1、 表面工程技术的开发和应用郑清洪(福建侨兴轻工学校，350301)表面工程学是一门新兴的学科，发展迅速，应用前景广阔。文章阐述了开展表面工程学研究的目的和意义。评述了表面工程学在人类文明和生活、在先进制造技术、在设备仪器维修、在电子通讯技术、在高新技术以及在节约资源、保护环境中的作用和应用。关键词 表面工程学 表面技术 应用1.前言表面科学与工程以表面为研究对象。表面问题是一个古老的问题。然而，早在二十多年以前，所有固体物理的研究均假设材料是无穷大的，没有表面，抛开表面问题来研究材料，说明表面有其特殊的复杂性。美国材料 有 造了物 、 了一个表面 说， 表面问题是 的。表面工程学科发展的 是1
2、983年 国 明 大学 了Wolfson表面工程学 1, 在1985年 了国 性杂 表面工程 。 一新兴学科的 性，1986年在currency15国 材料“理大 ，国 “理学fifl为国 “理与表面工程学。中国 工程学1987年 了表面工程研究所，1988年了中文 表面工程 杂 ，1993年 了中国 工程学表面工程 。1989年以来，国先多”开国性国 性的表面工程学术和表面科学与工程学术。2、表面工程学的研究意义和目的 物体的 作用 先是通物体表面进的。表面及表面的与性在科学、技术和生活中的 性是 言而的。 的 为是表面 和 的 在 体材料中， 电性通是材料的 的 和 制的。工程中 的大 、
3、和 ，前 是 表面 而 ， 是 ， 是 大的表面开而 部发展。 致零部件报废，设备停产， 国民经济造 巨大的 。表面工程学直接针对许多贵 零部件的 原 ，实局部表面强修复，对零部件进预保护 新恢复其 用价值，它的 大优势是够以多 方法制备优本体材料性的表面功薄，表面材料与制作部件的整体材料 ， 薄，仅占工件整体 的几百 一几十 一，但却赋基体材料表面的原来没有的特殊性，而满足工程 对材料表面性的 求。 此，开展表面工程学的研究，改善材料的表面性，对提高零件的 用寿命和 靠性 对改善 设备的性、 ，增强产品的竞争 对推动高新技术的发展 对节约资源、美人类生活，减少环境污染等方面都具有 意义，其经
4、济益和社益是显而易 的。 开展表面工程学的研究， 仅在其经济意义，还在其具有 的学术价值。美国工程科学 为美国国提供的2000年前集中 加强发展的9项新科学技术中，有关材料方面的仅有材料表面科学与技术的的研究2。在国材料表面改性作为传统材料性优的基础研究 列入国家然科学基金 九五 优先资助领域。在国家的节节材九五规划中建发展表面工程作为 大措施 一， 列节、节材示范项目3。表面科学的研究 为表面技术的研究提供一 的理论指 表面新技术的开发和完善又提许多新的学术课题，表面工程学的研究 有地促进了 关学科的发展。表面工程学研究的目的是赋材料表面具有原来没有的特殊性：1) 物理性：包括电磁特性( 电
5、性、绝缘性、 体性、磁性、电磁屏蔽性)，光学特性(吸光性、反光性、光 、光电应)，“特性(“传 性、耐“性)，声特性及防辐射等 2) 学性：包括防护性、 特性等 3) 性：包括加工性、密封性、抗 性、强 、硬 、韧性等 4) 摩擦学性：包括减摩性、耐 性、润滑性、浸润性等 5) 装 性：包括 、光 性和 修 性。3、表面工程学的应用表面工程技术以其高 的实用性和显 的优 、高、 的特 在制造 、维修 中占领了益增 的，在 、电子、 、源、 工、 等工 部门 了 来 广 的应用。 以说几 有表面的地方 开表面工程。3.1 表面工程改善和美人类生活4人类生活中的 、学 、 、 品、工品无 来 益表
