表面工程技术

表面工程技术是指表面功能性覆层技术，通过附着（电镀、涂层、氧化膜）、注入（多元共渗、渗氮、离子溅射）、热处理（激光表面处理）等手段，赋予工件表面耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐热、耐辐射以及光、磁、电等特殊功能，这是近年来发展的新技术，对制造技术的发展有着重要的意义。

表面工程技术的类别很多，除了表面热处理和表面化学热处理外，主要还有表面形变强化（如喷丸、滚压、挤压等）、表面覆层强化（如电镀、喷涂、化学转化膜、表面激光熔覆等）、表面电火花强化、表面激光强化、表面氧化处理及表面激光合金化等。

喷涂是将涂（镀）覆材料（粉末、熔丝）雾化成微粒状，喷射在零件表面上形成涂（镀）层的一种表面处理工艺方法。在热喷涂中常用的热源为氧一乙炔焰、电弧、等离子弧、电子束、激光束等，涂层材料可以是金属及其合金、塑料、陶瓷和复合材料等。如航天火箭喷嘴用等离子喷涂法在其出口管壁上喷涂一层2mm厚的金属钨涂层。

气相沉积（真空涂膜技术）是通过气相（气态）中发生的物理、化学过程，在零件表面上形成一层功能性或装饰性涂层的新技术。涂层厚度通常为2～10μm。按反应过程的性质的不同，分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两类。其中物理气相沉积应用更为广泛， 目前有真空蒸发涂膜、离子涂膜和溅射涂膜三类。如在刀具上涂覆2～5μm的TiN，可提高其使用寿命3～10倍。

化学转化膜是指采用化学处理液使金属表面与溶液界面上产生化学或电化学反应，生成稳定的化合物薄膜的表面处理过程，主要用于金属表面的防护，增强金属表面的耐磨性或降低金属表面的摩擦力，用于金属表面的装饰层及绝缘层以及作为涂装底层。化学转化膜在生产中主要有磷化膜、氧化膜、钝化膜和着色膜等。

表面激光合金化是在工件基体的表面采用沉积法预先涂一层合金元素，然后用激光束照射在涂层的表面。当激光转化为热量后，合金元素和基体薄层被熔化，使基体与合金元素混合而形成合金。它与整体合金化相比，能节约大量贵重金属。如铬、钴和镍熔入低级而价廉的钢表面。

研究和发展表面工程技术对提高产品的使用寿命和可靠性，对改善产品的性能、质量，增强产品的竞争力，对推动高科技和新技术的发展，对节约材料和能源等都具有重要的意义。

复习思考题

1.现代制造技术的特点是什么？

2.简述电火花加工的原理、特点及应用范围。

3.电解加工的原理是什么？应用范围有哪些？

4.什么是激光加工，它有何特点？

5.超声波加工、电子束加工和离子束加工的原理是什么？

6.电解磨削的实质是什么？

7.FMS的定义是什么？其应具备哪些功能？

8.CIMS由哪几个主要分系统组成？它们的主要功能及其相互间的关系是什么？

9.快速原型制造技术的原理是什么？

10.什么是表面工程技术？