，獲取特殊性能覆蓋層。其核心是更有效地增強和控制陰極電弧等離子體的產生和作用，美國、日本、德國大力發展該技術。等離子體增強電化學表面改性技術，是目前國際上較活躍的開發研究領域，對於鋁、鈦等材料，通過等離子體調光放電手段，增強電化學處理效果，在金屬表面上生成緻密氧化鋁和其它氧化物陶瓷膜層，可使基體具有極高性能表面，是先進位造工藝的前沿技術，在機加工用刀具和模具行業也有很了的應用前景。
    金剛石薄膜塗層技術

    金剛石具有極好的物理性能，在形狀複雜的刀具、模具、鑽頭等工件表面沉積上一層很薄的金剛石薄膜，可提高工件的使用性能，並滿足一些特殊條件的需求。近年來，由於金剛石薄膜的優異性能以及廣泛的應用前景，日本、美國、西歐均進行大量的研究工作，並開發了多種金剛石塗層工藝技術，已在國內外掀起金剛石塗層研究的熱潮。尤其是在提高金剛石塗層和基體結合強度，大面積快速沉積金剛石塗層技術，產業化生產塗層金剛石薄膜設備系統等關鍵技術方面國外已取得突破性進展，美國、瑞典等國已推出金剛石金屬切削工具供應市場，而我國該技術還沒有達到實用水平，急待開發並實現產業化。

    多元多層複合塗層技術的現狀及發展趨勢

    單一的表面塗層不能滿足表面工程設計中苛刻的工況條件，任何表面處理均有其不同的優缺點，因為利用不同塗層材料的性能優點，在基體表面形成多元多層複合塗層(含萬分漸變的梯度層)具有重大的意義。國外已開展單層塗層厚度為納米級，層數在l00層以上的多元多層複合塗層技術的研究，所製備的塗層具有較高的耐腐性、韌性和強度，和基體的結合強度也好，表面粗糙度低，這對直精高速工削機械加工十人有利。國外已列入主要發展方面，予計在納米級精細塗層材料研究和應用領域會有新的突破。因為複合塗層技術具有抗磨損、抗高溫氧化腐蝕、隔熱等功能，能擴大塗層製品使用範圍，延長使用壽命，是一項在下一世紀會得到迅速發展的技術。我國目前已開始研究，並取得初步成果，但還存在一些問題有待於解決。

    表面改性與塗層工藝模擬和性能預測的現狀及發展趨勢

    表面改性與塗層技術作為表面工程的重要組成部分，已經滲透到傳統工業與高新技術產業部門，根據應用的要求反過來又促進表面功能覆層技術的進一步發展。根據使用要求，對材料表面進行設計、對表面性能參數進行剪裁，使之符合特定要求，並進一步實現對表面覆蓋層的組織結構和性能和預測等，已成為該領域重要研究方向。國外已對CVD、PVD以及其它表面改性方法開展計算機模擬研究，針對CVD過程進行模擬，採用宏觀和微觀多層次模型，對工藝和塗層各種性能和基體的結合力進行模擬和預測；對滲碳，滲氮工件滲層性能應力等進行計算機模擬等等，人們可以更好地控制和優化工藝過程。我國這方面的研究剛處地超步階段。

    表面處理中又有很多新的科技和技術在2010年大發光彩，下面慧聰小編繼續為您解讀：

    複合表面技術迅速崛起

    在單一表面技術發展的同時，綜合運用兩種或多種表面技術的複合表面技術有了迅速的發展。複合表面技術通過多種工藝或技術的協同效應使工件材料表面體系在技術指標、可靠性、壽命、質量和經濟性等方面獲得最佳的效果，克服了單一表面技術存在的局限性，解決了一系列工業關鍵技術和高新技術發展中特殊的技術問題。強調多種表面工程技術的複合，是表面工程的重要特色之一。
    開發多種功能塗層

    表面工程大量的任務是使零件、構件的表面延緩腐蝕、減少磨損、延長疲勞壽命。隨著工業的發展，在治理這3種失效之外提出了許多特殊的表面功能要求。例如艦船上甲板需要有防滑塗層，現代裝備需要有隱身塗層，軍隊官兵需要防雷射致盲的鍍膜眼鏡，太陽能取暖和發電設備中需要高效的吸熱塗層和光電轉換塗層，錄音機中需要有磁記錄鍍膜、不沾鍋中需要有氟樹脂塗層、建築業中的玻璃幕牆需要有陽光控制膜等等。在製備功能塗層方面，表面工程也可大顯身手，做出自己的貢獻。

