外面 處置懲罰 手藝 工藝的成長(zhǎng) 進(jìn)程 及前景闡發(fā)

外觀(guān)工程構(gòu)成 一門(mén)自力 的學(xué)科固然 只是近20年的事，但其成長(zhǎng) 之快、觸及 局限 之廣、對(duì)人們生發(fā)生 活影響之年夜 是當(dāng)初年夜 多半 人所始料未及的。以1983年外觀(guān)工程的概念被初次 提出、1986年國(guó)際熱處置結(jié)合 會(huì)改名 為國(guó)際熱處置與外觀(guān)工程結(jié)合 會(huì)、1987年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)外觀(guān)工程研究所成立、1988年《外觀(guān)工程》雜志創(chuàng)刊為標(biāo)記 ，外觀(guān)工程在我國(guó)敏捷 成長(zhǎng) 。2000年，全國(guó)焊接學(xué)會(huì)將本來(lái) 的“堆焊與熱噴涂專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”正式改名 為“堆焊及外觀(guān)工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”。外觀(guān)工程已 成長(zhǎng) 成為橫跨材料學(xué)、磨擦 學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、界面力學(xué)和外觀(guān)力學(xué)、材料掉 效與防護(hù)、金屬熱處置學(xué)、焊接學(xué)、侵蝕 與防護(hù)學(xué)、光電子學(xué)等學(xué)科的邊沿 性、綜合性、復(fù)合型學(xué)科。

外觀(guān)工程具有學(xué)科的綜合性，手段的多樣性，普遍 的功能性、潛伏 的立異 性、情況 的珍愛(ài) 性，很強(qiáng)的適用 性和巨年夜 的增效性，因此 遭到 各行各業(yè)的正視 。其發(fā)生 的經(jīng)濟(jì)效益更是使人 注視 。今朝 ，我國(guó)手藝 門(mén)類(lèi)齊備 ，部門(mén)外觀(guān)手藝 的裝備 、材料和工藝已到達(dá) 了國(guó)際進(jìn)步前輩水平。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅我國(guó)自第6個(gè)五年企圖以來(lái)，經(jīng)由過(guò)程 外觀(guān)工程在裝備 維修范疇 和制造范疇 推行 利用，已獲得 了幾百億元的經(jīng)濟(jì)效益。

回首 外觀(guān)工程自鼓起 以來(lái)的成長(zhǎng)過(guò)程，年夜 約可以從13個(gè)方面來(lái)歸納綜合 其軌跡。而外觀(guān)工程在21世紀(jì)的成長(zhǎng) ，和 它將對(duì) 21世紀(jì)科學(xué)手藝 整體 水安然平靜經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng) 所起的增進(jìn) 感化 ，也應(yīng)當(dāng) 從這條軌跡向前延長(zhǎng) 。

1 外觀(guān)工程新手藝 絡(luò)續(xù)出現(xiàn)

傳統(tǒng)的外觀(guān)手藝 ，跟著 科學(xué)手藝 的提高 而絡(luò)續(xù)立異 。在電弧噴涂方面，成長(zhǎng) 了高速電弧噴涂，使噴涂質(zhì)量年夜 年夜 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、反映等離子噴涂、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磨擦 電噴鍍及復(fù)合電刷鍍手藝 。在涂裝手藝 方面開(kāi)辟 出了粉末涂料手藝 。在粘結(jié)手藝 方面，開(kāi)辟 了高機(jī)能 環(huán)保型粘結(jié)手藝 、納米膠粘結(jié)手藝 、微膠囊手藝 。在高能束利用方面成長(zhǎng) 了激光或電子束外觀(guān)熔覆、外觀(guān)淬火、外觀(guān)合金化、外觀(guān)熔凝等手藝 。在離子注入方面，繼強(qiáng)流氮離子注入手藝 以后 ，又研究出強(qiáng)流金屬離子注入手藝 和金屬等離子體淹沒(méi) 注入手藝 。在解決產(chǎn)物 外觀(guān)工程問(wèn)題時(shí)，新興的外觀(guān)手藝 與傳統(tǒng)的外觀(guān)手藝 彼此彌補(bǔ)，為外觀(guān)工程工作者供應(yīng) 了寬闊 的選擇余地。

2 研究復(fù)合外觀(guān)手藝

在單一外觀(guān)手藝 成長(zhǎng) 的同時(shí)，綜合應(yīng)用 兩種或多種外觀(guān)手藝 的復(fù)合外觀(guān)手藝 （也稱(chēng)第二代外觀(guān)手藝 ）有了敏捷 的成長(zhǎng) 。復(fù)合外觀(guān)手藝 經(jīng)由過(guò)程 量 種工藝或手藝 的協(xié)同效應(yīng)使工件材料外觀(guān)系統(tǒng) 在手藝 指標(biāo)、靠得住 性、壽命、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性等方面獲得最好 的結(jié)果 ，降服了單一外觀(guān)手藝 存在的局限性，解決了一系列工業(yè)關(guān)頭手藝 和高新手藝 成長(zhǎng) 中特殊的手藝 問(wèn)題。強(qiáng)調(diào)多種外觀(guān)工程手藝 的復(fù)合，是外觀(guān)工程的主要 特點(diǎn) 之一[1]。

復(fù)合外觀(guān)工程手藝 的研究和利用已獲得 了重年夜 進(jìn)展，如熱噴涂和激光重熔的復(fù)合、熱噴涂與刷鍍的復(fù)合、化學(xué)熱處置與電鍍的復(fù)合等。

