復合表面技術迅速崛起。
隨著單壹表面技術的發展,綜合利用兩種或兩種以上表面技術的復合表面技術發展迅速。復合表面技術通過各種工藝或技術協同作用,使工件表面系統的技術指標、可靠性、壽命和質量經濟性達到最佳效果,克服單壹表面技術的局限性,解決工業關鍵技術高技術發展的壹系列特殊技術難題。強調各種表面工程技術的結合,這是表面工程的重要特征之壹。
開發各種功能塗料
表面工程中的大量任務可以延緩腐蝕,減少磨損,延長零部件的疲勞壽命。隨著工業的發展,除了這三種故障外,還提出了許多特殊的表面功能要求。比如艦船上甲板需要防滑塗層,現代裝備需要隱身塗層,軍隊官兵需要防激光致盲鍍膜眼鏡,太陽能加熱發電設備需要高效吸熱塗層光電轉換塗層,錄音機需要磁記錄塗層,不粘鍋需要氟樹脂塗層,建築行業的玻璃幕墻需要陽光控制膜等等。在功能塗層的制備中,表面工程也可以做出自己的貢獻。
新型塗層材料的研究與開發
表面塗層材料表面技術是解決工程問題重要物質基礎。目前新的塗層材料不斷發展,有的是單獨制備或熔化,有的是通過表面技術加工成型,後壹種塗層材料的誕生,進壹步顯示了表面工程的特殊功能。
拓展表面工程的應用領域
表面工程已有效地應用於機械產品、信息產品和家用電器的建築裝飾。但其深度和廣度還不夠,對表面工程單元產品不了解、不應用的現象還很普遍。
表面工程的優勢和潛在效益還沒有得到很好的發揮,需要大量的宣傳和推廣工作。我國已加入世貿組織,推廣應用表面工程應是提高產品質量、降低生產成本、改善產品包裝、增強市場競爭力的主要措施之壹。
表面工程生物工程的延伸引起了人們的關註,具有非常廣闊的前景。比如髖關節表面修復,最常用的復合材料超高密度高分子聚乙烯鍍鈷鉻合金,使用壽命可達15 ~ 25年。近年來,羥基磷灰石(HAP)得到了發展,它是壹種重要的生物活性材料,與骨骼和牙齒的無機成分非常相似,具有良好的生物相容性,埋入人體後易於與新骨結合。但HAP材料易碎,因此有學者利用表面工程技術將HAP顆粒和金屬Ni***沈積在不銹鋼基體上,實現牢固結合。
隨著專業化生產方式的改變,人們的環保意識增強,現在呼籲表面處理向原材料制造轉移,這也是壹個重要的趨勢。
受家電廠商歡迎的預塗彩鋼板,是在其金屬材料表面塗上新品種的有機材料,既有有機材料耐腐蝕、色澤鮮艷的特點,又有金屬材料的高強度和成型性。通過適當的切割、彎曲和沖壓,可以制成多種產品外殼,不僅簡化了加工程序,還減少了家電生產企業的加工設備投入,成為制作家電外殼的優良材料。
汽車制造業的表面加工任務很重,這就要求表面工程由現有的汽車制造廠來處理,在原材料制造時就要在出廠前積極處理。這種改變不僅僅是表面處理任務的簡單轉移,更是壹種節能、節材、環保的措施。可以簡化除油除銹工序,還可以利用軋鋼後的余熱,降低能耗。壹些西歐國家的鋼廠對半成品進行表面處理,如熱處理、熱浸鍍、磷化、鈍化等。
為國家重大工程服務。
先進的粘接技術、特種熱處理技術、表面改性技術、薄膜技術和塗層技術都在新型軍用飛機的研制中發揮了重要作用。吸波材料的研制成功為隱身裝備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。鋼結構閘門總長2309.47米,占總長度的72%。在三峽工程中,所有的機械設備、金屬結構、水工閘門、隧道、橋梁、公路、碼頭和儲運設備都離不開地表工程。表面工程的應用壹直是國家重點科技項目中的重要課題之壹,如六五、七五、八五的重點科技項目安排和三峽工程的回顧。從表面技術塗層材料的選擇、噴塗工藝的制定到表面的電化學保護,三峽工程的重大裝備研制項目占據重要地位。
納米表面工程技術正在形成
近年來,納米材料技術正以驚人的速度發展。到目前為止,研究主要集中在納米粉體的制備上,但納米材料的結構問題越來越受到重視。眾所周知,納米材料的重要獨特性能之壹是具有特殊的表面性質。表面工程與納米材料技術密切相關,與工藝方法的應用領域無關。
在傳統的刷鍍液中,加入了納米粉體材料。可以制備出性能優異納米復合塗層。在傳統的潤滑油添加劑中加入納米粉體材料,可以改善減摩性能,並具有良好的自修復性能。
因此,可以說表面工程是推動納米技術,尤其是納米材料結構發展的主要力量之壹。
推動再制造工程的發展
20世紀全球經濟快速發展的同時,對自然資源的任意開采和對環境的無償使用造成了全球生態破壞、資源浪費和短缺、環境汙染等重大問題。其機電產品制造業是最大的資源使用者和最大的環境汙染源之壹。為了解決這個時代的問題,再制造工程應運而生。
再制造工程技術屬於綠色先進制造技術,是對先進制造技術的補充和發展。報廢產品再制造是延伸和創新產品生命周期管理、實現可持續發展的重要技術途徑。再制造產業可以帶來新的經濟增長點和新興產業。
表面工程再制造的關鍵之壹是發揮基礎性作用。可以說,沒有表面工程,再制造是無法實現的。
機械設備經過長期使用,耗電量增加,振動加大,泄漏嚴重,維修費用高,壹般應列為報廢。這些現象都是零件磨損、腐蝕、變形、老化甚至裂紋等失效結果造成的。磨損發生在零件表面,腐蝕從零件表面開始,疲勞裂紋從表面向內延伸。即使老化部件的表面變形,表面的相對位置也移動。所以“癥結”是表面的。表面工程可以充分發揮這些問題。
向自動化和智能化進軍
表面處理,自動化程度最高的汽車行業,微電子行業。以神龍汽車公司車身塗裝線為例,塗裝工藝采用三層塗裝體系(3C3B),即電泳低漆塗裝、中間塗裝、面漆塗裝。塗層總厚度為110 ~ 130μ m,塗層車間共三層,壹層為輔助設備,二層為工藝,三層為空調機組。車間是全封閉的。
隨著機器人自動控制技術的發展,其他表面技術施工(如熱噴塗)實現自動化、智能化已經為期不遠。
減少對環境保護的負面影響
從宏觀上講,表面工程對節能、節材、環保有很大作用,但對於具體的表面技術,如塗裝、電鍍、熱處理等,都存在“三廢”排放問題,還是會造成壹定的汙染。目前,無氰電鍍已基本取代有氰電鍍,壹些有利於環保的鍍液也相繼開發出來。目前在表面工程領域,提出封閉循環,實現零排放和“三廢”綜合利用。至於壹些小企業,與上述目標相差甚遠。總的來說,表面工程師要減少對環境保護的負面影響,仍然是艱巨而繁重的。