表面处理技术在模具发展中有着重要的作用。这是我为大家整理的表面处理技术论文，仅供参考!
显示器防护玻璃表面处理技术
摘 要：采用酸溶液湿法腐蚀和镀制增透、保护膜层的方法，对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行了工艺处理，使得表面反射率降低到2%以下，产品可见光波段平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。产品性能检测和试用情况表明，防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。
关键词： 防护玻璃;表面处理;反射率;硬度
中图分类号：TQ34 文献标识码：A
Display Protective Glass Surface Treatment Technology
WANG Bao-song, ZHANG Guo-sheng, XIE Qin
(Jinling machine factory of Jiangsu province, Nanjing Jiangsu 211100, China)
Abstract: Display protective glasses of a certain type instrument were technically processed by use of wet etching with acid solution and AR protective coating method. The reflectivity of surface was reduced to 2% below, the average transmittance of products was 86% in visible light, and the hardness of surface was enhanced to 7.0 GPa. The products' performance testing and trials expressed that, the protective glasses have good anti-glare, antireflective, scratch-resistant process and good behaviors.
Keywords: protective glasses; surface treatment; reflectivity; hardness
引 言
显示器作为当今社会一种极为常见的数据和信息的显示方式，在电脑、手机、仪器、仪表等多种设备上具有广泛的应用。根据特殊使用环境的要求，一些仪器设备的显示器往往不直接暴露于外界环境之下，而是在其外部增加一层防护玻璃。防护玻璃的作用主要是保护显示器，防止损坏。针对室外使用情况而言，由于外界视场中光源的强光会在玻璃表面形成较强的反射，影响显示图像在人眼的视觉效果，因此保护玻璃需要具有防眩光、增加透射的作用。王承遇等对玻璃表面结构、表征、测试和处理等方面技术的发展情况进行了报道[1]，文献[2]中指出防眩有三种途径：表面刻蚀、喷涂小颗粒成膜和表面镀膜。在多种防眩处理方法中，化学蚀刻因其方法简单、操作容易、适合于大面积玻璃蚀刻和大规模生产特点而倍受关注[3]。
本文介绍了对某型仪表用显示器防护玻璃的表面工艺处理的工作情况，采取酸溶液化学腐蚀的方法对防护玻璃表面进行处理以增加表面粗糙度，通过条件调节控制表面光泽度指标，使产品达到防眩作用亦不影响人眼视觉效果。后续采用硬质膜料在产品表面制备光学增透膜层，提高产品在可见光波段的透射率和表面硬度。本文制备的防护玻璃具有防眩、增透、抗划伤的作用，达到了较好的使用效果。
1 防眩层的制备
1.1 工艺条件
经材料成分分析，防护玻璃基材是以SiO2为主体，包含Na、Ca、Mg、K等离子的非晶氧化物。文献[4]中报道了在玻璃表面上采用化学腐蚀方法制备折射率连续变化的非均匀膜，该薄膜是折射率渐变的多微孔性结构，在宽光谱范围内有低的反射率，是一种耐久力较好的减反射膜。罗春炼等通过溶液组分含量的调整，研究了提高防眩玻璃透光率的影响因素[5]。对于制备条件上的控制而言，则需要适宜的腐蚀处理条件(温度、时间、反应物成分等因素)，才能使玻璃获得较高的透过率和雾度指标，以达到较好的防眩效果[2]。黄腾超等进行了应用于MOEMS器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[6]。
本文对玻璃所进行的湿法刻蚀，是采用氢氟酸和硝酸为腐蚀液，通过调节酸液比例、温度和时间参数，达到最佳腐蚀效果。腐蚀溶液是以1:1:2比例配比的氢氟酸、硝酸和水混合溶液，腐蚀温度为40℃，刻蚀时间为18～20min。刻蚀效果的评价指标为表面光泽度，即代表了表面反射率的指标高低。本文经试验制得的表面光泽度为50～51的保护玻璃，其性能符合产品性能要求的表面反射率小于2%的技术指标，达到对产品预定的刻蚀效果。