即便 統(tǒng)一 種外觀(guān)手藝 ，在其成長(zhǎng) 過(guò)程中也一樣 存在著博采眾長(zhǎng)與其它手藝 彼此交叉的趨向 。以離子注入為例：

在用于半導(dǎo)體材料摻雜 的離子注入機(jī)根本上成長(zhǎng) 起來(lái)的束線(xiàn)離子注入手藝 可年夜 年夜 改善零件外觀(guān)的耐磨性、耐疲憊 性和光、電、磁機(jī)能 。為了降服改性層對(duì)照 薄的錯(cuò)誤謬誤，學(xué)者們將蒸鍍、濺射鍍膜手藝 與束線(xiàn)離子注入手藝 相連系 成長(zhǎng) 了離子輔助鍍膜（IAC）或離子束輔助沉積（IBAD）手藝 ，既降服了一般鍍膜手藝 中膜基連系 不良的錯(cuò)誤謬誤，又將改性層厚度從本來(lái) 的0.2µm提高到了幾微米乃至 幾十微米。因?yàn)?束線(xiàn)離子注入存在著固有的視野 限制，沒(méi)法 處置外形 復(fù)雜或 較為年夜 型的零件，近10年來(lái)國(guó)表里 鼓起 的等離子體淹沒(méi) 離子注入（PIII）手藝 ，將工件淹沒(méi) 在等離子體中，能全方位處置外形 復(fù)雜的零件，也能利便地處置年夜 和重的工件。該手藝 在材料外觀(guān)改性方面獲得 了巨年夜 的成功。而沿著束線(xiàn)離子注入手藝 線(xiàn)路 成長(zhǎng) 起來(lái)的MeVVA等離子體源，可以向金屬外觀(guān)注入金屬離子，并在航空航天零部件的抗高溫侵蝕 方面獲得 了使人 滿(mǎn)足 的結(jié)果 。最近，一些研究者又綜合了PIII和MeVVA兩者 的長(zhǎng)處 ，實(shí)現(xiàn)了金屬等離子體淹沒(méi) 離子注入與沉積（MePIIID）。這項(xiàng)手藝 既可進(jìn)行純金屬等離子沉積，又可進(jìn)行金屬等離子體注入，還可隨意率性 改變兩者 的比例，為離子注入手藝 在外觀(guān)改性方面的利用開(kāi)辟 了更加 廣漠的空間[2]。

圖為鋁管經(jīng)由過(guò)程 外觀(guān)處置工藝后的彩色結(jié)果

3 完美 外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)系統(tǒng)

外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)是針對(duì)工程對(duì)象的工況前提 和裝備 中零部件等壽命的要求，綜合闡發(fā)可能的掉 效情勢(shì) 與外觀(guān)工程的進(jìn)展水平，正確選擇外觀(guān)手藝 或多種外觀(guān)手藝 的復(fù)合，公道 肯定 涂層材料及工藝，展望使用壽命，評(píng)估手藝 經(jīng)濟(jì)性，需要 時(shí)進(jìn)行摹擬 實(shí)行 ，并編寫(xiě)外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)書(shū)和工藝卡片。

今朝 ，外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)仍根基 逗留 在經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段。有些行業(yè)和企業(yè)針對(duì)本身 的工程問(wèn)題開(kāi)辟 出了外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)軟件，但局限性很年夜 。跟著 計(jì)較機(jī)手藝 、仿真手藝 和虛擬手藝 的成長(zhǎng) ，成立有我國(guó)特點(diǎn) 的外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)系統(tǒng) 既有前提 又燃眉之急 。

欲成立較為完美 的外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)系統(tǒng) ，當(dāng)務(wù)之急是成立年夜 型的外觀(guān)工程數(shù)據(jù)庫(kù)，普遍 匯集 包羅材料成份 與服役機(jī)能 的關(guān)系，涂層機(jī)能 與服役機(jī)能 的關(guān)系，工況前提 及其變化對(duì)外觀(guān)層機(jī)能 的要求，工藝方式 和 相干 工藝參數(shù)，工藝裝備 等一切有關(guān)外觀(guān)工程的數(shù)據(jù)，評(píng)估現(xiàn)有理論和經(jīng)驗(yàn)公式的成熟性，然后經(jīng)由過(guò)程 數(shù)學(xué)建模并利用計(jì)較機(jī)手藝 逐漸 成立和完美 外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)系統(tǒng) 。要到達(dá) 這個(gè)目的 ，僅靠某個(gè)單元 或小我 的氣力 明顯 是沒(méi)法 完成的。必需 薈萃全行業(yè)的氣力 ，經(jīng)由過(guò)程 充實(shí)的信息互換，實(shí)現(xiàn)資本 同享 、功效 同享 。

4 開(kāi)辟 多種功能涂層

外觀(guān)工程年夜 量的使命是使零件、構(gòu)件的外觀(guān)延緩侵蝕 、削減 磨損、延長(zhǎng)疲憊 壽命。跟著 工業(yè)的成長(zhǎng) ，在治理這3種掉 效以外 提出了很多 特殊的外觀(guān)功能要求。例如艦船上船面 需要有防滑涂層，現(xiàn)代裝備需要有隱身涂層，戎行 官兵需要防激光致盲的鍍膜眼鏡，太陽(yáng)能取和暖發(fā)電裝備 中需要高效的吸熱涂層和光電轉(zhuǎn)換涂層，灌音 機(jī)中需要有磁記實(shí)鍍膜、不沾鍋中需要有氟樹(shù)脂涂層、建筑業(yè)中的玻璃幕墻需要有陽(yáng)光節(jié)制 膜等等。另外 ，隔熱涂層、導(dǎo)電涂層、減振涂層、降噪涂層、催化涂層、金屬染色手藝 等也有普遍 的用處 。在制備功能涂層方面，外觀(guān)工程也可年夜 顯身手，做出本身 的進(jìn)獻(xiàn) 。

