表面處理行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)

    2010即將過去，2011就要來到，在這個(gè)除舊迎新的日子里，表面處理行業(yè)在這一年經(jīng)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(yè)的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)如何，是高走還是低開，讓我慢慢道來：

    傳統(tǒng)的表面技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷創(chuàng)新。在電弧噴涂方面，發(fā)展了高速電弧噴涂，使噴涂質(zhì)量大大提高。在等離子噴涂方面，已研究出射頻感應(yīng)藕合式等離子噴涂、反應(yīng)等離子噴涂、用三陰極槍等離子噴槍噴涂及微等離子噴涂。在電刷鍍方面研究出摩擦電噴鍍及復(fù)合電刷鍍技術(shù)。在涂裝技術(shù)方面開發(fā)出了粉末涂料技術(shù)。在粘結(jié)技術(shù)方面，開發(fā)了高性能環(huán)保型粘結(jié)技術(shù)、納米膠粘結(jié)技術(shù)、微膠囊技術(shù)。在高能束應(yīng)用方面發(fā)展了激光或電子束表面熔覆、表面淬火、表面合金化、表面熔凝等技術(shù)。在離子注入方面，繼強(qiáng)流氮離子注入技術(shù)之后，又研究出強(qiáng)流金屬離子注入技術(shù)和金屬等離子體浸沒注入技術(shù)。在解決產(chǎn)品表面工程問題時(shí)，新興的表面技術(shù)與傳統(tǒng)的表面技術(shù)相互補(bǔ)充，為表面工程工作者提供了寬廣的選擇余地。

    現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

    隨著基礎(chǔ)工業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)優(yōu)質(zhì)、高效表面改性及涂層技術(shù)的需求向縱深延伸，國內(nèi)外在該領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科相互促進(jìn)的局勢(shì)下，在諸如"熱化學(xué)表面改性"、"高能等離子體表面涂層"、"金剛石薄膜涂層技術(shù)"以及"表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測(cè)"等方面都有著突破的進(jìn)展。

    熱化學(xué)表面改性技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

    國外近年來重視對(duì)可控氣氛條件和真空條件下的滲碳，碳氮共滲等技術(shù)的研究，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。而在我國應(yīng)用很少，相關(guān)的技術(shù)研究工作亦不夠?？煽貧夥諠B碳和真空滲碳技術(shù)是顯著縮短生產(chǎn)周期，節(jié)能、省時(shí)，同時(shí)可提高工件質(zhì)量，不氧化、不脫碳，保證零件表面耐腐蝕和抗疲勞性，并減少熱處理后機(jī)加工余量及清理工時(shí)。

    目前國際上碳勢(shì)控制和監(jiān)測(cè)，滲層布型控制等方面的研究成果已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)控制。

    PVD、CVD、PCVD技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

    各種氣相沉積是當(dāng)前世界上著名研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)競(jìng)相開展的具有挑戰(zhàn)的性的研究課題。日前該技術(shù)在信息、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、光學(xué)儀器等產(chǎn)業(yè)及電子元器件、光電子器件、太陽能電池、傳感器件等制造中應(yīng)用十分廣泛，在機(jī)械工業(yè)中，制作硬質(zhì)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(yīng)用，其中TiNi等鍍膜刀具的普及已引起切削領(lǐng)域中的一場(chǎng)革命，金剛石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火熱，并已向?qū)嵱没矫嫱七M(jìn)。

    在不同PVD、CVD工藝的基礎(chǔ)上，通過發(fā)展和復(fù)合很多新的工藝和設(shè)備，如IBAD、PCVD與空心陰極多弧復(fù)合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的復(fù)合裝置、等離子體浸沒式離子注裝置等不斷將該類技術(shù)推向新的高度。

    與國外的發(fā)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(shí)用化方面差距更大。

    高能等離子體表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

    該技術(shù)是增加表面物理化學(xué)反應(yīng)，獲取特殊性能覆蓋層。其核心是更有效地增強(qiáng)和控制陰極電弧等離子體的產(chǎn)生和作用，美國、日本、德國大力發(fā)展該技術(shù)。等離子體增強(qiáng)電化學(xué)表面改性技術(shù)，是目前國際上較活躍的開發(fā)研究領(lǐng)域，對(duì)于鋁、鈦等材料，通過等離子體調(diào)光放電手段，增強(qiáng)電化學(xué)處理效果，在金屬表面上生成致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(jìn)制造工藝的前沿技術(shù)，在機(jī)加工用刀具和模具行業(yè)也有很了的應(yīng)用前景。
    金剛石薄膜涂層技術(shù)