1.2 制备过程
按1:1:2的比例配比氢氟酸、硝酸和水的混合溶液，置于聚四氟乙烯容器瓶内。用水洗方法清洗玻璃表面，不需要腐蚀处理的一面用胶带纸屏蔽起来，将玻璃样片浸泡于混合液中，整体置于水浴恒温箱内，设置水浴恒温箱温度至40℃，保持时间18～20min。反应结束后立即取出玻璃样片，用蒸馏水清洗表面残留混合液，去除屏蔽层，并烘干表面水分。采用表面光学测定仪测量玻璃处理表面的光学反射特性，以保证样品质量。
2 增透、保护膜层的制备
2.1 膜层设计
根据防护玻璃产品的特点要求，需要在表面制备增透、保护膜层以增加光学透射和提高表面硬度。根据双层减反射膜设计原理，若限定镀制在折射率为ng的基底材料上的外层折射率为n1、内层折射率为n2的两层膜的厚度都是λ/4时，欲使波长λ0的反射光减至零，它们的折射率满足如下关系[4]
基底玻璃材料的折射率为1.517，若外层膜选用折射率为1.38的MgF2膜料，经(1)式计算可得n2值为1.70，故内层选用折射率为1.66的Al2O3膜料。在双层减反射膜的基础上构建三层减反射膜，在此两层膜中间插入半波长的ZrO2层，使得透射光谱平滑。在此基础上，对三层膜系结构进行优化，将厚度做了细微调节，使得平均透光率进一步提高，最后膜系结构为G/0.083Al2O3 0.125ZrO2 0.095MgF2/Air。膜系结构中采用了硬度较高Al2O3膜料，有助于提高防护玻璃表面硬度。
2.2 制备方法
文中所采用的镀膜设备为北京科学仪器有限公司生产的zzs-1100型光学真空镀膜机，有分子泵、行星转动装置、清洗离子源、光学膜厚监控仪的电子枪加热蒸发镀膜设备。镀膜前对防护玻璃表面使用乙醚溶液擦拭干净，进腔后进行离子清洗以改善表面性质，后按照膜系结构进行薄膜制备。工艺参数如表1所示。
2.3 指标检测
对膜层的光谱、附着力、摩擦等环境适应性进行了测试，膜层光谱测试曲线如图1所示，膜层的在0.4～0.76μm可见光波段范围内的平均透过率达到99%以上。经试验检测，膜层可通过GJB 2485-1995光学膜层通用规范[7] 对附着力、摩擦、温度、湿热、清擦性、耐溶性和水溶性的检测项目，质量可靠。
3 表面处理效果评析
经过防眩层处理和薄膜镀制的防护玻璃样件制作完成后，对其进行了性能指标检测。通过UV-3600紫外、可见、近红外分光光度计对样件可见光波段光谱进行测试，透射光谱曲线如图2所示，平均透光率达到86%。采用显微硬度计对玻璃样片进行硬度测试，镀膜后表面硬度达到7.0GPa，高于玻璃基底的表面硬度6.6GPa，提高了玻璃表面硬度和抗划伤能力。将防护玻璃安装于仪表显示器上，对其实际使用效果进行测试。在显示器通电状态下，通过人眼观察，显示器表面呈现清晰的图像画面。在太阳光照射情况下观察，显示器图像画面依然清晰，反射太阳光较弱，对人眼没有造成图像不清晰或不适的感觉，整体使用效果良好。
4 结 论
本文对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行工艺处理，采用酸溶液湿法腐蚀处理获得防眩层，后利用电子枪加热蒸发镀膜方法制备表面增透、保护膜层。防护玻璃经湿法腐蚀处理，表面反射率指标降低到2%以下，镀制增透、保护膜层后，在可见光波段的平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。通过性能指标、环境试验和产品试用的方法对产品工艺处理效果进行评析，结果表明，采用该工艺处理的防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。
参考文献
[1] 王承遇，潘玉昆，卢 琪等. 玻璃表面工程的进展[J]. 玻璃与搪瓷，2003，31(5)：45-50.
[2] 吴春春，杨 辉，袁 骏等. 抗静电防眩膜研究进展[J]. 材料科学与工程，2002，20(1)：133-135.
[3] 胡沛然，韩文爵，王海风等. Na2SiF6和ZnCl2对玻璃防眩光效果的影响研究[J]. 化工新型材料，2009，37(11)：84-95.
[4] 唐晋发，顾培夫，刘 旭等. 现代光学薄膜技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，2006.
[5] 罗春炼，韩文爵，王海风等. 提高防眩玻璃透过率的主要影响因素[J]. 化工新型材料，2008，36(12)：89-91.
[6] 黄腾超，沈亦兵，陈海星等. 应用于MOEM S器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[J]. 光学仪器，2004，26(2)：151-155.