5 研究開(kāi)辟 新型涂層材料

外觀(guān)涂層材料是外觀(guān)手藝 解決工程問(wèn)題的主要 物資 根本。當(dāng)前成長(zhǎng) 的涂層新材料，有些是零丁 配制或熔煉而成的，有些則是在外觀(guān)手藝 的加工進(jìn)程 中構(gòu)成 的，后一類(lèi)涂層材料的降生 ，進(jìn)一步顯示了外觀(guān)工程的特殊功能。

轎車(chē)涂裝手藝 中新成長(zhǎng) 的第五代陰極電泳涂料（ED5），其泳透力比前幾代進(jìn)一步提高，有機(jī)溶劑、顏料含量下降 ，且不含有害金屬鉛，代表了陰極電泳涂料的成長(zhǎng) 趨向 [3]。

以聚氯乙烯樹(shù)脂為主要基料與增塑劑配成的無(wú)溶劑涂料，組成 了現(xiàn)代汽車(chē)涂裝中所用的抗石擊涂料和焊縫密封膠，有用 地避免 了車(chē)身底板和焊縫泛起 過(guò)早侵蝕 ，并包管 了車(chē)身的密封性。

粘結(jié)固體潤(rùn)滑涂層材料，在解決航空航天等軍工高科技范疇 特殊工況前提 下的機(jī)械磨損、潤(rùn)滑、粘著冷焊等磨擦 學(xué)問(wèn)題中施展 了主要 感化 ，并在平易近 用真空機(jī)械、低溫裝備 上有廣漠的用處 [4]。

等離子噴涂 B4C涂層，具有很高的硬度和優(yōu)良 的抗輻射機(jī)能 ，是抱負(fù)的核反映堆壁面材料[5]。

Fe3Al是一種抗高溫沖蝕的好材料，并且 本錢(qián) 較低，被譽(yù)為“貧民用的不銹鋼”。然則 曩昔 只能用鑄造的方式 來(lái)獲得 。最近采取 高速電弧噴涂的方式 制備出了Fe3Al基涂層，沖破 了Fe3Al沒(méi)法 利用于零件外觀(guān)的難題。以Fe3Al為根本再與多種硬質(zhì)粉末相復(fù)合，可以制備出抗高溫氧化、硫化及抗沖蝕磨損的涂層，在軍用裝備和電站汽鍋 管道上有廣漠的利用前景[6]。

在絡(luò)續(xù)研發(fā)新的噴涂材料的同時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)材料的從新 認(rèn)識(shí)和潛力發(fā)掘 工作也在進(jìn)行。例如在電弧噴涂耐海水侵蝕 涂層時(shí)經(jīng)常 被保舉 選用鋅鋁合金（85/15）和鋁鎂合金（AlMg5）。據(jù)認(rèn)為這兩種具有更好的耐侵蝕 機(jī)能 ，但價(jià)錢(qián) 比純鋅和純鋁高很多 。很多 專(zhuān)家呼吁，從機(jī)能 價(jià)錢(qián) 比的角度應(yīng)當(dāng) 回歸到傳統(tǒng)的電弧噴涂防腐材料純鋅和純鋁，并且 僅僅從機(jī)能 來(lái)講 也缺少 足夠的證據(jù)證實(shí) 85/15和AlMg5比純鋅和純鋁好[7]。

6 成長(zhǎng) 高能束堆焊手藝

堆焊作為一種經(jīng)濟(jì)有用 的外觀(guān)改性方式 是現(xiàn)代材料加工與制造業(yè)不成缺少的工藝手段。為了最年夜 限度地施展 堆焊手藝 的優(yōu)勝 性，優(yōu)良 、高效、低稀釋率歷來(lái)是國(guó)表里 堆焊手藝 的主要 研究偏向 。

傳統(tǒng)的電弧粉末堆焊手藝 因?yàn)?受電弧吹力的影響難以同時(shí)到達(dá) 高效和低稀釋率的目的 。為了提高堆焊效力 必定 致使 熱輸入的增添 ，基材的熔深增年夜 ，堆焊層機(jī)能 下降。最近幾年來(lái)，基于等離子弧等高能密度熱源的粉末堆焊手藝 研究在國(guó)外十分活躍。等離子弧堆焊可以獲得較低的稀釋率（5－10％），然則 其堆焊效力 也是各類(lèi) 堆焊方式 中較低的。

以激光堆焊為代表的高能束堆焊手藝 的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)熱輸入的精確節(jié)制 ，涂層厚度年夜 、熱畸變小、成份 和稀釋率可控性好，可以獲得組織致密、機(jī)能 優(yōu)勝 的堆焊層，因此 成為國(guó)表里 學(xué)者的研究熱門(mén) ，近十幾年來(lái)獲得 了敏捷 成長(zhǎng) 。例如電子束堆焊，其能源行使 率很高，可達(dá)30％以上?；牡募訜岵皇芙饘僬魵獾挠绊?，熔敷金屬冷卻速度快，熔敷層的耐磨性常常 成十倍地提高。但激光裝備 、電子整裝 備 一次性投資昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高。是以 ，國(guó)表里 對(duì)低本錢(qián) 、高效力 的高能束堆焊手藝 的研究開(kāi)辟 十分正視 。

