表麵工程形成一門獨立的學科雖然隻（zhī）是近20年的事，但其發展之快（kuài）、涉及範圍之（zhī）廣、對人們生（shēng）產生活影響之大是當初大多數人所始料未及的。以1983年表麵工程的概念被首次提出、1986年國際熱處（chù）理聯合會更名為國際（jì）熱處理與表麵工程聯合會、1987年中（zhōng）國機械工程學會表麵（miàn）工程研究所成立（lì）、1988年《表麵工程》雜誌（zhì）創刊為標誌，表麵工程在（zài）我國迅速發展。2000年，全國焊接學會將原來的“堆焊與熱噴塗專業委員會”正式更（gèng）名為“堆焊及表麵工程專業委員會”。表麵工程已經發展成為（wéi）橫跨材（cái）料（liào）學、摩擦學、物理學、化學、界（jiè）麵力學（xué）和（hé）表麵力學、材料失效與防護（hù）、金屬熱處理學（xué）、焊接學、腐（fǔ）蝕與防護學、光電子學等學（xué）科的邊緣性、綜合性、複（fù）合型學科（kē）。
表麵處理工程具有學科的（de）綜合性，手段的（de）多樣性，廣泛的功能性、潛在的（de）創新性、環境的保（bǎo）護性，很強的實用性和巨大的增效性，因而受到各行（háng）各業（yè）的重視。其產生的經濟效益更是令人矚目。目前（qián），我國技術門類齊全，部分表麵處理技術的設備、材料（liào）和工藝（yì）已達到了國際先進（jìn）水平。據不完全統計，僅我國自第6個五（wǔ）年計（jì）劃以（yǐ）來，通過表麵工程在設備維修領域和製造領域推廣應用，已取得了幾百（bǎi）億元的經濟效益。
回（huí）顧表（biǎo）麵工程自興起（qǐ）以來的成長曆程，大約可以從13個方麵來概括（kuò）其軌跡。而表麵工程在21世紀（jì）的發展（zhǎn），以及它將對 21世紀科（kē）學技術總體水平和經濟發展所起的促進作用，也應該從（cóng）這條軌跡向前延伸。
1   表麵工程新技術不斷湧現
    傳統的表麵技術（shù），隨（suí）著科（kē）學技術的進（jìn）步而不斷創新。在（zài）電（diàn）弧噴塗方麵，發展了高速電弧噴塗，使噴塗質量大大提高。在（zài）等離（lí）子噴塗方麵，已研究出射（shè）頻感應藕合式等（děng）離子（zǐ）噴塗、反應（yīng）等離子噴塗、用三陰極槍等離子（zǐ）噴槍噴塗及微等離（lí）子噴（pēn）塗。在電刷鍍方麵研究（jiū）出摩擦電噴鍍（dù）及複合電刷鍍技術。在塗裝技術方麵開發出了粉末塗料技術。在粘結技術（shù）方麵，開發了（le）高性能環保（bǎo）型粘結技術、納米膠粘結技術、微膠囊（náng）技術。在高能束應用方麵發展了激光或電子束表麵熔覆、表（biǎo）麵淬火、表麵合金化、表麵熔凝等（děng）技術。在離子注（zhù）入方麵，繼強流氮離子（zǐ）注入技術（shù）之後，又研究出強流金屬離子注入技術（shù）和金屬等離（lí）子體（tǐ）浸沒注入技術（shù）。在解決產品表麵工程問題時，新興的表麵技術與傳統（tǒng）的表麵技術相互補充，為表麵工程工作者提供了寬廣的選擇餘地。
2   研究複合表麵技術
在單一表麵處理技術發展的同（tóng）時（shí），綜合（hé）運用兩種或多（duō）種表麵技術的（de）複合表麵技術（shù）（也稱第二代表麵技術）有（yǒu）了迅速的發展。複合表（biǎo）麵技術通過多種工藝或技術的協同效應（yīng）使工件材料表麵體係在技術指（zhǐ）標、可靠性、壽（shòu）命、質量和經濟性等方麵（miàn）獲得最佳的效果，克服了單一（yī）表麵技術存在（zài）的局限性，解決了一係列工業關鍵技（jì）術和高新技術發展中特殊的（de）技術問（wèn）題。強調多種表麵工程技術的複合，是表麵工程（chéng）的重要特色之一[1]。
複合表麵工程技術的研究和應用已取得了重大進展（zhǎn），如熱噴塗和激光重熔的複合、熱噴塗（tú）與刷鍍的複合、化學熱處理與電鍍的複合等（děng）。
即（jí）使（shǐ）同一種表麵處理技術，在其發展曆程中也（yě）同（tóng）樣存在著博采眾長與其它技術相（xiàng）互交叉的趨勢。以離子注入為例： 在用於半導體材料攙雜的離子注入機基礎（chǔ）上發（fā）展起來的束線離子注（zhù）入技術可大大（dà）改善零件表麵的耐磨性、耐疲勞性和光、電、磁（cí）性能。為了克服改性層比較薄的缺點，學（xué）者們將（jiāng）蒸鍍、濺射鍍膜技術與束線離子注入技（jì）術相結合發展了離子輔助鍍膜（IAC）或離子束輔助沉積（IBAD）技（jì）術，既克服了一般鍍膜技術中膜基結合不良的缺點，又將改（gǎi）性層厚度從原來的0.2µm提高到了幾微米甚至幾十微米（mǐ）。由於束線（xiàn）離子注入存在著固有的視線限製，無（wú）法處理形狀複雜或者較為大型（xíng）的零件，近10年來國內外興起的等離子體浸沒離子注入（PIII）技術，將工件浸沒在等離子體中，能全方位處理形狀複雜的零件，也能方便地處理大（dà）和重的（de）工件。該技術（shù）在材料表麵改（gǎi）性方麵取得了巨大（dà）的成功。而沿（yán）著束線離子注入（rù）技術路線發展起（qǐ）來的MeVVA等離子體源，可（kě）以向金屬表麵注入（rù）金（jīn）屬（shǔ）離子，並在航空航天（tiān）零部件的（de）抗高溫腐蝕方麵取得了（le）令人滿意的效果。最近，一些研究者又綜合了PIII和MeVVA二者的優點，實現了金（jīn）屬等離子體浸沒離子注入與沉積（MePIIID）。這項技術既可進行純金屬等離（lí）子沉積，又（yòu）可進行金屬（shǔ）等離子體注入，還可任意改變二者的比例，為離子注入技術在表麵改性方麵的應用開拓了更為廣闊的空間。