[7] 国防科学技术委员会. 中华人民共和国军用标准 光学膜层通用规范 GJB 2485-1995[B]. 中国标准出版社，1995.省略。
铝合金燃油箱表面处理技术
【摘 要】本文概述了铝合金的表面处理技术，通过试验验证了几种铝合金的表面处理技术，分析了铝合金燃油箱的表面处理可行性，对解决铝合金燃油箱表面氧化变暗问题，提升产品外观，延长油箱寿命等具有积极意义。
【关键词】铝合金;燃油箱;钝化;氧化;金属覆膜剂
前言
随着重卡轻量化的发展重卡上的铁质燃油箱逐渐被铝质燃油箱替代，燃油箱采用铝合金材料，不但自重减轻一半以上，内部不生锈，而且铝合金燃油箱以光洁的表面深受用户的青睐，因此这种燃油箱市场前景广阔，逐渐成为应用趋势。但是铝合金燃油箱顾客购买时外观鲜亮，色泽美观，使用大约1年左右铝合金燃油箱“黯然失色”，其表面被雨水、泥沙等腐蚀后，色泽发暗，局部产生白色粉状霉点、发黄，油箱整体色泽不一，严重影响顾客的满意度，见下图1，通过对国内规模化油箱生产企业的了解，发现铝合金燃油箱的表面腐蚀，变色各油箱生产企业都遇到过，各生产企业也在一直寻求铝油箱的表面处理技术，鉴于此笔者对铝合金燃油箱的表面处理技术进行了研究。
图1 腐蚀后的油箱
1 铝制品表面处理技术概述
铝合金燃油箱材料为铝镁合金5052，属于防锈铝，其表面自然形成一层极薄的氧化膜(0.01-0.02um)，有一定的抗腐蚀能力。但这层氧化膜疏松多孔，不均匀，抗腐蚀能力不强，容易沾染污迹，因此铝合金制品通常要进行特殊的表面处理，铝合金的表面处理技术有：钝化、阳极氧化、电镀、喷涂等，这几种处理技术都比较成熟，在一些铝制品上均有应用。
电镀处理技术：铝合金燃油箱是封闭的空心容器，其重量轻，体积大，电镀虽然是一种成熟的处理工艺，电镀层外观漂亮、其耐腐蚀性也较好，但是在铝合金上直接电镀是相当困难的，因为铝表面的氧化膜使得电镀层对铝的附着力很差，因此铝合金电镀必须有特殊的表面预处理，再者铝合金的电镀成本较高，使得这种处理方式并不适合应用于铝合金燃油箱上。
喷涂处理技术：该技术的关键在于解决涂层与铝基体的附着力，因此喷涂前铝合金表面必须进行预处理，其表面预处理需要喷砂或拉毛，再加上磷化或钝化、氧化等形成喷涂底层后，才能形成良好漆膜。其工艺流程较多，喷漆成本较高，其漆膜颜色缺乏金属质感，一般顾客青睐铝合金金属的本色，因此这种处理技术也不适合铝合金燃油箱。若顾客对铝合金燃油箱的外观颜色有特殊要求，比如我公司根据客户的特殊要求也生产黑色的铝合金燃油箱，这种铝合金燃油箱必须经过预处理才能进行粉末喷涂，喷涂后的燃油箱经检测其外表面的耐腐蚀、耐侯性等性能都非常优良，只是产品成本较高。
阳极氧化、钝化、金属覆膜剂等处理技术：铝合金的表面处理技术中阳极氧化是应用最光与最成功的技术，也是研究和开发最深入与最全面的技术，经过阳极氧化处理其表面生成的氧化膜，耐蚀性、耐磨性、装饰性都有显著的提升，其表面可以生成透明的膜，也可以着色成各种彩色的膜。铝合金的钝化处理、金属覆膜剂处理等其工艺流程简单可以将铝制品直接浸入钝化液或者金属覆膜剂溶液中，也可以喷淋在铝制品上。这种处理技术属于化学转化处理，其表面形成的化学转化膜整体性能虽不及阳极氧化膜，但是这种处理技术经济、简便、快速、生产线简单，特别适合大批量零部件的低成本生产。
每种铝制品需要考虑多种因素，选择适合具体产品的处理技术，铝合金燃油箱的表面处理技术方面，目前国内对其研究的还较少，还没有成熟的处理工艺。为此笔者根据铝合金燃油箱的特点，对几种有可能应用的处理技术开展了工艺试验，探索最适合铝合金燃油箱的表面处理技术。
2 铝板表面处理技术试验过程
2.1 提供的试板情况
(1)阳极氧化膜试验，分别对铝合金板材进行了5um ，8um，12um的阳极氧化试验;
(2)透明钝化膜试验，与某钝化技术公司合作开展了铝合金的透明钝化处理试验;
(3)覆膜剂试验，与某化工公司合作开发的铝合金用金属覆膜剂，开展了相关工艺试验。
2.2 开展的试验如下
(1)耐柴油性试验
经各种表面处理的铝板，浸入柴油，经过120h浸泡，检验铝板表面膜层的完好性、附着力、厚度等都合格。
(2)耐泥浆试验
对各种表面处理的铝板经过240小时耐泥浆试验，试验结果全部合格，
(3)盐雾试验
进行了96h的盐雾试验，经处理的试板全部合格，随后再经过120h的盐雾试验，经处理的试板全部合格。
(4)耐灰浆(水泥)试验
第一次试验96h，第二次试验120h，试板经第一次96h水泥试验，未进行表面处理铝板不合格，其余铝板全部合格，第二次经120h水泥试验，透明钝化及金属覆膜处理的铝板合格，阳极氧化处理铝板有轻微腐蚀痕迹，清洗后留有白色痕迹。