聚焦光束外觀(guān)堆焊是最近幾年來(lái)成長(zhǎng) 起來(lái)的新型外觀(guān)堆焊手藝 。聚焦光束加熱的特點(diǎn)是金屬材料對(duì)它的接收 率高，能源行使 率到達(dá) 20％以上；聚焦光束單道處置寬度年夜 ，裝備 造價(jià)僅為同功率激光的三分之一，工藝本錢(qián) 低。曩昔 ，實(shí)現(xiàn)聚焦光束堆焊的手藝 線(xiàn)路 年夜 多采取 一級(jí)反光鏡聚焦，功率密度約為103Ｗ／cm2，堆焊在可控氛圍 工作艙中進(jìn)行，堆焊效力 低。因?yàn)?采取 了簡(jiǎn)單的聚焦模式，限制了聚焦光束的能量密度，增添 了聚焦光束堆焊的工藝復(fù)雜性，阻礙了聚焦光束堆焊手藝 的成長(zhǎng) 和利用。清華年夜 學(xué)最近開(kāi)辟 了采取 二次聚焦方式的光束加熱裝備 ，功率密度到達(dá) 104Ｗ／cm2以上。在低碳鋼外觀(guān)長(zhǎng)進(jìn) 行的手涂預(yù)置鎳基合金和鐵基合金粉末的聚焦光束堆焊研究評(píng)釋?zhuān)x用適合 的合金材料和工藝，可以獲得優(yōu)秀的單道單層、單道多層及多道單層年夜 面積堆焊層。堆焊層的宏觀(guān)硬度高于采取 同種材料獲得的熱噴涂層的宏觀(guān)硬度。然則 ，手涂預(yù)置粉末方式易泛起 基材融化 不足、不克不及 多道連氣兒堆焊等錯(cuò)誤謬誤。是以 ，聚焦光束自動(dòng)送粉堆焊手藝 的研究是高能束粉末堆焊手藝 的主要 成長(zhǎng) 偏向 之一。

7 深化外觀(guān)工程根本理論和測(cè)試方式 研究

磨擦 學(xué)是外觀(guān)工程的主要 根本理論之一近10年來(lái)，針對(duì)具體的工程問(wèn)題，磨擦 學(xué)工作者作出了超卓 的功效 ，在磨擦 副掉 效點(diǎn)剖斷 、磨損掉 效的主要模式、磨損掉 效緣由 闡發(fā)及對(duì)策等方面積聚 了厚實(shí)的經(jīng)驗(yàn)，并在重年夜 工程問(wèn)題上作出了主要 進(jìn)獻(xiàn) 。當(dāng)前研究磨擦 學(xué)問(wèn)題的手段愈來(lái)愈 齊備 、進(jìn)步前輩，可以摹擬 各類(lèi) 前提 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 研究，這些實(shí)驗(yàn) 手段和已積聚 的研究方式 、評(píng)估尺度 ，有力地支持了外觀(guān)工程的成長(zhǎng) 。

國(guó)外年夜 量實(shí)踐證實(shí) ，工程磨擦 學(xué)問(wèn)題的投入與節(jié)約的結(jié)果 比擬 約是1∶50的關(guān)系，誰(shuí)正視 工程中磨擦 學(xué)問(wèn)題的投入，誰(shuí)就可以 獲得高額回報(bào)。

在侵蝕 學(xué)研究方面，針對(duì)年夜 氣侵蝕 、海洋情況 侵蝕 、化工儲(chǔ)罐侵蝕 、高溫情況 侵蝕 、地下長(zhǎng)輸管線(xiàn)侵蝕 、熱互換裝備 侵蝕 、建筑物中的鋼筋水泥侵蝕 等，利用各類(lèi) 現(xiàn)代材料進(jìn)行了侵蝕 機(jī)理和防護(hù)結(jié)果 研究，提出了從布局到材料到保護(hù) 一整套防腐治理辦法 。這些研究功效 ，對(duì)外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)有很年夜 的參考價(jià)值。

不管 用甚么 外觀(guān)手藝 在零件外觀(guān)上制備涂覆層，必需 把握 涂覆層與基體的連系 強(qiáng)度、涂覆層的內(nèi)應(yīng)力等力學(xué)機(jī)能 。這是外觀(guān)工程手藝 設(shè)計(jì)的焦點(diǎn) 參數(shù)之一，也是研究和改善 外觀(guān)手藝 的主要 根據(jù) 。

對(duì) 涂覆層厚度年夜 于0.15 mm的膜層（如熱噴涂涂層），尚可用傳統(tǒng)的機(jī)械方式 進(jìn)行測(cè)試，然則 對(duì) 涂覆層厚度小于0.15 mm的膜層（如氣相沉積幾個(gè)微米的膜層）傳統(tǒng)的機(jī)械方式 已力所不及 。而氣相沉積手藝 又成長(zhǎng) 的很快，利用面愈來(lái)愈 廣，這就使研究新的測(cè)試方式 加倍 緊急 。

近10年，一些學(xué)者用劃痕法、 X射線(xiàn)衍射法、納米壓入法、基片曲折 法等思緒 和手段對(duì)薄膜的力學(xué)行動(dòng) 進(jìn)行了深切 研究，獲得 了長(zhǎng)足的提高 ，但要到達(dá) 構(gòu)成 相對(duì)周密 自成系統(tǒng) 的評(píng)價(jià)方式 和手藝 指標(biāo)另有 較年夜 差距。