3 完善表麵（miàn）工（gōng）程技術設計體係
表麵工程技術設計是（shì）針對工程對象（xiàng）的工況條件和設（shè）備中（zhōng）零部件等壽命（mìng）的要求（qiú），綜合分析可能（néng）的失效形式與表麵工程的（de）進展水平，正確選擇表麵技術或多種表麵技術的複合，合理確定（dìng）塗層材料及（jí）工藝，預測使用壽命（mìng），評估技術（shù）經濟性，必要時進行模（mó）擬實驗，並編寫表麵工程技術設計書和工藝卡片。
目前，表麵工程技術（shù）設計（jì）仍基本停留（liú）在（zài）經驗設計階段。有些行業和企業針對自己的（de）工程問題開發出了表麵工程技術設計軟件，但局（jú）限性（xìng）很大（dà）。隨著計算機技術、仿真技術和虛擬技（jì）術的發展，建立有我國特色的表麵工（gōng）程技術設計體係既有條件又迫（pò）在眉睫。
欲建立較為完善的表麵工（gōng）程技術設計體係，當務之急是建（jiàn）立（lì）大型的表（biǎo）麵工程數據庫，廣泛搜集包括材料成分與服役性能的關係，塗層性（xìng）能與服役性能的關係，工況條件及其（qí）變化對表麵層性能的要求，工藝方法以及相關工藝參數，工藝設備等一（yī）切有關表麵工程的數據，評估現有（yǒu）理論和經驗公式的成（chéng）熟性，然後通過數（shù）學建模並應（yīng）用計算機技術逐步建立和完善表麵工程技術設計體係。要達到這個目標，僅靠某個（gè）單位或個人的力（lì）量顯然是無法完成的。必須集合全行（háng）業的力（lì）量，通過充分（fèn）的信息交換，實現資源共享、成果共享。
4   開發多種功能塗層
表麵工程大量的任務是使零件、構件的表（biǎo）麵延緩腐蝕、減少磨損、延長疲（pí）勞壽命。隨著工業的發（fā）展，在治理這3種失效之外提出了許多特殊（shū）的表麵功（gōng）能要求。例如艦船上甲板需要有（yǒu）防滑塗層，現代裝備（bèi）需要有隱身塗層，軍隊官兵需要防激光致盲的鍍膜眼鏡，太陽能取暖和發電設備中需要高效的吸熱塗層（céng）和光電轉換塗層，錄音機中需要有磁記錄（lù）鍍膜、不沾鍋中需要有氟（fú）樹脂塗層、建築業中的玻璃幕（mù）牆需要有陽光控製膜等等。此外，隔熱塗層（céng）、導電塗層、減振塗層、降噪塗層、催化塗層、金屬染（rǎn）色技術等也有（yǒu）廣泛的用途。在（zài）製備功能塗層方麵，表麵工程也可大顯身手，做出自己（jǐ）的貢獻（xiàn）。
5   研究開發新型塗層材料
表麵塗層材料是表麵技術解決工程問題的（de）重要物質基礎。當前發展的塗層新材料，有些是單（dān）獨配（pèi）製或熔煉而成的，有些則是在表麵（miàn）技術的加工過程中形成的，後一類塗層材料的誕生，進一步顯示了表麵工程的（de）特殊（shū）功（gōng）能（néng）。
轎車塗裝（zhuāng）技術中新（xīn）發展的第五（wǔ）代陰極電泳塗（tú）料（ED5），其泳透力比（bǐ）前幾代進一步提高，有機溶劑、顏料含量降低，且不含有害金屬鉛，代表了陰極電（diàn）泳塗料的發（fā）展趨勢[3]。
以聚氯乙烯樹脂為主要基料（liào）與增塑（sù）劑配成的無溶劑塗料，構（gòu）成了（le）現代汽車塗裝（zhuāng）中所用的抗石擊塗料和焊縫密封膠，有（yǒu）效地防止了車身底板和焊縫出現過早腐蝕，並保（bǎo）證了車身的密（mì）封性。
粘結固體潤滑塗層材料，在解決航空航天等軍工高科技領域特殊工況條件下的機械磨損、潤滑、粘著冷焊等摩擦（cā）學問題中發（fā）揮了重要（yào）作用，並在民用真（zhēn）空機械、低溫（wēn）設備上有廣闊（kuò）的（de）用途[4]。
等離子噴塗 B4C塗（tú）層，具有很高的硬度和優異的抗輻射性能，是理想的核反應堆壁麵材料[5]。
Fe3Al是一種抗（kàng）高溫衝蝕的好材（cái）料，而且成（chéng）本較低，被譽為（wéi）“窮人用的不鏽鋼”。但是過去隻能（néng）用（yòng）鑄造的方法來獲取。最近采用高速（sù）電弧噴（pēn）塗的方法製備出了Fe3Al基塗層，突破了Fe3Al無法應用於零（líng）件表麵（miàn）的難題。以Fe3Al為基礎再與多種硬質粉末相（xiàng）複合，可以製備出抗高溫氧化、硫化及抗衝蝕磨（mó）損的（de）塗層，在軍用裝備和電站鍋爐管道上有廣闊的應用前景。
在不斷研發新的噴塗材料的同時，對傳統材料的重（chóng）新認識和（hé）潛力挖掘工作也在進行。例如在電弧噴塗耐海水腐蝕塗層時常常被推薦選用鋅鋁合（hé）金（85/15）和鋁鎂合金（AlMg5）。據認為這兩（liǎng）種具有更好的耐腐蝕性能，但價格（gé）比純鋅和純鋁高得多。許多專家（jiā）呼籲，從性能價格比的角度應該回歸到傳（chuán）統的電弧噴（pēn）塗防腐材料純鋅和純鋁，而且僅僅從性能來說（shuō）也缺乏足夠的證據證明85/15和AlMg5比純鋅和純鋁好。