2.3 试验结果分析
针对铝合金燃油箱的特殊性，笔者对成熟的几种铝板表面处理技术开展了相关工艺试验，对每种表面处理的铝板都进行了耐柴油性试验，耐泥浆试验，盐雾试验，耐水泥试验。从试验结果来看透明钝化表面处理技术，在铝板表面形成的钝化膜抵抗外界各种腐蚀的的能力较强，能够满足铝合金燃油箱的使用要求;阳极氧化表面处理技术，在铝板表面形成的阳极氧化膜，在耐水泥试验后表面存在轻微的腐蚀，通过对这种阳极氧化膜的深入分析，阳极氧化膜的膜厚及封孔质量是关键控制点，通过对本试验形成的阳极氧化膜检测，其封孔质量不达标，这种阳极氧化膜的其他性能满足使用要求，通过对5um、8um、12um阳极氧化膜的分析，考虑成本及阳极氧化膜的色泽与铝合金燃油箱的本色差别，5um、8um的阳极氧化膜可以应用于铝合金燃油箱的表面处理，需要注意控制阳极氧化膜的封孔质量。
表面进行金属覆膜剂处理，这种表面处理技术与透明钝化的处理技术类似，其优良的耐油、耐高温、防腐及操作方便性，在不改变金属现有外观情况下对各类易氧化金属表面可轻松实现长效防腐效果，是这几种处理技术效果最优的处理方式。
3 结论
本文针对铝合金燃油箱的使用要求开展了相关试验，通过试验验证了透明钝化、阳极氧化、金属覆膜剂表面处理技术应用于铝合金燃油箱的可行性。通过对铝合金燃油箱的适当的表面处理，不仅提高了铝产品外观，还改进了耐蚀、耐候性，满足了铝合金燃油箱的特殊使用要求，延长了产品使用寿命。
本文介绍的透明钝化、阳极氧化、金属覆膜剂表面处理技术，效果好，成本低，可以应用于铝合金燃油箱的工业化生产。
参考文献：
[1]朱祖芳.铝合金阳极氧化与表面处理技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
快速凝固技术一般指以大于105 K/s~106 K/s 的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡的凝固过程，下面是我为大家精心推荐的快速凝固技术论文，希望能够对您有所帮助。
浅析金属材料快速凝固激光加工成形
【摘要】快速凝固加工技术能使微晶、非晶、准晶等非平衡新型结构及 其它 功能材料快速凝固。该技术不仅能提高传统金属的材料性能，还能挖掘现存材料的性能加以利用，并且研究其他高性能材料。如今，快速凝固非平衡材料的理论研究及其技术都已经成为了材料科学与凝聚态物理的重点研究领域之一。实现金属材料快速凝固的基本 方法 就是激光表面快速凝固，这也是在实现凝固冷却方法中速度最快的一种方法。
【关键词】金属材料;快速凝固;激光;
利用激光熔化金属材料表面，可以得到快速凝固后的表面材料，并且还能带有组织特征。例如枝晶及组织细化、低偏析或无偏析、准晶、溶质元素高度过饱和固溶等，并且还能获得具有物理性能、化学性能或力学性能的表面材料。此外，在利用激光将材料表面快速熔化的过程中，向熔池内添加合金元素，还能获得许多零件基材，并且这些零件基材的成分、组织及性能都完全不同，是特种表面冶金涂层材料，具有细小、均匀等特点。
快速凝固激光加工的过程十分迅速、灵活，且易于自动化、热影响区小，因此利用该技术将金属材料表面改性的应用基础与研究都得到了迅速发展。并且，以快速凝固理论作为研究基础，在其发展之上演变而来的激光表面合化金技术与激光表面工程技术也成为了现代表面工程的新技术之一，这两种技术都能将特征先进涂层材料与优质零件进行设计合成。近年来，随着快速原型制造技术的发展，快速凝固激光材料的加工基本原理不断发展，两者相结合之后使高性能金属零件激光添加技术也得到迅速发展。高性能金属零件激光添加技术成为了激光技术、材料学科、材料加工工程等学科的重点研究对象。该技术是将材料设计、材料合成与近净形复杂金属零件快速成形相结合的制造技术，具有先进性、知识化、数字化等特点。
一、将钛合金快速凝固的激光熔覆技术
在金属材料中，钛合金的优点十分多，例如密度低、耐蚀性高、生物相容性好、比强度高等，而航天、航空、兵器、船舶等领域又十分需要这种材料，因此钛合金得到了广泛应用。但是钛合金也有一些缺点，如耐磨性低、易粘着、摩擦系数高、高温高速摩擦易燃等。但是同时，钛合金在这些领域大多是作为摩擦磨损运动副零部件，不能让其自身的缺点影响到应用效果。而想要使钛合金的耐磨性增高、阻燃性增高、摩擦系数降低，达到完美摩擦磨损运动副零部件的效果，就必须采用先进的表面工程技术改变钛合金表面缺点。最经济灵活的方式是将钛合金零件基材与牢固的冶金结合，形成具有高温耐磨、耐腐蚀、阻燃性强的特殊材料。