8 擴(kuò)大 外觀(guān)工程的利用范疇

外觀(guān)工程已 在機(jī)械產(chǎn)物 、信息產(chǎn)物 、家電產(chǎn)物 和建筑裝潢 中獲得富有成效的利用。然則 其深度廣度仍很不敷 ，不認(rèn)識(shí) 和不該 用外觀(guān)工程的單元 和產(chǎn)物 仍很普遍。外觀(guān)工程的優(yōu)勝 性和潛伏 效益仍未很好施展 ，需要做年夜 量的宣揚(yáng) 推行 工作。我國(guó)面對(duì) 到場(chǎng) 世貿(mào)組織，經(jīng)由過(guò)程 推行 利用外觀(guān)工程提高產(chǎn)物 的質(zhì)量，下降 出產(chǎn)本錢(qián) ，改善 產(chǎn)物 包裝，加強(qiáng) 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也應(yīng)是主要的行動(dòng) 之一。

外觀(guān)工程在生物工程中的延長(zhǎng) 已引發(fā) 了人們的留意 ，前景十分廣漠。如髖關(guān)節(jié)的外觀(guān)修補(bǔ)，最經(jīng)常使用 的復(fù)合材料是在超高密度高份子 聚乙烯上再鍍鈷鉻合金，使用壽命可達(dá)15～25年，近年 又成長(zhǎng) 了羥基磷灰石（簡(jiǎn)稱(chēng)HAP）材料，它是一種主要 的生物活性材料，與骨骼、牙齒的無(wú)機(jī)成份 極其 類(lèi)似 ，具有優(yōu)秀的生物相容性，埋入人體后易與新生骨連系 。然則 HAP材料脆性年夜 ，有的學(xué)者就用外觀(guān)工程手藝 使HAP粒子與金屬Ni共沉積在不銹鋼基體上，實(shí)現(xiàn)了牢凝結(jié) 合。

跟著 專(zhuān)業(yè)化出產(chǎn)方式的變化和人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng) ，目下當(dāng)今呼吁外觀(guān)處置向原材料制造業(yè)轉(zhuǎn)移，這也是一個(gè)主要 動(dòng)向。

倍受家用電器廠(chǎng)家接待的是預(yù)涂型彩色鋼板，它是在金屬材料外觀(guān)涂上一層有機(jī)材料的新品種，具有有機(jī)材料的耐侵蝕 、色采 艷麗 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)其作恰當(dāng) 的剪切、曲折 、沖壓和毗鄰 便可 制成多種產(chǎn)物 外殼，不但 簡(jiǎn)化了加工工序，也削減 了家用電器廠(chǎng)家加工裝備 的投資，成為建造 家用電器外殼的極佳材料。

汽車(chē)制造業(yè)的外觀(guān)加工使命很重，呼吁外觀(guān)工程由目下當(dāng)今汽車(chē)制造廠(chǎng)家處置，變成 在原材料制造時(shí)就同時(shí)進(jìn)行的出廠(chǎng)前自動(dòng) 處置。這類(lèi) 變化不是外觀(guān)處置使命的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)移，更主要 的是一種節(jié)能、節(jié)材、有益 環(huán)保的行動(dòng) 。它可以簡(jiǎn)化除油、除銹工序，還可以行使 軋鋼后的余熱，下降 能耗。在西歐一些國(guó)度 的鋼廠(chǎng)中，就對(duì)半制品 進(jìn)行外觀(guān)處置，如熱處置、熱浸鍍、磷化、鈍化等。

9 積極其 國(guó)度 重年夜 工程扶植 辦事

在新型軍用飛機(jī)的研制進(jìn)程 中，進(jìn)步前輩的膠粘手藝 、特種熱處置手藝 、外觀(guān)改性手藝 、薄膜手藝 和 涂層手藝 都施展 了主要 感化 。吸波材料的研制成功為裝備隱形供應(yīng) 了主要 的物資 根本。

離子注入、離子刻蝕和電子暴光 手藝 的連系 ，構(gòu)成 了集成電路微細(xì)加工手藝 ，成為建造 超年夜 范圍 集成電路的主要 手藝 根本。

長(zhǎng)江三峽工程，與其說(shuō)是土木匠 程，不如說(shuō)是鋼鐵工程，在年夜 壩全長(zhǎng)2309.47m中鋼鐵布局閘門(mén)就占全長(zhǎng)的72%。在三峽工程中，所有機(jī)械裝備 、金屬布局、水工閘門(mén)和 隧洞、橋梁、公路、船埠 、儲(chǔ)運(yùn)裝備 都離不開(kāi)外觀(guān)工程。在國(guó)度 科技攻關(guān)項(xiàng)目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的放置 上和 三峽工程從新 論證和設(shè)計(jì)審查中，外觀(guān)工程的利用始終是一項(xiàng)研究和會(huì)商的主要 課題之一。從外觀(guān)手藝 和涂覆材料的選擇、噴涂工藝的擬定到外觀(guān)電化學(xué)珍愛(ài) 等，都在三峽重年夜 裝備研制項(xiàng)目中據(jù)有 主要 地位。筆者曾于1999年8月到三峽工地進(jìn)行了調(diào)研，向三峽施工批示 部和中國(guó)工程院提出了推行 高速電弧噴涂手藝 并將有污染的噴鋅手藝 換為既無(wú)污染又能下降 本錢(qián) 的噴鋁及鋁稀土合金手藝 的建議，遭到 了有關(guān)方面的正視 [9]。