6   發展高能束堆焊技術

堆（duī）焊作為一種經濟有效的表麵（miàn）改性（xìng）方法是現代材料加工與製（zhì）造業不可缺少的工藝手段（duàn）。為了最大限度地發揮堆焊技術的優越性，優質、高效、低稀釋率曆來是國內外堆焊技（jì）術的重要（yào）研究方（fāng）向。
傳統的電弧粉末堆焊技術由於受電弧吹力的影響難以同時達到高效和低稀釋率的目標。為了提高堆焊效率必然導致熱輸入的增加，基材的熔深增大，堆焊層性（xìng）能下降。近年來，基於等離子弧等高能密（mì）度熱源的粉末堆焊技術研究在國外十分活躍。等離子弧堆焊可以獲得較低的稀（xī）釋率（lǜ）（5－10％），但是其（qí）堆焊效率也是各種堆焊方法中較低的（de）。
以激光堆焊為代（dài）表的高能束堆焊技術的特點是可以實現熱輸入的（de）準確（què）控製，塗層厚度大、熱畸（jī）變小、成分和稀（xī）釋率可控性好，可以獲（huò）得組織致密、性能（néng）優越的堆焊層，因而成為國內外（wài）學者的（de）研究熱點，近（jìn）十幾年來得到了迅速發展。例如電子（zǐ）束堆焊，其能源利用率很高（gāo），可達（dá）30％以上。基材的加熱不受金屬（shǔ）蒸氣的影響，熔敷金屬冷卻速度快（kuài），熔敷層的（de）耐磨（mó）性往往成十倍地提（tí）高。但激光設備、電子束設備一次性（xìng）投資昂貴，運行費（fèi）用高。因此，國內（nèi）外對低成本、高效率的高能束堆焊技術的研究開（kāi）發十分重視。
聚焦（jiāo）光束表麵堆焊是近年來發展起來的新型表麵堆（duī）焊技術。聚焦光束加熱的特點是金屬材料對它的吸收（shōu）率高，能源利（lì）用率達到（dào）20％以上；聚焦（jiāo）光束單（dān）道（dào）處理寬度大，設備造價僅為（wéi）同功率激光的三分之一，工藝成本（běn）低。過去，實現聚焦光束堆焊的技術路線大多采用一級反光鏡聚焦，功率密（mì）度約為103Ｗ／cm2，堆焊在可控（kòng）氣氛工作艙中進行（háng），堆焊效率低。由於采用了簡單的聚焦模式，限（xiàn）製了聚焦光束的能量密度，增加了聚焦光束堆焊的工藝複雜性，阻礙了聚焦光束堆焊技術的發展和（hé）應用。清（qīng）華大學最近開發（fā）了采用（yòng）二次聚焦方（fāng）式的光（guāng）束加熱設備，功率密度達到104Ｗ／cm2以上。在低碳鋼表麵上進行的手塗（tú）預置鎳基合（hé）金和鐵基（jī）合金粉末的（de）聚（jù）焦光束堆焊研究表明，選用合適的合金材（cái）料和工藝，可以獲得良好的單道單層、單道多層及多道單層大麵積（jī）堆焊層。堆焊層的宏觀（guān）硬度高於采用同種（zhǒng）材料獲得的熱噴（pēn）塗層的宏觀硬度。但是（shì），手塗預置粉末方式易出現基材熔化不足、不能多道連續（xù）堆焊等缺點。因此，聚焦光束自動送粉堆焊技術的研究是高能束（shù）粉末堆焊技術的重要發展方向之一。