利用激光表面所含的合金化与激光熔覆技术结合耐磨材料表面改性层，可以将钛合金的耐磨性能大幅提高。此外，将快速凝固激光表面合金化技术与激光熔覆技术相结合，利用难熔金属化合物能增强钛合金表面的高温耐磨涂层，并且达到快速凝固效果。此种方法还可以应用于TC4、BT9、TA15等钛合金采研制出 、 、 等高硬度且十分耐磨的金属间化合物耐磨涂层新材料。在上述的涂层组织中，都是金属间化合物，它们的硬度较高，并且温度与硬度关系反常，有金属键与共价键共存现象。经过研究，发现这些金属间化合物在室温条件或高温条件下，摩擦系数、磨料磨损率、滑动磨损率及微动磨损率都非常低，并且其耐磨性还能继续提高，甚至达到钛合金基材的100至700倍，而其摩擦系数可降低整整一半。这些研究为作为摩擦副机械零部件的钛合金应用提供了新的方法。
二、金属材料快速凝固激光制备特种涂层新材料
一般而言，高温运动副零部件应用环境都是十分恶劣的，大多应用于航空及航天发动机、石油采集设备、电力工程等方面，因此对这些高温运动副零部件组成材料的性能要求极高，不仅需要强大的耐高温性能、耐腐蚀性能、抗氧化性能、低摩擦系数，还需要较强的生物相容性。而这样的多功能材料新涂层需要非常优质的涂层制备技术。因此，近年来许多研究人员将涂层制备技术和快速凝固激光熔覆技术相结合，研究出具有强大功能的涂层新材料，不仅这些新材料的各种性能都大大提高，同时也进一步发展了凝固激光熔覆涂层制备技术。
在航空装置、航天装置、石油采集设备等先进技术装备的发动机中都需要用到许多高温高速副零部件，而具有多功能的涂层新材料都具有耐高温、耐磨损、抗氧化、低摩擦、摩擦相容等特点，因此十分适合航空发动机等先进装置的条件。此外，将快速凝固激光熔覆涂层制备技术与耐磨材料的设计原理相结合，还可以得到性能更加优异的激光熔覆涂层新材料，例如超高碳 。其工艺性能良好、碳含量在9%-12%之间，并且内部显微组织呈孤立分布的状态。此种激光熔覆涂层新材料已经应用到我国的先进航空发动机中，作为关键高温高速滑动摩擦副部件使用。
随着高温耐磨运动副零部件的应用环境越来越恶劣，对其性能要求也越来越高。此时对于过渡金属硅化物的化学性质也提出了更高要求，因为难熔金属硅化物在摩擦学、耐磨材料、表面工程等领域都能表现出其众多的优点，所以难熔金属硅化物成为了多功能涂层新材料的又一研究领域。经过研究人员坚持不懈的探索，终于成功研究出 、 、 、 等多功能涂层新材料，这些金属硅化物的高温耐磨性优异、抗热性能和抗腐蚀性能极高、低摩擦系数及其摩擦相容性更是符合标准，并且各性能之间还能相互配合，优化其涂层激光熔覆制备技术。在常温金属及高温金属干滑动试验中， 、 等金属硅化物涂层具有反常载荷、反常温度、与金属摩擦完全不粘着等特性。
三、金属材料小平 面相 液-固界面结构及其生长机制
在凝固理论研究中，小平面相的液-固界面结构、生长形态、生长规律及生长机制一直都是重点研究课题。笔者在研究增强金属及金属间化合物的复合涂层材料时，以 作为研究对象，研究在不同的凝固冷却速度下，它的小平面相的液-固界面结构、生长形态、生长规律及生长机制有何不同。
结果表明，在冷却速度为 发非平衡凝固条件下，小平面相 的生长形态十分分度，在没有达到最快速凝固条件时， 小平面相液-固界面结构为三维网络树枝状;而在达到最快速凝固条件时， 小平面相液-固界面结构为小平面花瓣状分枝团族树枝晶状。可是，不论凝固冷却速度条件是否达到标准，即使其凝固形态不同，但其生长界面始终具有小平面特征，说明类似 晶体的高因子小面晶体在较宽的凝固冷却速度范围以内，其小平面相液-固界面结构及其生长机制的基本特征都不会随着凝固冷却速度的变化而产生变化。
四、高性能金属材料激光快速成形
高性能金属材料激光快速成形技术是近年来随着材料科学不断发展形成的新技术，也属于快速凝固技术的一种，由新材料制备技术结合先进制造技术研发而来。该技术的核心是快速凝固激光材料制备加工技术，利用快速原型制造技术在没有任何模具与工装条件下即可快速成形任意形状的零件。高性能金属零件激光快速成形技术具有高度的柔性、适应性及快速响应性，应用面十分宽广。
结束语
随着高温耐磨运动副零部件的应用环境越来越恶劣，对其性能要求也越来越高。利用激光熔化金属材料表面，可以得到快速凝固后的表面材料，并且还能带有组织特征。快速凝固激光加工成形技术是利用金属快速凝固效应进行新材料制备的新型技术，也可以进行高性能金属材料的直接成形。该技术在许多先进航空材料的表面改性、发动机涂层新材料合成、优质涂层制备等方面都具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]樊熊.金属材料加工工艺中激光技术应用分析[J].企业技术开发，2013，15：23-24.