    研究開發新型塗層材料

    表面塗層材料是表面技術解決工程問題的重要物質基礎。當前發展的塗層新材料，有些是單獨配製或熔煉而成的，有些則是在表面技術的加工過程中形成的，後一類塗層材料的誕生，進一步顯示了表面工程的特殊功能。

    擴展表面工程的應用領域

    表面工程已經在機械產品、信息產品、家電產品和建築裝飾中獲得富有成效的應用。但是其深度廣度仍很不夠，不了解和不應用表面工程的單位和產品仍很普遍。

    表面工程的優越性和潛在效益仍未很好發揮，需要做大量的宣傳推廣工作。我國已經加入世貿組織，通過推廣應用表面工程提高產品的質量，降低生產成本，改進產品包裝，增強市場競爭力，也應是主要的舉措之一。

    表面工程在生物工程中的延伸已引起了人們的注意，前景十分廣闊。如髖關節的表面修補，最常用的複合材料是在超高密度高分子聚乙烯上再鍍鈷鉻合金，使用壽命可達15～25年，近些年又發展了羥基磷灰石（簡稱HAP）材料，它是一種重要的生物活性材料，與骨骼、牙齒的無機成分極為相似，具有良好的生物相容性，埋入人體後易與新生骨結合。但是HAP材料脆性大，有的學者就用表面工程技術使HAP粒子與金屬Ni共沉積在不鏽鋼基體上，實現了牢固結合。

    隨著專業化生產方式的變革和人們環保意識的增強，現在呼籲表面處理向原材料製造業轉移，這也是一個重要動向。

    倍受家用電器廠家歡迎的是預塗型彩色鋼板，它是在金屬材料表面塗上一層有機材料的新品種，具有有機材料的耐腐蝕、色彩鮮艷等特點，同時又具有金屬材料的強度高、可成型等特點，只須對其作適當的剪切、彎曲、衝壓和連接即可製成多種產品外殼，不僅簡化了加工工序，也減少了家用電器廠家加工設備的投資，成為製作家用電器外殼的極佳材料。

    汽車製造業的表面加工任務很重，呼籲表面工程由現在汽車製造廠家處理，變為在原材料製造時就同時進行的出廠前主動處理。這種變革不是表面處理任務的簡單轉移，更重要的是一種節能、節材、有利環保的舉措。它可以簡化除油、除銹工序，還可以利用軋鋼後的餘熱，降低能耗。在西歐一些國家的鋼廠中，就對半成品進行表面處理，如熱處理、熱浸鍍、磷化、鈍化等。

    為國家重大工程建設服務

    在新型軍用飛機的研製過程中，先進的膠粘技術、特種熱處理技術、表面改性技術、薄膜技術以及塗層技術都發揮了重要作用。吸波材料的研製成功為裝備隱形提供了重要的物質基礎。
    長江三峽工程，與其說是土木工程，不如說是鋼鐵工程，在大壩全長2309.47m中鋼鐵結構閘門就占全長的72%。在三峽工程中，所有機械設備、金屬結構、水工閘門以及隧洞、橋樑、公路、碼頭、儲運設備都離不開表面工程。在國家科技攻關項目，如「六五」、「七五」、「八五」和「九五」攻關項目的安排上以及三峽工程重新論證和設計審查中，表面工程的應用始終是一項研究和討論的重要課題之一。從表面技術和塗覆材料的選擇、噴塗工藝的制定到表面電化學保護等，都在三峽重大裝備研製項目中占有重要地位。

    降低對環保的負面效應

    從宏觀上講，表面工程對節能、節材、環境保護有重大效能，但是對具體的表面技術，如塗裝、電鍍、熱處理等均有「三廢」的排放問題，仍會造成一定程度的污染。現在，有氰電鍍已經基本上被無氰電鍍所代替，一些有利於環保的鍍液相繼被研製出來。當前，在表面工程領域，提出了封閉循環，達到零排放，實現「三廢」綜合利用的目標。至於一些中小企業，距上述奮鬥目標相距很遠。總的來看，表面工程工作者在降低對環保負面效應方面，仍是任重而艱巨。

    表面工程具有學科的綜合性，手段的多樣性，廣泛的功能性及潛在的創新性，因而受到各行各業的重視。其產生的經濟效益更是令人矚目。目前，我國技術門類齊全，部分表面技術的設備、材料和工藝已達到了國際先進水平。據不完全統計，僅我國自第6個五年計劃以來，通過表面工程在設備維修領域和製造領域推廣應用，已取得了幾百億元的經濟效益。因此，表面工程在21世紀將繼續保持飛速發展，它將對21世紀科學技術總體水平和經濟發展起到積極的促進作用。

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