 
7   深化表麵工（gōng）程基（jī）礎理論和（hé）測試方法研究

摩擦學是表麵工程（chéng）的（de）重要基礎（chǔ）理論之一近10年來，針對（duì）具體的工程問題，摩擦學工作者作出了出（chū）色的成果，在摩（mó）擦副失效點判定、磨損失效的主（zhǔ）要模式、磨損失效原因分（fèn）析（xī）及對策等方麵積累了豐富的經驗，並在重大工程問題上作出了重要貢獻。當前研究摩擦學問題的手段越來越齊全、先進，可以模擬各種條件進（jìn）行試驗研究，這些試驗手段和已積累的研究方法、評估標準，有力地支持了表麵（miàn）工程的發展。
國外大（dà）量實踐證明，工程摩擦學問題的投入與節約的效果相比約是1∶50的關係，誰重視工程中摩（mó）擦學問題的投入，誰就能獲得（dé）高額回報。
在腐蝕學研究方麵，針對大氣腐蝕、海洋環境腐蝕、化工儲罐腐蝕、高溫環境腐蝕、地下長輸管線腐蝕、熱交換設備腐蝕、建築物中的鋼筋水泥（ní）腐蝕等，應用各種現（xiàn）代材料進行了腐蝕機理（lǐ）和防（fáng）護效果（guǒ）研究，提出了從結構到材料到維護一整套防腐治理（lǐ）措施。這些研究成果，對表麵工程技術設（shè）計有很大（dà）的參考價值。
無論用什麽表（biǎo）麵技術在零件表麵上製備塗覆（fù）層，必須掌（zhǎng）握（wò）塗覆層與基體的結合強度、塗覆層的內應力等力學性能。這是表麵工程技術設計的核心參（cān）數之一，也是研究（jiū）和改進表麵技（jì）術的重要（yào）依據。
對（duì）於塗覆層厚度大於0.15 mm的膜層（如熱噴塗塗層），尚可用（yòng）傳統的機械（xiè）方法進行測試（shì），但是對於塗覆層厚度小於0.15 mm的膜（mó）層（如氣相沉積幾個微米的膜層）傳統的機械方法已（yǐ）無能為力。而氣相沉積技術又發展的很快，應（yīng）用麵越來越（yuè）廣，這就使研究新的測試方法更加緊迫（pò）。
近10年，一些學者用劃痕法、 X射線衍射法、納米壓入法、基片彎曲法（fǎ）等思路（lù）和（hé）手段對薄膜的力學行為進行了深入研究，取得了長足的（de）進步，但要達到形成相對嚴密自成體係的評價方法和技術指（zhǐ）標尚（shàng）有較大差距。

 
8   擴展表麵工程的應用領（lǐng）域

表麵工程已經在機械產品、信息產品、家電產品（pǐn）和建築裝飾中獲得富有成效的應用。但是其深度廣度仍很（hěn）不夠，不了解和不（bú）應用表麵工程的單（dān）位和（hé）產品仍很普遍。表麵工程的優越性和潛（qián）在效益（yì）仍未很好發揮（huī），需要做大量的宣傳（chuán）推廣工作。我國麵臨加（jiā）入世貿組織，通過（guò）推廣應用表麵工程提高產（chǎn）品的質量，降低生產成本，改進產品包（bāo）裝，增強市場競爭力，也應是主（zhǔ）要的舉措之一。
表麵工程在生物工程中的延伸已引起了人們的注（zhù）意，前景十分廣闊。如髖關節（jiē）的表麵修補，最常用的複合材料是在超高密度高分子聚（jù）乙烯上再鍍鈷鉻合金，使用壽命可達15～25年，近些（xiē）年又發（fā）展了羥（qiǎng）基磷灰石（簡稱HAP）材料，它是一種重要的生物（wù）活（huó）性材料，與骨（gǔ）骼、牙齒的無機成（chéng）分極（jí）為相似，具有良好的生物相（xiàng）容（róng）性，埋入人體後（hòu）易與新生骨結合（hé）。但是HAP材料脆性（xìng）大（dà），有的學者就用表麵工程技術使HAP粒子與金屬Ni共沉積在不鏽鋼基體上，實現了牢（láo）固結（jié）合。
隨（suí）著專（zhuān）業化（huà）生產方式的變革和人們環保意識的（de）增強，現在呼籲表麵處理向原材料製（zhì）造業轉移，這也是一個重要動向。
倍受家用電（diàn）器廠家歡迎的是（shì）預塗型彩色鋼（gāng）板，它是在金屬材料表麵塗上一層有機材料的新品種，具有有機材料的耐腐蝕、色彩鮮豔等特點，同時（shí）又具有金屬材料的強度（dù）高、可成型等（děng）特點，隻須對其作適當的剪切、彎曲、衝壓和連（lián）接即可製成多（duō）種產品外殼，不僅簡化了加工（gōng）工序，也（yě）減少了（le）家用電器廠家加工設備的投資（zī），成為製作家用電器外殼的極佳材料（liào）。
汽車製造業的表麵加工（gōng）任務（wù）很重，呼籲（yù）表麵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（háng）的出廠前主（zhǔ）動處理。這種變革（gé）不是表（biǎo）麵處（chù）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（yǐ）簡（jiǎn）化除油、除（chú）鏽工序（xù），還可以利用軋鋼後的餘熱，降低能耗。在西歐一些國家的（de）鋼廠中，就（jiù）對半成品進行（háng）表（biǎo）麵處理，如熱處理、熱浸鍍、磷化、鈍化等。