6、面工程的 。 料的美、保、currency1、抗“电 品的 、保、包装 新fi建材、fl 装修fi是以表面工程为其 技术源 的美、节 、 声 开在零部件、摩擦 、活、传器、电子仪表中的表面工程的新 还有，保护的、高 的”、 然品fi美的 品、美 的体和地面装、 、具和发光体、 fl用具、表及家用电器、学 用品和工美术品，等等。 以说，人生活在一个表面工程技术的发展而 来 美 的环境中。3.2表面工程是先进制造技术发展的关键 一表面工程的速发展及广 应用 为是制造领域中的 进展。目前，技术 入工 实 应用的表面工程技术多 百 。，表面工程 的 /活 环、 / 、 / 摩擦 1/41/3, 大修
7、程 均10 提高30 对 、 大滑、大fi 子 等 工件表面进光， 寿命提高35 对高速 和硬 金工 具在 加工以进表面 子 入， 寿命提高110 具 用 类 ， 了一 具的 命 。对金 具进等 子体增强磁 射 子理， 其寿命提高314 用 动态混 入技术，高 子材料 射传“管(铜、紫铜和铬的铜等) ，同时用 子 入， 以在传“表面 蒸 的滴状 凝， 传“率提高了20。5表面加工技术 仅是产品 在 以保证的关键， 是产品 保证的 currency1段。，对滾动 承的滚道，目前工厂广 用 抛工，其表面粗糙 Ra0.04m, 用新的表面加工方法 提高Ra0.01m， 用寿命 提高4以 ， 消除波纹
8、 ，减小 承的振动与音 对 具光整加工 其表面粗糙 ，一 具 用寿命 以提高50%以 。表面工程技术在制造 广 应用的子枚 胜举。表面工程技术 为先进制造技术中优先发展的 容， 是国国民经济建设中 发展应用的技术 容。3.3 表面工程促进了维修 的发展零件 、和 发生在表面。通表面技术修复、强 零件翻新初，而大 节省了 购置新品、库和管理备件以及停 等所造 的对源、原材料和经费的浪费， 极大地减少了环境污染及废物的理。许多 用表面技术理的旧零部件，其性大大超新品，而 本仅为新品的10%，甚至 。军装备维修表面工程研究中心应用电弧喷 技术 功地修复了 江峡工程中挖泥船的发动 曲 ，当时本购买新
9、，加 运费和进口关税等需人民币120 元，订购交货需个月以 ，停产 fi为 ，而修复总费用仅3.5 元， 足曲 价格的3% 用电刷技术修复改造大fi、 fi、 密设备，尤其是进口设备，取 了十 突的 ，北京 时 进的二currency1连铸设备、唐 水泥 厂德国进口的6.3 床、 津 纤 司本进口的5.7 连续 聚搅拌釜主 、齐鲁 司本进口的328块汇流铜排、燕 司本进口的聚丙烯造粒主减速箱， 圩电厂美国进口的60 瓩 等大fi进口设备等。6 用等 子喷 修复242件履带 工程 走 零件，装 进12000 驶考核，证明 与基体 靠，耐 性 新品提高1.48.3，喷 修复 本仅为新品价格10%1
10、2%，等 子喷 金陶瓷 ，用修复醋酸泵密封环和 ， 用寿命 一般 锈 件高10以 大fi 载齿 表面铟 避免着 表面的光 硬， 寿命延 35 挖泥船液 支柱5 的液 表面 划 ，用 速修复 表面与润滑 加 用， 耐 性提高45 新fi防 料用地 管道和驶 ， 防寿命10年。 用 电 速 划 ，还与电刷 应用， 修复表面有金 液 体、柱 、 承 面和密封面等 用耐 恢复零件 表面 ，在 中 加减摩 实 速运 表面的固体润滑 6 源等人 生学 发， 动物摩擦 关节、 齿等 功，提了 ，研究 性， 润滑 加， 摩擦 在时一 无 。总 ，表面工程技术的广 应用大大推动了工程 维修技术的发展， 维修 的
11、技术工发展 为一门 ， 交 的 性学科。在本提了 生工厂技术 的。 维修与表面工程技术的发展有着密的。着先进制造技术及设备工程学的 发展，制造与维修 来 统一。3.4表面工程在电子工 中的应用表面工程在currency1十年了在 体表面“ 蒸发金， 促 了十多年电子工 的大发展。蒸SbS3、CaSe 、ZnSe等用电 管的光电 面 蒸Cr、Cu用管的电极 蒸 射ZnS, ZnS+ZnSe用显示器 电发光的fi光体 蒸 射Fe-NiNi-Fe 金用电子fl 中磁磁”的件 射CVD的SiO2AL203在电子fl 、无电、电中作为绝缘 蒸Ni，Cr,Sn, Sb、金陶瓷等作金电 子Au, Al, C
