有效改善金属表面性能 表面覆层技术分类和现状

      金属表面功能覆层技术，是单独或综合运用物理、化学等技术手段，改变材料表面成份和组织结构的技术。这样可以使工件在保持基体材料不变的基础上，表面性能得到改善，从而适应各种特殊要求。随着高新技术产品的飞速发展，优质、高效的表面功能覆层技术受到了空前的重视。让我们来看一看其中几个重要的代表。

      热化学表面改性技术

      也就是可控气氛条件和真空条件下的渗碳，碳氮共渗等技术，这是国外近几年重点研究对象，已实现工业化。应用这项技术可以显著缩短产品的生产周期，节约能源，同时提高工件质量。经热化学表面改性处理的工件，加工过程中不会出现氧化、脱碳、腐蚀等情况，并可减少热处理后机加工余量及清理工时。

      PVD、CVD、PCVD技术

      也就是各种气相沉积技术，这是当今世界很多著名研究机构竞相开展的，一项具有挑战性的研究课题。这项技术可以用于制作硬质耐磨镀层、耐腐蚀镀层、热障镀层及固体润滑镀层，在刀具、半导体、光学仪器、电子元器件和传感器件等制造领域拥有十分广泛的应用。在普通PVD、CVD工艺的基础之上，通过结合一些新设备、新工艺，如IBAD、PCVD与空心阴极多弧复合离子镀膜装置、离子注入与油溅射镀或蒸镀的复合装置、等离子体浸没式离子注装置等，可以将这种技术的应用推向一个新的高度。

      高能等离子体表面涂层技术

      这是增强和控制阴极电弧等离子体的产生和作用，获取具有特殊性能的覆盖层的技术。对于铝、钛等金属材料，通过采用等离子体调光放电手段，增强其电化学处理效果，可以在金属表面上生成一层坚硬而致密的包含氧化铝和其它金属氧化物在内的陶瓷膜层。这层陶瓷膜可以为基体提供优良的表面性能，在机加工所使用的刀具和模具等行业拥有广阔的应用前景，受到德国、美国等制造业强国的极大重视和大力推广。

      金刚石薄膜涂层技术

      金刚石是世界上最坚硬的物质，通过在刀具、模具等工件表面沉积一层很的金刚石薄膜，可以大大改善其物理性能。当下，不论是国内还是国际上，都在探索这一涂层技术，尤其是在提高涂层与基体的结合强度方面，以及快速沉积大面积涂层方面取得了突破性的进展。目前，美国、瑞典等国已经实现金刚石涂层金属切削工具的产业化生产，而我国还在往这个方向不断努力。

      多元多层复合涂层技术

      当单一种类的表面涂层性能不能满足需要的时候，我们就需要多种不同涂层复合使用，以实现其优点的叠加。这就是多元多层复合涂层技术的目的，它对于金属表面功能覆层技术的发展具有重大的意义。目前，国外已开发出多达100层以上的多元多层复合涂层，其单层厚度仅为纳米量级。这样的涂层既具有较高的强度、韧性、耐高温和耐腐蚀性，而且表面粗糙度低，与基体结合良好，是机加工领域的一大利器。

      表面改性与涂层工艺模拟和性能预测

      这是根据使用要求，对材料表面进行设计，对表面性能参数进行剪裁，使之符合特定的要求，并且进一步实现对表面覆盖层的组织结构和性能进行预测的技术。这是金属表面功能覆层技术的一个重要的组成部分，也是表面覆层与实际生产之间的结合纽带。表面改性与涂层技术通常采用计算机模拟的方式，针对覆层过程和最终性能进行研究及预测。通过这一技术，人们可以更好地控制和优化工艺过程。目前，我国在这方面的研究还处于起步阶段。