9   積極為國（guó）家重大工程（chéng）建設（shè）服務

在新型軍用飛機的（de）研製過程中，先進的膠粘技（jì）術、特種熱處理技術、表麵改性技術、薄膜技術以及塗層技術都發揮了重要作用。吸（xī）波材料的研製成功為裝備隱形提供了重要的物質基礎。
離子注入、離子刻蝕和電子曝光技術的結合，形成了集成電（diàn）路微細加（jiā）工技術，成為製作超大規模集成電路（lù）的重要技術基礎（chǔ）。
長江三峽工程，與其說（shuō）是土木工程，不如說是鋼鐵工程，在大壩全長（zhǎng）2309.47m中（zhōng）鋼鐵結構閘門就占全長的72%。在三峽（xiá）工（gōng）程中，所有機械設備、金屬結構、水工閘門以及隧洞、橋梁、公（gōng）路、碼頭、儲運設備都離不開表麵工程。在國家科技攻關項目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關（guān）項目的安排上以及三峽工程重新論證和設計審查中，表麵工程的應用（yòng）始終是一項研究和討論的重要課題之一。從表（biǎo）麵技術和塗覆材料的選擇、噴塗（tú）工藝的製定到表麵電化學保（bǎo）護等，都（dōu）在三峽重大裝備研製項目中占有重要地位。筆者曾於1999年（nián）8月到三峽工地進行了調研，向三（sān）峽施工指揮部和中國工程院提出了推廣高速電弧噴塗技術並將（jiāng）有汙染的噴鋅技術換為既無汙染又能降低成本的噴鋁及（jí）鋁稀土合金技術的（de）建議，受到了有關（guān）方麵的（de）重視[9]。
西陵長江大橋和汕頭海灣大橋都是懸索式結構，這種懸索橋的特點是在橋的兩端分別建起（qǐ）兩個約100米（mǐ）高的橋墩，在橋墩頂上放置（zhì）兩塊平麵鋼板稱為（wéi）鞍座底板，鞍座底（dǐ）板上放置（zhì）兩排懸索鞍座，再把兩條主纜分別架在兩排懸索鞍座（zuò）上，然後在兩條主纜上吊掛橋梁（liáng）板。在（zài）建橋（qiáo）的過程中，為了力的平衡，需要（yào）多次在高空（kōng）縱（zòng）向推移懸索鞍座，由於整（zhěng）橋（qiáo）上萬噸重量全部加在懸索鞍座上，使懸索鞍座對底座形成了很大的正壓力，這就給高空縱向推移帶來了很大的困難，為了減少縱（zòng）向推移力，唯一的辦（bàn）法就是降低懸索鞍座與鞍座底板摩擦副的摩擦因數（shù）。國外的（de）辦法是在摩擦副間加上幾千枚滾針，把滑動摩擦改為（wéi）滾動摩擦，這樣可以有（yǒu）效減小縱向推移（yí）力。但是（shì），這種（zhǒng）辦法給製造工藝增加了難（nán）度，首先要對每件幾（jǐ）十噸重的懸索鞍座（zuò）和鞍座底板進行（háng）熱（rè）處理，保證摩擦副表（biǎo）麵的機械性能。其次，要對摩擦副表麵和（hé）滾（gǔn）針進行精確加工。我國目前的加工能力和和水平很難（nán）保證摩擦（cā）副表（biǎo）麵及數千枚滾針的尺（chǐ）寸精度（dù）和幾何形狀精（jīng）度。向（xiàng）國外訂購整件或委托加工，價格都十分昂貴。在這（zhè）種情況下，全軍裝備維修表麵工（gōng）程研究中心（xīn）成功地采用了表麵工程技術（shù）在懸（xuán）索鞍座和鞍座（zuò）底板上（shàng）製備出複合減摩表麵塗層，以減（jiǎn）少摩（mó）擦副的摩擦因數，從而顯著減少縱向（xiàng）推力的方（fāng）案。這種方（fāng）案（àn）是表麵工程在橋梁建設上的一次創新應用，在（zài）國內外建橋史上均為首次。它不僅有效（xiào）減少了摩（mó）擦副的摩（mó）擦因數，而且降低了對大型懸索鞍（ān）座及（jí）鞍座底板的製造工藝技術要求，還節約了大批經費（fèi），保證了大橋順利建成通車（chē）。