[2]田延龙.激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析[J].科技创新与应用，2013，(10).
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现如今，随着我国社会经济的不断发展，土 木工 程施工技术也随之不断改革、发展，为我国城市及乡镇的建设作出重大贡献。我整理了土木工程技术3000字论文，欢迎阅读!
土木工程技术3000字论文篇一：《试谈土木工程建筑施工技术》
[摘要]本文介绍了土木工程建筑施工的特点及传统的施工技术，并分析了新型的土木工程施工技术，指出施工技术的未来发展趋势，尤其是新型防水施工技术、钢结构施工技术、混凝土施工技术等，为土木工程的相关工作者提供参考。
[关键词]土木工程;施工技术;创新;发展
随着我国社会经济的不断发展，土木工程施工技术也随之不断改革、发展，为我国城市及乡镇的建设作出重大贡献。现就土木工程的传统施工技术与新型施工技术进行分析、对比。
1.土木工程建筑施工特点
1.1复杂性。由于各项土木工程建筑产品的功能性及类型不同，而且施工技术随着工程施工所在地及周边环境条件而变化，因此，土木工程建筑施工具有一定的复杂性。
1.2流动性。由于建筑产品是固定的，出现单件组织施工的情况下，项目和地点则不断变换，因此，要求施工人员、机具、建筑材料要随建筑物建造的地点而流动。
1.3长期性。土木工程的建筑物体积一般较为庞大、施工周期长，少则几个月，多则几年、甚至十几年才能建成。
1.4危险性。由于建筑工程中的露天作业较多，高空作业多，极易受自然条件影响，其危险性较高。
1.5综合性。土木工程建筑施工的协作单位较多、牵涉面广，它需要多行业、多工种的配合协作，综合性很强。
2.土木工程的传统施工技术
2.1地基基础施工技术。地基基础施工的主要施工 方法 为桩基础施工，包括：承载能力极限状态和正常使用极限状态。一方面，按承载性状划分，基桩包括：摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩又分为摩擦桩和端承摩擦桩，端承桩又分为端承桩和摩擦端承桩。摩擦桩在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载是由桩侧摩阻承受，端阻力可以忽略。而端承摩擦桩在极限状态下，桩顶竖向荷载则是由桩侧阻力承受主要部分。端承桩在极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力可以忽略。而摩擦端承桩则是由桩端阻力承受大部分的竖向荷载。另一方面，按照成桩方法划分，包括：非挤土桩、挤土桩和部分挤土桩，制作基桩的材料也主要分为木桩、混凝土桩、钢桩等，不同类型和不同材料桩的施工方案和适宜的基础亦有所不同。在桩基础施工中，通过结合主要单根桩的施工质量来确定桩型，并进行综合考虑，尤其是群桩基础，尽量避免发生不均匀沉降。其中，桩基础施工中钻孔灌注桩的主要步骤是：桩定位放线、钻机就位并校正垂直度、钻孔清土、灌注并搅拌混凝土、制作安放钢筋笼、成桩验收并进行质量检验。
2.2钢结构施工技术。钢结构施工主要是吊装构件，首先，在施工前应当事先做好准备工作，包括场地清理、道路修筑、基础准备、构件运输、检查装备等。其次，钢构件运送先后顺序要按照施工顺序进行，构件运到现场后，应尽量存放在起吊位置，并用足够支承面的木枕垫底。在吊装前应该核准构件标号、位置，并清除表面，摩擦面要保持干燥清洁。最后，应当准备灭火器谨防发生火灾，这主要是由于钢结构工程的特殊性，可能会在施工过程中用到氧气、乙炔类焊接工具，容易引发火灾。
2.3混凝土结构施工技术。按照施工中浇制混凝土的地点主要包括：预制法和现浇法。其中，预制法是在别处而非施工现场浇筑混凝土，预制混凝土以其低廉的成本、出色的性能，成为建筑业的新宠。在使用预制法施工时，应当确保预制模的尺寸准确，并严格按照施工顺序进行。另外，现浇法则是在施工现场支模浇筑混凝土，是大多数建筑物采用的方式，其应用更为广泛。
3.土木工程施工新技术
3.1防水施工新技术
3.1.1冷作业防水施工。当前，我国防水施工技术不断发展，正朝冷作业方向发展，其中，各种防水材料也有很大发展。我国生产的聚氯乙烯防水卷材、SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材、聚氨酯涂料及603卷材等，其中部分材料性能已达到或接近国际先进水平。
3.1.2防水混凝土结构。防水混凝土结构，主要通过混凝土本身的自密实性，实现其防水性能，例如地下室、水池、水泵房等。防水混凝土结构不仅具有承重、围护、抗渗和抗裂等多重作用，而且其耐侵蚀度和耐冻融度较高。
3.2大跨度的钢结构施工新技术
大跨度的钢结构施工技术主要包括：高强厚钢板工地焊接技术、大型网壳钢结构安装技术、大跨度空间钢结构临时支撑卸载技术、大跨度钢结构计算机控制液压提升安装技术、大跨度柱面网壳折叠展开提升安装技术、钢结构整体平移安装技术、旋转开启式钢屋盖安装技术、拱形多轨道开启式钢屋盖安装技术、桅杆钢结构提升安装技术、预应力钢结构施工技术、索膜结构施工技术、爬升塔式起重机悬置布置及使用技术、重型塔式起重机置于永久结构上的使用技术、重型履带起重机置于永久结构上的使用技术、大型旋转式龙门起重机的应用技术以及大型桁式龙门起重机的应用技术等。
3.3混凝土施工新技术