    金剛石具有極好的物理性能，在形狀復(fù)雜的刀具、模具、鉆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，并滿足一些特殊條件的需求。近年來，由于金剛石薄膜的優(yōu)異性能以及廣泛的應(yīng)用前景，日本、美國、西歐均進(jìn)行大量的研究工作，并開發(fā)了多種金剛石涂層工藝技術(shù)，已在國內(nèi)外掀起金剛石涂層研究的熱潮。尤其是在提高金剛石涂層和基體結(jié)合強(qiáng)度，大面積快速沉積金剛石涂層技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)涂層金剛石薄膜設(shè)備系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)方面國外已取得突破性進(jìn)展，美國、瑞典等國已推出金剛石金屬切削工具供應(yīng)市場(chǎng)，而我國該技術(shù)還沒有達(dá)到實(shí)用水平，急待開發(fā)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

    多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

    單一的表面涂層不能滿足表面工程設(shè)計(jì)中苛刻的工況條件，任何表面處理均有其不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因?yàn)槔貌煌繉硬牧系男阅軆?yōu)點(diǎn)，在基體表面形成多元多層復(fù)合涂層(含萬分漸變的梯度層)具有重大的意義。國外已開展單層涂層厚度為納米級(jí)，層數(shù)在l00層以上的多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的研究，所制備的涂層具有較高的耐腐性、韌性和強(qiáng)度，和基體的結(jié)合強(qiáng)度也好，表面粗糙度低，這對(duì)直精高速工削機(jī)械加工十人有利。國外已列入主要發(fā)展方面，予計(jì)在納米級(jí)精細(xì)涂層材料研究和應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)有新的突破。因?yàn)閺?fù)合涂層技術(shù)具有抗磨損、抗高溫氧化腐蝕、隔熱等功能，能擴(kuò)大涂層制品使用范圍，延長使用壽命，是一項(xiàng)在下一世紀(jì)會(huì)得到迅速發(fā)展的技術(shù)。我國目前已開始研究，并取得初步成果，但還存在一些問題有待于解決。

    表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測(cè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

    表面改性與涂層技術(shù)作為表面工程的重要組成部分，已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)工業(yè)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門，根據(jù)應(yīng)用的要求反過來又促進(jìn)表面功能覆層技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)使用要求，對(duì)材料表面進(jìn)行設(shè)計(jì)、對(duì)表面性能參數(shù)進(jìn)行剪裁，使之符合特定要求，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)表面覆蓋層的組織結(jié)構(gòu)和性能和預(yù)測(cè)等，已成為該領(lǐng)域重要研究方向。國外已對(duì)CVD、PVD以及其它表面改性方法開展計(jì)算機(jī)模擬研究，針對(duì)CVD過程進(jìn)行模擬，采用宏觀和微觀多層次模型，對(duì)工藝和涂層各種性能和基體的結(jié)合力進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)；對(duì)滲碳，滲氮工件滲層性能應(yīng)力等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬等等，人們可以更好地控制和優(yōu)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(shù)在2010年大發(fā)光彩，下面慧聰小編繼續(xù)為您解讀：

    復(fù)合表面技術(shù)迅速崛起

    在單一表面技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，綜合運(yùn)用兩種或多種表面技術(shù)的復(fù)合表面技術(shù)有了迅速的發(fā)展。復(fù)合表面技術(shù)通過多種工藝或技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)使工件材料表面體系在技術(shù)指標(biāo)、可靠性、壽命、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性等方面獲得最佳的效果，克服了單一表面技術(shù)存在的局限性，解決了一系列工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和高新技術(shù)發(fā)展中特殊的技術(shù)問題。強(qiáng)調(diào)多種表面工程技術(shù)的復(fù)合，是表面工程的重要特色之一。
    開發(fā)多種功能涂層

    表面工程大量的任務(wù)是使零件、構(gòu)件的表面延緩腐蝕、減少磨損、延長疲勞壽命。隨著工業(yè)的發(fā)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涂層，現(xiàn)代裝備需要有隱身涂層，軍隊(duì)官兵需要防激光致盲的鍍膜眼鏡，太陽能取暖和發(fā)電設(shè)備中需要高效的吸熱涂層和光電轉(zhuǎn)換涂層，錄音機(jī)中需要有磁記錄鍍膜、不沾鍋中需要有氟樹脂涂層、建筑業(yè)中的玻璃幕墻需要有陽光控制膜等等。在制備功能涂層方面，表面工程也可大顯身手，做出自己的貢獻(xiàn)。

    研究開發(fā)新型涂層材料

    表面涂層材料是表面技術(shù)解決工程問題的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)前發(fā)展的涂層新材料，有些是單獨(dú)配制或熔煉而成的，有些則是在表面技術(shù)的加工過程中形成的，后一類涂層材料的誕生，進(jìn)一步顯示了表面工程的特殊功能。