10   納米表麵工程技術正在形成（chéng）

近年（nián）來納米材（cái）料技術正在以令人吃驚的速度迅猛發展。迄今的（de）研究以納米粉末的製作為（wéi）主，但是越來越倍受關注的是納米材料的結構化問題。眾所周知，特殊的表麵性能是納米材料的重要獨（dú）特性能之一。表麵工程無論在工藝方法和（hé）應用領域方麵都與納米材料技術有著不可分割的密切聯係。
在傳（chuán）統的電刷（shuā）鍍溶液（yè）中，加入納米粉體材料。可以製備出性（xìng）能優異的納米複合鍍層[10]。在傳統的機油添加劑中，加入納（nà）米粉體材料，可以提高減摩（mó）性能並具有良好的自修複性能。
計算機產業需要（yào）速度更高的芯片，而刻蝕技術受分辨率的（de）限製很難（nán）對再芯片做出革命性的貢獻（xiàn）。速度更高的芯片（piàn）除（chú）了向麵積更大（dà）發展之外，極有可能向三（sān）維挺進，出現像多層印刷線路板那（nà）樣的多層芯片。CVD、PVD等方法是獲得納米（mǐ）結（jié）構材料的典型方法，在芯片多（duō）層化方麵是目前最有可能獲得成功的技術方案。
熱噴塗技（jì）術是製作納（nà）米結構材（cái）料（liào）的另一種極有競爭力的方（fāng）法。與其它技術相（xiàng）比（bǐ），它有許（xǔ）多優越性：工（gōng）藝簡單，塗層（céng）和基體選擇範圍廣，塗層厚度（dù）變化範圍大，沉積速率高，以及容易形成複合塗層等等。應用液料熱噴塗法通過液料與熱源（yuán）的交互作用不僅可以獲得納米結構塗層，還能夠製作納米粉。實驗室中，已經成功地製成（chéng）具有納（nà）米結（jié）構的羥基磷灰石（HAP）塗層，而HAP是（shì）提高人工關節表麵生物兼容性的關鍵物質[11]。
通過控製非（fēi）晶物質的再結（jié）晶，可以製成納米塊材。在熱噴塗過程中，高速飛行的粒子撞擊冷基體，冷卻速度極高，能夠製備出非晶態塗層。控製隨後的再結（jié）晶溫度和時間，可以得到納米結構塗層。用這種方法已經得到了（le）WC–Co和（hé）NiCrBSi自熔劑合金的納米塗層。
因此（cǐ）可以說表麵工程是促進納米技術，特別是納米材料結構化發展的主力軍之一。
由於表麵工程對納米（mǐ）材料的（de）成功應用，以（yǐ）及（jí）用表麵工程技術製備納米結構（gòu）塗層的發展，正在形成納米表麵工程技術新領域。