西陵長(zhǎng)江年夜 橋和汕頭海灣年夜 橋都是懸索式布局，這類(lèi) 懸索橋的特點(diǎn)是在橋的兩頭 劃分建起兩個(gè)約100米高的橋墩，在橋墩頂上放置兩塊平面鋼板稱(chēng)為鞍座底板，鞍座底板上放置兩排懸索鞍座，再把兩條主纜劃分架在兩排懸索鞍座上，然后在兩條主纜上懸掛 橋梁板。在建橋的進(jìn)程 中，為了力的均衡 ，需要屢次 在高空縱向推移懸索鞍座，因?yàn)?整橋上萬(wàn)噸重量全數(shù)加在懸索鞍座上，使懸索鞍座對(duì)底座構(gòu)成 了很年夜 的正壓力，這就給高空縱向推移帶來(lái)了很年夜 的難題 ，為了削減 縱向推移力，獨(dú)一 的門(mén)徑就是下降 懸索鞍座與鞍座底板磨擦 副的磨擦 因數(shù)。國(guó)外的門(mén)徑是在磨擦 副間加上幾千枚滾針，把滑動(dòng)磨擦 改成 轉(zhuǎn)動(dòng) 磨擦 ，如許 可以有用 減小縱向推移力。然則 ，這類(lèi) 門(mén)徑給制造工藝增添 了難度，起首 要對(duì)每件幾十噸重的懸索鞍座和鞍座底板進(jìn)行熱處置，包管 磨擦 副外觀(guān)的機(jī)械機(jī)能 。其次，要對(duì)磨擦 副外觀(guān)和滾針進(jìn)行正確 加工。我國(guó)今朝 的加工能力和和水平很難包管 磨擦 副外觀(guān)及數(shù)千枚滾針的尺寸精度和幾何外形 精度。向國(guó)外訂購(gòu)整件或拜托 加工，價(jià)錢(qián) 都十分昂貴。在這類(lèi) 情況下，全戎服備維修外觀(guān)工程研究中間 成功地采取 了外觀(guān)工程手藝 在懸索鞍座和鞍座底板上制備出復(fù)合減摩外觀(guān)涂層，以削減 磨擦 副的磨擦 因數(shù)，從而顯著削減 縱向推力的方案。這類(lèi) 方案是外觀(guān)工程在橋梁扶植 上的一次立異 利用，在國(guó)表里 建橋史上均為初次 。它不但 有用 削減 了磨擦 副的磨擦 因數(shù)，并且 下降 了對(duì)年夜 型懸索鞍座及鞍座底板的制造工藝手藝 要求，還節(jié)約了年夜 批經(jīng)費(fèi)，包管 了年夜 橋順?biāo)?建成通車(chē)。

10 納米外觀(guān)工程手藝 正在構(gòu)成

最近幾年來(lái)納米材料手藝 正在以使人 受驚 的速度迅猛成長(zhǎng) 。迄今的研究以納米粉末的建造 為主，然則 愈來(lái)愈 倍受存眷 的是納米材料的布局化問(wèn)題。盡人皆知 ，特殊的外觀(guān)機(jī)能 是納米材料的主要 奇特 機(jī)能 之一。外觀(guān)工程不管 在工藝方式 和利用范疇 方面都與納米材料手藝 有著不成份 割的親昵聯(lián)系。

在傳統(tǒng)的電刷鍍?nèi)芤褐?，到?chǎng) 納米粉體材料?？梢灾苽涑鰴C(jī)能 優(yōu)良 的納米復(fù)合鍍層[10]。在傳統(tǒng)的機(jī)油添加劑中，到場(chǎng) 納米粉體材料，可以提高減摩機(jī)能 并具有優(yōu)秀的自修復(fù)機(jī)能 。

計(jì)較機(jī)家當(dāng) 需要速度更高的芯片，而刻蝕手藝 受分辯 率的限制很難對(duì)再芯片做出革命性的進(jìn)獻(xiàn) 。速度更高的芯片除 向面積更年夜 成長(zhǎng) 以外 ，極有可能向三維挺進(jìn)，泛起 像多層印刷線(xiàn)路板那樣的多層芯片。CVD、PVD等方式 是獲得納米布局材料的典型方式 ，在芯片多層化方面是今朝 最有可能獲得成功的手藝 方案。

熱噴涂手藝 是建造 納米布局材料的另外一 種極有競(jìng)爭(zhēng)力的方式 。與其它手藝 比擬 ，它有很多 優(yōu)勝 性：工藝簡(jiǎn)單，涂層和基體選擇局限 廣，涂層厚度變化局限 年夜 ，沉積速度 高，和 輕易 構(gòu)成 復(fù)合涂層等等。利用液料熱噴涂法經(jīng)由過(guò)程 液料與熱源的交互感化 不但 可以獲得納米布局涂層，還可以或許 建造 納米粉。實(shí)行 室中，已 成功地制成具有納米布局的羥基磷灰石（HAP）涂層，而HAP是提高人工關(guān)節(jié)外觀(guān)生物兼容性的關(guān)頭物資 [11]。

經(jīng)由過(guò)程 節(jié)制 非晶物資 的再結(jié)晶，可以制成納米塊材。在熱噴涂進(jìn)程 中，高速航行的粒子撞擊冷基體，冷卻速度極高，可以或許 制備出非晶態(tài)涂層。節(jié)制 隨后的再結(jié)晶溫度和時(shí)候 ，可以獲得 納米布局涂層。用這類(lèi) 方式 已 獲得 了WC–Co和NiCrBSi自熔劑合金的納米涂層[12]。