12、u, Ni用电极 和 电 子W，Pt用作接材料 ， 子铜用 刷和薄集 电 子SiO2, Al2O3用电容和二极管 子Fe，Co, Ni用磁带 子Be在音 用作振动极 子Pt用集 电 学在电接和连接器，尤其是通讯工 方面 应用。”，电子工 和fl 工 的进一发展 益光 金铜，学 金等一 表面工程的新技术。3.5表面工程在高新技术领域中的应用表面工程是着高新技术 发展来的一项工程技术。高新技术促进了表面工程的发展，表面工程为高新技术的发展提供了工及材料支。表面工程在制备功材料方面具有特殊的优势。态金 金具有优的耐性、耐 性、高强 、 性以及特殊的电磁特性， 以 用液， 、光 、等 子 高密 等表面
13、技术制备， ，又经济。薄具有优的光吸 ， 作为 材料，以大面 ， 本 ，是理 的光电 材料。还 以用磁屏蔽，用 器的 等 在超 材料研究方面，本开发了用光制备高性超 材料的技术， 制 超 带材料， 以 用“喷 技术制备超 表面工程为电子通讯技术提供关键的薄材料及功器件。在大规 集 电中以SiO2为基的绝缘 生产Si的薄技术。制作超大规 集 电中 理 的功材料是 用CVD方法制备的金 薄，其具有极为优的 “性，高 电性和 体性 在生物方面 用等 子喷 技术在 锈 人工 表面喷 物陶瓷 制造人工 ，了陶瓷与人体 生物 容性的 题。在Co-Cr-Mo 金 喷 基 制备人造关节，用等 子喷 法制造人工
14、齿 的技术 了应用 本的 、核电 、大规 集 电、电子fl 中大 用了陶瓷、料电及学技术，新加 发展了电磁屏蔽用的聚酸料电，连续 电子 技术在德国进入产 应用。总 ，表面工程技术在高新技术领域有着广 的应用前景。3.6表面工程 保护环境和节约资源表面工程在保护环境，保护资源方面 着 来 的作用。无论是环境 和评 ，还是环境 制、环境改善，都用表面工程所提供的一 新 。节约源，节约材料是表面工程 直接有的传统领域。 表面工程技术大大 了 大 、水的 件、管道和设备的 ，延 了建物、船、 和 器的 用寿命，维其 的工作状态。在峡建设工程中 一 的 特大 管混凝 的 ， 材料保护研究所运用喷 ，封
15、加面 的 表面工程方，满足了二十年 维修的设fl 求。一技术 在国 其 几十 大 应用。国表面工程技术工作 还为摩 家体 提供了 “带洋 候严 问题的复 防护 技术 了葛洲坝船闸件的耐冲击、耐 的 防护 了西藏羊八井地“发电工程含硫蒸 对金件的问题。4对开发新源来说，表面工程fi是特别有用的currency1段，无论是 元件，核抗辐射 ，是表面工程十 活跃的领域。4、 语表面工程在 、 领域的应用与发展方兴末艾，前景广阔。表面工程技术 依靠 项传统技术无法的 题， 人以 意料的惊喜和柳暗花明的觉。在大规 集 电，fl 磁盘技术，表面隐 技术等方面表 明显。着科学技术的飞速发展，表面工程技术生
16、勃勃，伴着人类的文明和科学的进，发挥着 来 的作用。参考文献1、T.贝尔，21世纪的表面工程材料与技术，先进制造技术，锦涛等编， 工 社， 工 社，1996.12P6578。2、 文珍，金材料表面工程新技术，西安交通大学社，1992.11.P1。3、徐滨士，马世宁，刘世参等，中国表面工程的发展，先进制造技术，锦涛等编， 工 社，1996.12.P2328。4、练元坚，表面工程 为社经济发展和人类 生活服务， 97表面工程国 论文集，1997。5、郭东明，周锦进，王杰等，表面技术的发展与对策，先进制造技术，锦涛等编， 工 社，1996.12，P755763。6、周瑜，表面工程及其应用，工程与维修，1995(6)，67。