 
11  促進再製造工程的發展

20世紀全球經濟高速發展，與此（cǐ）同時（shí），對自（zì）然資源的任意開發和對環境的無（wú）償利用造成全（quán）球的生態（tài）破壞、資源浪費和短缺、環境汙染等重大問題。其（qí）中機電產品製造業是最大的（de）資源使用者，也（yě）是最大的環境汙染源之（zhī）一。為解（jiě）決這一（yī）時代課題，再製（zhì）造工程應運而（ér）生。
再製（zhì）造工程技術屬綠色（sè）先進製造技術，是對（duì）先進製造技術的補充和發展。報廢產品的再製（zhì）造是其產品全（quán）壽命周期管理的延伸和（hé）創新，是實現可持續發展的重要（yào）技術途徑，再製造產（chǎn）業是可帶來新的經濟增長點的新興產業[13]。
表麵工程是再製造的（de）關鍵之一，起著基礎性的作用。可以說沒有表麵工（gōng）程，實現不（bú）了再製造。
機械設備經長期使用出現功耗（hào）增大、振動加劇、嚴重泄漏、維修費用過高，一般應該（gāi）列為報廢。這些（xiē）現象的發生都是零件磨損（sǔn）、腐蝕、變形、老（lǎo）化，甚至出現裂紋這些失效的結果所造成的。磨損在零（líng）件表麵（miàn）發生，腐蝕從零件表（biǎo）麵開始，疲勞（láo）裂紋由表麵（miàn）向（xiàng）內延伸，老化是零件表麵（miàn）與介質反應的結果，即（jí）使變（biàn）形，也表現為表麵相對位置的錯移。所以“症結”都（dōu）是（shì）表麵問題。對這些問題（tí），表麵工程（chéng）可以大顯身手。
箱（xiāng）體零件是（shì）設備的基礎件，常見的損傷是軸承座孔磨損以及變形。變形（xíng）造成軸承座孔中（zhōng）心線的（de）相對（duì）位移（yí）和結合麵的撓曲。無論是鋁（lǚ）、鋼、鑄鐵的箱體，對這（zhè）類損傷當設備再製造時，表麵工程中的電（diàn）刷鍍技術是主要手段。
軸類（lèi）零件上的（de）軸承（chéng）配合麵(無論（lùn）是靜配合麵（miàn）或動配合麵)，如發生磨損超標，視磨損量，可選用電刷鍍、熱噴塗、堆焊、粘塗等多種（zhǒng）方法來修（xiū）複，通過選擇材料的工藝可達到需（xū）要的耐磨性。軸上的花鍵（jiàn），可視情選用電刷、微弧等離子堆焊（hàn）、微脈衝焊（hàn）等辦法恢複性能。
滲碳齒輪齒麵的修複曾是修複中的難題，筆者10年前（qián）就進（jìn）行（háng）了研究，主要（yào）采用堆焊和真空（kōng）熔結方法修複，成功研製出了專（zhuān）用堆焊焊條、熔解（jiě）粉末和配（pèi）套的電解成型加工技術。
飛機（jī）發動機渦輪葉片和（hé）導（dǎo）向器片是航空發動機的核心部件，工作在高溫（wēn）燃氣氣氛中，承（chéng）受複（fù）雜多變的熱應（yīng）力和機械應力，工作條件十（shí）分惡劣，而且結構和形狀十分複雜，但是無論是防（fáng）護（hù）塗（tú）層脫落，還裂紋、燒損、腐蝕、振（zhèn）動（dòng）磨損，國外都有專（zhuān）門的（de）廠家從事再製造，其複合表麵技術（shù）占有重要地位。
筆者還對軍艦船體鋼結構大麵積（jī）防腐蝕用高速電弧噴塗技（jì）術，選用專門研製（zhì）的鋁稀（xī）土絲材進行治理，使耐腐蝕壽命由（yóu）原來（lái）的5年延長至15年以上[6]。
重載車（chē）輛（liàng）行星框架的毛坯是（shì）鍛造件，鍛前坯料重71.3 kg，經過開坯、模鍛等十幾道工序的加工（gōng），零（líng）件形成的重量隻有19.5 kg。新品件的使用壽命一般不超過6 000 km。損壞的部位隻是φ175 mm內圓密封環配合麵。如果磨損超差後更換新品，則（zé）需要71.3kg的38CrSi鋼（gāng），需經費1200元。采用等離子噴塗修複，隻需3道工序（xù）僅用了0.25 kg的鐵基合（hé）金粉末，而相對耐磨性是新品的2.25倍，使用壽命大於1 2000 km以上，修理費用隻是新品的十（shí）分之一，節材率為99.65 %。這個例子說明了裝備再製造在提高產品性能、節省鋼（gāng）材、電力及環境保護（hù）方麵具有重要的意義
首都鋼鐵公司曾由比利時購買一套報廢的2m連鑄設備，其中有300多個大件，如軸承座（zuò）、軋輥等。裝甲兵工程學院的工程技術人員與首鋼維修人員一起，用電刷鍍等（děng）多種表麵工程技術，施工了30天，使該連鑄機（jī）“起死回生（shēng）”，各項技術指標均達到新設備的水平，這是運用表麵工程技術（shù）對整套報廢設備進行（háng）再製造的（de）典（diǎn）型事例。
再製造工程的研究應用已經受到了我國政府有關部門的重視，並將（jiāng）其列入（rù）“十五”先進製造技術發展前瞻和國家自然科學基金機械學科的優先發展領域。國家（jiā）自然（rán）科學基金會機械學科已將再（zài）製造設計和成形技術基礎列為“十五”重點資助領域。國家（jiā）級再製造工程技術重（chóng）點（diǎn）實驗（yàn）室即將建立，再製造工程在我國的研究應用尚處於起步階段，但（dàn）是，有國家可持續發展戰略的指導，有表麵工程（chéng）等一係列先進技（jì）術的支（zhī）撐，再製造工程必將在我國迅速掘起。

12  向（xiàng）自動化、智能化的方向邁進

在表麵（miàn）處理時，自動（dòng）化程度（dù）最高的是汽車行業和微電子行業。以神龍汽車（chē）公司的車身塗裝線為例（lì），塗裝（zhuāng）工藝采用三塗（tú）層體係（3C3B），即電泳低漆塗層、中間塗層、麵漆塗層，塗層總厚度為110～130 µ m，塗裝廠房為三層，一層為輔助設備層，二層為工藝層，三層為空調機組層，廠房是全封閉式，通過空調係統調節工藝層內的溫度和濕度，並始終保持室內對環境的微正壓，保持室內清潔度，各工（gōng）序間自動控製（zhì），流水作業，確（què）保塗裝高質量。
隨（suí）著機器人和自動控製技術的（de）發展，在其他表麵技術（shù）的施工中（如熱噴塗）實（shí）現自動化和智能化已為期不遠。