是以 可以說(shuō)外觀(guān)工程是增進(jìn) 納米手藝 ，特殊是納米材料布局化成長(zhǎng) 的主力軍之一。

因?yàn)?外觀(guān)工程對(duì)納米材料的成功利用，和 用外觀(guān)工程手藝 制備納米布局涂層的成長(zhǎng) ，正在構(gòu)成 納米外觀(guān)工程手藝 新范疇 。

11 增進(jìn) 再制造工程的成長(zhǎng)

20世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)高速成長(zhǎng) ，與此同時(shí)，對(duì)天然 資本 的隨意率性 開(kāi)辟 和對(duì)情況 的無(wú)償行使 造玉成 球的生態(tài)損壞 、資本 華侈和欠缺 、情況 污染等重年夜 問(wèn)題。個(gè)中 電機(jī) 產(chǎn)物 制造業(yè)是最年夜 的資本 使用者，也是最年夜 的情況 污染源之一。為解決這一時(shí)期 課題，再制造工程應(yīng)運(yùn)而生。

再制造工程手藝 屬綠色進(jìn)步前輩制造手藝 ，是對(duì)進(jìn)步前輩制造手藝 的彌補(bǔ)和成長(zhǎng) 。報(bào)廢產(chǎn)物 的再制造是其產(chǎn)物 全壽命周期辦理的延長(zhǎng) 和立異 ，是實(shí)現(xiàn)可延續(xù) 成長(zhǎng) 的主要 手藝 路子 ，再制造家當(dāng) 是可帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)增加點(diǎn)的新興家當(dāng) [13]。

外觀(guān)工程是再制造的關(guān)頭之一，起著根本性的感化 ?？梢哉f(shuō)沒(méi)有外觀(guān)工程，實(shí)現(xiàn)不了再制造。

機(jī)械裝備 經(jīng)持久使用泛起 功耗增年夜 、振動(dòng)加重 、嚴(yán)重泄露 、維修費(fèi)用太高 ，一般應(yīng)當(dāng) 列為報(bào)廢。這些現(xiàn)象的發(fā)生都是零件磨損、侵蝕 、變形、老化，乃至 泛起 裂紋這些掉 效的成效所釀成的 。磨損在零件外觀(guān)發(fā)生，侵蝕 從零件外觀(guān)最先 ，疲憊 裂紋由外觀(guān)向內(nèi)延長(zhǎng) ，老化是零件外觀(guān)與介質(zhì)反映的成效，即便 變形，也體現(xiàn)為外觀(guān)相對(duì)位置的錯(cuò)移。所以“關(guān)鍵 ”都是外觀(guān)問(wèn)題。對(duì)這些問(wèn)題，外觀(guān)工程可以年夜 顯身手。

箱體零件是裝備 的根本件，常見(jiàn)的毀傷 是軸承座孔磨損和 變形。變形造成軸承座孔中間 線(xiàn)的相對(duì)位移和連系 面的撓曲。不管 是鋁、鋼、鑄鐵的箱體，對(duì)這類(lèi)毀傷 當(dāng)裝備 再制造時(shí)，外觀(guān)工程中的電刷鍍手藝 是主要手段。

軸類(lèi)零件上的軸承合營(yíng) 面(不管 是靜合營(yíng) 面或動(dòng)合營(yíng) 面)，如發(fā)生磨損超標(biāo)，視磨損量，可選用電刷鍍、熱噴涂、堆焊、粘涂等多種方式 來(lái)修復(fù)，經(jīng)由過(guò)程 選擇材料的工藝可到達(dá) 需要的耐磨性。軸上的花鍵，可視情選用電刷、微弧等離子堆焊、微脈沖焊等門(mén)徑恢復(fù)機(jī)能 。

滲碳齒輪齒面的修復(fù)曾是修復(fù)中的難題，筆者10年前就進(jìn)行了研究，主要采取 堆焊和真空熔結(jié)方式 修復(fù)，成功研制出了專(zhuān)用堆焊焊條、熔解粉末和配套的電解成型加工手藝 。

飛機(jī)發(fā)念頭 渦輪葉片和導(dǎo)向器片是航空發(fā)念頭 的焦點(diǎn) 部件，工作在高溫燃?xì)夥諊?中，承受復(fù)雜多變的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，工作前提 十分卑劣 ，并且 布局和外形 十分復(fù)雜，然則 不管 是防護(hù)涂層脫落，還裂紋、燒損、侵蝕 、振動(dòng)磨損，國(guó)外都有專(zhuān)門(mén)的廠(chǎng)家從事再制造，其復(fù)合外觀(guān)手藝 據(jù)有 主要 地位。

筆者還對(duì)軍艦船體鋼布局年夜 面積防侵蝕 用高速電弧噴涂手藝 ，選用專(zhuān)門(mén)研制的鋁稀土絲材進(jìn)行治理，使耐侵蝕 壽命由本來(lái) 的5年延長(zhǎng)至15年以上[6]。