3.3.1清水混凝土施工技术。清水混凝土技术，以原始的浇筑混凝土面直接作为装饰性表面，属于现浇钢筋混凝土技术。清水混凝土施工操作简便，成本也较低，大大提高了土木工程建筑的牢固程度。它不仅满足了高层建筑对工艺的高要求，而且属于一次浇筑成型的施工技术，仅在表面涂一层或两层透明的保护剂，该施工技术环保性急天然性较高，而且施工质量较高，外形美观。如中国首例现浇清水混凝土风格美术馆――辽河美术馆，具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味。
3.3.2钢纤维混凝土施工新材料。在确保建筑产品实用性的前提下，为了迎合人类对土木建筑愈来愈高的审美要求，也为了展现建筑的艺术美感，我国行业专家已研究出了在普通的混凝土中掺入适量的钢纤维，再经均匀拌合而成的钢纤维混凝土。这一突破性的新材料，不仅弥补了施工中建筑材料抗拉能力不足的问题，而且还能够增强混凝土构件的抗剪性、抗裂性和耐久性。另外，钢纤维混凝土还具有优良的抗冲击能力，对于提高建筑施工质量具有重要意义。
土木工程技术3000字论文篇二：《试谈土木工程技术创新阐述》
摘要 ：土木工程施工在我国的建筑类施工中起着重要的作用，在施工中的地位也越来越重，土木工程关系到我国城市建设发展水平和建筑业的发展，铁路建设是土木工程施工的重要内容，只有加强土木工程技术的创新才能推动我国铁路建设不断发展。本文着重对土木工程施工的创新手段进行了深入阐述，表现了加强土木工程技术创新对土木工程施工发展起到的重要作用。
关键词 ：土木工程 施工技术
前言
土木工程的英文是Civil Engineering ，直译是民用工程，它是建造各种工程的统称。它既指建设的对象，即建造在地上，地下，水中的工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测，设计施工，保养，维修等专业技术。
一、土木工程施工技术的特点
随着经济和科学技术的发展，新材料、新结构不断出现，大规模、技术复杂的土木工程结构也越来越多，施工技术也相应随之不断发展。我国正处在经济高速发展时期，工程建设数量多，规模大，促进了我国施工技术的发展。由于土木工程的特点，决定了其生产组织与一般的工厂生产组织不同，每项工程都需要根据工程性质和特点，单独进行施工组织，施工组织是否科学合理直接影响到工程项目的成败，一般来说，土木工程施工具有如下特点：固定性和流动性：流动性包括施工队伍的流动和在同一工程上工人在作业空间上的流动;多样性和单件性：工程各不相同，完全一样的工程几乎没有庞大性和协作性、综合性：需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成;复杂性和易受干扰性：技术、管理复杂，易受气候、周围环境等外界因素干扰;投资大、生产周期长。(一)桩基施工技术。土木工程中的桩基施工要求施工人员要合理的选择适合桩型进行施工，还要充分的考虑好单桩和群装的选择，以达到单桩基施工质量的标准，如果施工用的是群桩，就要想到地基会不会出现不均匀沉降问题;在进行预制的桩基吊运时，要充分的考虑因吊运对桩基产生的强烈冲击感和振动感;施工人员还要有效的进行对桩基钻孔和混凝土的灌注工作，对桩基完成了定位放线和校正以及钻机的垂直效果、钻土和清土、混凝土的灌注搅拌、制作安放钢筋笼、校验等一些工作后，就要对施工的质量进行检验，查看是否达到施工的规范和标准。
(二)混凝土构造技术施工也是常见的铁路施工方法。施工中的预制方法和现行浇灌是混凝土的施工机构中比较常见的施工方法。预制混凝土方法是混凝土在逐渐的施工管理中被广泛认可的应用，预制的方法具有成本低廉、性价比高等优点，在使用预制混凝土构造技术时要首先考虑预制工具的大小尺寸并且要严格按照施工的规范操作进行。现浇的施工方法比预制的施工方法应用时间更早，这种方法在施工的现场通过支模对其浇筑。
二、工程中的建筑结构
建筑工程就是兴建房屋规划，勘测，设计，施工的总称。
房屋建筑一般包括十个部分：(1)埋在地下的基础和地下室(2)承载外力并把力传到基础的柱子，楼板，梁，框架墙，屋盖及支撑体系(3)四周的饿维护结构和中间的隔墙(4)房屋内外的装饰(5)控制环境的供暖，通风，空气调节，照明，防火隔声等系统(6)楼梯间，电梯或自动扶梯等垂直传输系统(7)闭路电视，电话，计算机网络等通讯体系(8)电力系统(9)卫生设备和给水排水系统(10)垃圾处理系统。
Pier Luigi Nervy说过：建筑结构说穿了，不过就是受力体的反力与内部应力如何与外力达到平衡。建筑首先要解决，也是必须要解决的问题就是受力的问题。我们把解决这个问题的学科称为建筑力学。建筑力学有可以分为：静力学，材料力学和结构力学三大力学体系。建筑力学是讨论和研究建筑结构及构件在荷载和其他因素影响的工作状况，也就是建筑的强度，刚度，稳定性。在载荷作用下，承受载荷和传递载荷的建筑结构和构件会引起周围的物体对它们的作用，同时物件本身受载荷作用而产生变形，并且存在着破坏的可能性，但是结构本身就具有一定的抵抗变形和破坏的能力，而结构的承载能力的大小是与构件的材料，截面的几何尺寸，受力性质，工作条件和构造情况有关。而这些关系都可以由力学关系式通过计算而得以解决。
三、土木工程施工技术研究