 
13   降低對環保的負麵效應

    從（cóng）宏觀上講，表麵工程（chéng）對節能、節材、環境保護有重大效能，但是（shì）對具體的表麵技術，如塗裝、電鍍、熱處理（lǐ）等均有“三廢”的排放問題（tí），仍會造成一定程度的汙染。現在，北京香蕉视频創新科技發展中心本中心參照（zhào）國（guó）外材料表麵處理先（xiān）進技術，結合我國的原材料市（shì）場，在中國科學院、化工（gōng）部、冶金部及科技部等有關部門的（de）協助下，經過幾年的潛心研究，現成功地研製出一種替代電鍍（dù）進行金屬表（biǎo）麵處理（lǐ）的最（zuì）好項目——新一代（dài）環保型特種表麵合金（jīn）催化液。它的問世將我國的金屬表麵保護工業推向一（yī）個新的裏程，開創了金屬表麵保護工業的新時代，在專家論證（zhèng）會上，中國（guó）科學院、冶（yě）金工業部等單位及有關專家均給予了極高的評價。《人民日報》、《經濟日報》、《科技日報》、《工人日報》等報刊紛（fēn）紛做了報道，中央（yāng）電視台的科技欄（lán）目也做了大量專題采訪。當（dāng）前，在表麵工程領域，達到零排放，實（shí）現“無三廢”綜合利用（yòng）的目標。

    新型節能環（huán）保表麵合金催化液專利技術特點：

　　1、 無毒無味（wèi），無三廢排放，對人體不構成（chéng）危害，對環境不造成汙染，屬國（guó）家大力提倡推廣的綠色環保產品。

　　2、 工藝簡單，使用方便快捷，不需外接電源，可直接將鍍件放（fàng）置在（zài）該催化液（yè）中浸泡20~40分鍾，即可形成（chéng）光亮如（rú）鏡的表麵，具（jù）有點（diǎn）石成金的功效，神（shén）奇般地將鐵變成了不鏽（xiù）鋼，既美觀，又耐用。無論是催化液的生產，還是對工件進行處理，生（shēng）產操作都十分便捷，全部（bù）使用國產易購原料（liào），極適於企業（yè）單件或批（pī）量生產。

　　3、 成本低廉，每平方米的造價約（yuē）10—15元（根據（jù）鍍件要求，表麵催化厚（hòu）度不同，成本有所（suǒ）浮動，如純裝飾型表麵，每平米成本僅為3—6元），僅為電鍍鉻的1/3，不鏽鋼（gāng）的1/4。

　　4、 與金屬基件結合強度高，一般在350~400Mpa，不起皮、不脫落，永不生鏽，既保持了（le）金屬基件原機械性能，又增加了耐磨性、耐腐蝕性。

　　5、 表麵合金層均勻致密，不論（lùn）是沉孔、深（shēn）孔、管道內壁、製品拐角（jiǎo）等形狀複雜的表麵，都（dōu）能進行表麵（miàn）處理（lǐ），無麻點，無氣孔。

　　6、 耐腐蝕性強，本產品處理後的表麵是一種非晶態鍍層，因無晶界，所以抗腐蝕性特別優良（見表一（yī））。同時（shí）表麵硬度高，經（jīng）熱處理後，其鍍層表麵形成非晶態和晶態的混合物時，硬度可達1200HV（見表二（èr）、表三）。

　　7、 經催化處理後的表麵是一種非（fēi）晶態，即處於基（jī）本平麵（miàn）狀（zhuàng）態，有潤滑性（xìng），因此磨擦係數小，非粘著（zhe）性好。

　　8、 仿型性好。技術無尖端電流密度過大現象，在尖角或邊緣（yuán）突（tū）出部分沒有過分的增厚，處理後不需要磨削加工。

　　9、 厚度可控。可用於（yú）修複零件表麵和工模具因磨削加工或磨損而（ér）引起的尺寸超差，使（shǐ）報廢零（líng）件複用。

　　10、 鍍層其它指標性能：

　　　　顯微結構（gòu）：非晶態合金，非磁性

　　　　融（róng）點：860℃~880℃ 密度：7.8g/cm3 內應（yīng）力（lì）：鋼上（shàng）內（nèi）應力低於7Pa

　　　　硬度（dù）：鍍態550HV，適當熱處理後可達1200HV 光（guāng）澤度：L2或8~11個△

　　　　結合力：鋼或（huò）鋁上結合強度400MPa以（yǐ）上，大高於電鍍鎳、鉻等.

從總體的來看，表麵工程在北京香蕉视频創新科技發展中心與香蕉视频院研究所共同努力實（shí）現表麵處（chù）理（lǐ）工程綠色環保，開創中國表麵工程新（xīn）篇章。