重載車(chē)輛行星框架的毛坯是鑄造 件，鍛前坯料重71.3 kg，顛末開(kāi)坯、模鍛等十幾道工序的加工，零件構(gòu)成 的重量只有19.5 kg。新品件的使用壽命一般不跨越 6 000 km。損壞的部位只是φ175 mm內(nèi)圓密封環(huán)合營(yíng) 面。若是磨損超差后替換 新品，則需要71.3kg的38CrSi鋼，需經(jīng)費(fèi)1200元。采取 等離子噴涂修復(fù)，只需3道工序僅用了0.25 kg的鐵基合金粉末，而相對(duì)耐磨性是新品的2.25倍，使用壽命年夜 于1 2000 km以上，補(bǔ)綴 費(fèi)用只是新品的十分之一，節(jié)材率為99.65 %。這個(gè)例子說(shuō)清楚明了 裝備再制造在提高產(chǎn)物 機(jī)能 、節(jié)約 鋼材、電力及情況 珍愛(ài) 方面具有主要 的意義

首都鋼鐵公司曾由比利時(shí)購(gòu)置 一套報(bào)廢的2m連鑄裝備 ，個(gè)中 有300多個(gè)年夜 件，如軸承座、軋輥等。裝甲軍工 程學(xué)院的工程手藝 人員與首鋼維修人員一路 ，用電刷鍍等多種外觀(guān)工程手藝 ，施工了30天，使該連鑄機(jī)“起死復(fù)生 ”，各項(xiàng)手藝 指標(biāo)均到達(dá) 新裝備 的水平，這是應(yīng)用 外觀(guān)工程手藝 對(duì)整套報(bào)廢裝備 進(jìn)行再制造的典型事例。

再制造工程的研究利用已承受 到了我國(guó)當(dāng)局 有關(guān)部門(mén)的正視 ，并將其列入“十五”進(jìn)步前輩制造手藝 成長(zhǎng) 前瞻和國(guó)度 天然 科學(xué)基金機(jī)械學(xué)科的優(yōu)先成長(zhǎng) 范疇 。國(guó)度 天然 科學(xué)基金會(huì)機(jī)械學(xué)科已將再制造設(shè)計(jì)和成形手藝 根本列為“十五”重點(diǎn)幫助 范疇 。國(guó)度 級(jí)再制造工程手藝 重點(diǎn)實(shí)行 室行將 成立，再制造工程在我國(guó)的研究利用尚處于起步階段，然則 ，有國(guó)度 可延續(xù) 成長(zhǎng) 計(jì)謀 的指點(diǎn) ，有外觀(guān)工程等一系列進(jìn)步前輩手藝 的支持 ，再制造工程勢(shì)必 在我國(guó)敏捷 掘起。

12 向自動(dòng)化、智能化的偏向 邁進(jìn)

在外觀(guān)處置時(shí)，自動(dòng)化水平 最高的是汽車(chē)行業(yè)和微電子行業(yè)。以神龍汽車(chē)公司的車(chē)身涂裝線(xiàn)為例，涂裝工藝采取 三涂層系統(tǒng) （3C3B），即電泳低漆涂層、中央 涂層、面漆涂層，涂層總厚度為110～130 µ m，涂裝廠(chǎng)房為三層，一層為輔助裝備 層，二層為工藝層，三層為空調(diào)機(jī)組層，廠(chǎng)房是全關(guān)閉 式，經(jīng)由過(guò)程 空調(diào)系統(tǒng)調(diào)理 工藝層內(nèi)的溫度和濕度，并始終連結(jié) 室內(nèi)對(duì)情況 的微正壓，連結(jié) 室內(nèi)潔凈 度，各工序間自動(dòng)節(jié)制 ，流水功課 ，確保涂裝高質(zhì)量。

跟著 機(jī)械 人和自動(dòng)節(jié)制 手藝 的成長(zhǎng) ，在其他外觀(guān)手藝 的施工中（如熱噴涂）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化已指日可待 。

13 下降 對(duì)環(huán)保的負(fù)面效應(yīng)

從宏觀(guān)上講，外觀(guān)工程對(duì)節(jié)能、節(jié)材、情況 珍愛(ài) 有重年夜 效能，然則 對(duì)具體的外觀(guān)手藝 ，如涂裝、電鍍、熱處置等均有“三廢”的排放問(wèn)題，仍會(huì)造成必然 水平 的污染。目下當(dāng)今，有氰電鍍已 根基 上被無(wú)氰電鍍所取代 ，一些有益 于環(huán)保的鍍液接踵 被研制出來(lái)。當(dāng)前，在外觀(guān)工程范疇 ，提出了關(guān)閉 輪回 ，到達(dá) 零排放，實(shí)現(xiàn)“三廢”綜合行使 的目的 。陰極電泳后的清洗，國(guó)際進(jìn)步前輩的做法是采取 超濾系統(tǒng)（UF）與反滲入滲出 系統(tǒng)（RO）結(jié)合 的全關(guān)閉 清洗，為零排放奠基 了根本。但國(guó)內(nèi)使用這些裝備 的廠(chǎng)家尚少。磷化處置中的廢渣，可以壓濾成渣塊，但還不克不及 逆向處置為有用之物，只能填埋。至于一些中小企業(yè)，距上述奮斗目的 相距很遠(yuǎn)?？偟膩?lái)看，外觀(guān)工程工作者鄙人 降 對(duì)環(huán)保負(fù)面效應(yīng)方面，還是 任重而艱難 。

總結(jié)：扼要 回首 了外觀(guān)工程的成長(zhǎng) 過(guò)程，重點(diǎn)從13個(gè)方面總結(jié)了外觀(guān)工程最近的研究功效 和利用情況，論述 了21世紀(jì)初外觀(guān)工程的成長(zhǎng) 動(dòng)向，展望納米外觀(guān)工程及再制造工程將會(huì)敏捷 成長(zhǎng) 。