    擴(kuò)展表面工程的應(yīng)用領(lǐng)域

    表面工程已經(jīng)在機(jī)械產(chǎn)品、信息產(chǎn)品、家電產(chǎn)品和建筑裝飾中獲得富有成效的應(yīng)用。但是其深度廣度仍很不夠，不了解和不應(yīng)用表面工程的單位和產(chǎn)品仍很普遍。

    表面工程的優(yōu)越性和潛在效益仍未很好發(fā)揮，需要做大量的宣傳推廣工作。我國已經(jīng)加入世貿(mào)組織，通過推廣應(yīng)用表面工程提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，改進(jìn)產(chǎn)品包裝，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也應(yīng)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(guān)節(jié)的表面修補(bǔ)，最常用的復(fù)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(dá)15～25年，近些年又發(fā)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(jī)成分極為相似，具有良好的生物相容性，埋入人體后易與新生骨結(jié)合。但是HAP材料脆性大，有的學(xué)者就用表面工程技術(shù)使HAP粒子與金屬Ni共沉積在不銹鋼基體上，實(shí)現(xiàn)了牢固結(jié)合。

    隨著專業(yè)化生產(chǎn)方式的變革和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，現(xiàn)在呼吁表面處理向原材料制造業(yè)轉(zhuǎn)移，這也是一個(gè)重要?jiǎng)酉颉?

    倍受家用電器廠家歡迎的是預(yù)涂型彩色鋼板，它是在金屬材料表面涂上一層有機(jī)材料的新品種，具有有機(jī)材料的耐腐蝕、色彩鮮艷等特點(diǎn)，同時(shí)又具有金屬材料的強(qiáng)度高、可成型等特點(diǎn)，只須對(duì)其作適當(dāng)?shù)募羟小澢?、沖壓和連接即可制成多種產(chǎn)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(shè)備的投資，成為制作家用電器外殼的極佳材料。

    汽車制造業(yè)的表面加工任務(wù)很重，呼吁表面工程由現(xiàn)在汽車制造廠家處理，變?yōu)樵谠牧现圃鞎r(shí)就同時(shí)進(jìn)行的出廠前主動(dòng)處理。這種變革不是表面處理任務(wù)的簡單轉(zhuǎn)移，更重要的是一種節(jié)能、節(jié)材、有利環(huán)保的舉措。它可以簡化除油、除銹工序，還可以利用軋鋼后的余熱，降低能耗。在西歐一些國家的鋼廠中，就對(duì)半成品進(jìn)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(shè)服務(wù)

    在新型軍用飛機(jī)的研制過程中，先進(jìn)的膠粘技術(shù)、特種熱處理技術(shù)、表面改性技術(shù)、薄膜技術(shù)以及涂層技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。吸波材料的研制成功為裝備隱形提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
    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(jié)構(gòu)閘門就占全長的72%。在三峽工程中，所有機(jī)械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門以及隧洞、橋梁、公路、碼頭、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備都離不開表面工程。在國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的安排上以及三峽工程重新論證和設(shè)計(jì)審查中，表面工程的應(yīng)用始終是一項(xiàng)研究和討論的重要課題之一。從表面技術(shù)和涂覆材料的選擇、噴涂工藝的制定到表面電化學(xué)保護(hù)等，都在三峽重大裝備研制項(xiàng)目中占有重要地位。

    降低對(duì)環(huán)保的負(fù)面效應(yīng)

    從宏觀上講，表面工程對(duì)節(jié)能、節(jié)材、環(huán)境保護(hù)有重大效能，但是對(duì)具體的表面技術(shù)，如涂裝、電鍍、熱處理等均有“三廢”的排放問題，仍會(huì)造成一定程度的污染?，F(xiàn)在，有氰電鍍已經(jīng)基本上被無氰電鍍所代替，一些有利于環(huán)保的鍍液相繼被研制出來。當(dāng)前，在表面工程領(lǐng)域，提出了封閉循環(huán)，達(dá)到零排放，實(shí)現(xiàn)“三廢”綜合利用的目標(biāo)。至于一些中小企業(yè)，距上述奮斗目標(biāo)相距很遠(yuǎn)?？偟膩砜?，表面工程工作者在降低對(duì)環(huán)保負(fù)面效應(yīng)方面，仍是任重而艱巨。

    表面工程具有學(xué)科的綜合性，手段的多樣性，廣泛的功能性及潛在的創(chuàng)新性，因而受到各行各業(yè)的重視。其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益更是令人矚目。目前，我國技術(shù)門類齊全，部分表面技術(shù)的設(shè)備、材料和工藝已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅我國自第6個(gè)五年計(jì)劃以來，通過表面工程在設(shè)備維修領(lǐng)域和制造領(lǐng)域推廣應(yīng)用，已取得了幾百億元的經(jīng)濟(jì)效益。因此，表面工程在21世紀(jì)將繼續(xù)保持飛速發(fā)展，它將對(duì)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)總體水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

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