1.软土地基施工与石方爆破施工 软土地基施工特点：往往不能满足承载力和变形能力的要求，施工时如果采取 措施 不当，往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉，造成建筑物破坏或不能正常使用，需要进行加固，加固方法：换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等;土石方爆破施工：适用环境：开挖时遇到岩石，施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除，施工的工序：打孔放药、引爆、排渣;特点：施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害，对旧建筑物、构筑物的拆除，还可以采用静力破碎等配合施工工艺，是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行。
2.灌注桩施工与墩式基础施工 (1)灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔，然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土(或者直接浇筑混凝土)而成的一种施工方法。成孔工艺：干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。其特点：能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载。 (2)墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土(或者放钢筋笼、浇筑混凝土)而成的大直径基础。目前，我国多用人工挖孔，故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点：端部直接支撑在岩石或坚硬土层上，桩的强度和刚度都很大，有较大的承载能力。
3.沉井基础施工 沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构，多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构、超高层建筑物的基础等，施工过程：施工时首先制作井筒，然后在井筒内挖土，使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚，形状如刀刃，在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒，在下沉过程中起挡土作用，同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力，使沉井能在自重作用下逐步下沉。
4.预应力混凝土工程施工 预应力混凝土结构的截面小、刚度大、抗裂性和耐久性好，能充分发挥钢材和混凝土各自的性能，在土木工程中得到了广泛的应用。其施工具体方法主要分为以下三种：
(1)先张法施工：先张拉预应力钢筋，然后再浇筑混凝土构件的一种施工方法主要施工过程是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力钢筋并将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土到达一定强度、混凝土与钢筋之间有足够的粘结力后，放松预应力钢筋，借助混凝土与预应力钢筋之间的粘结，使混凝土产生预压应力。
(2)后张法施工：是先制作混凝土构件后张拉预应力钢筋的一种施工方法，要施工过程：先制作混凝土构件并预留孔道，待混凝土达到一定强度后，将预应力钢筋传入孔道，利用张拉机具张拉预应力钢筋，然后用锚具将预应力钢筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。
(3)粘结预应力施工：是在后张法基础上发展起来，要施工过程：采用表面有涂料、外面包有塑料套管的预应力筋，铺设在模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土到达设计要求的强度后，再进行预应力筋的张拉、锚固。
四、结束语
总之，土木工程施工技术在近几十年虽然有了飞速发展，但是土木工程施工至今仍以手工操作、半机械作业为主，劳动效率大大低于其他产业部门，还属于劳动力密集型的产业，现代土木工程施工技术的发展方向，除了要有满足当前土木工程建设需要而与之配套的施工技术，还要向高效率、无公害、高质量、机械化、智能化、高技术含量、信息化的方向发展。
参考文献：
[1]段树金主编.土木工程概论.北京：中国铁道出版社，2005.
[2]关于土木工程施工的探讨.
土木工程技术3000字论文篇三：《试谈高层建筑施工土木工程问题》
一、高层土木建筑简介
当今，为了能适应社会发展需求，高层建筑的结构越来越大，这就需要土木工程技术的支持，所以，这两者之间的关系不可分割，高层建筑的可靠性、安全性、依旧依赖于土木施工质量的保障，只有找出阻碍各方面原因，才能解决土木行业还没有解决的问题，才能给高层建筑做道路铺垫，才能有效提升行业的发展速度。
二、施工特点分析
高层建筑施工具有很多特点，包括以下几点;
1.我们都知道，高层建筑的工序不仅繁多，而且不劳动量大作业工序还复杂，施工管理与协调工作相当难做;
2.鉴于高层项目占地与体积都很大，施工前期需要准备很多的建筑材料与机械设备，庞大的规模的建设，需要2年到3年时间才能竣工，甚至更长时间。长时间的建设周期，有可能会错过新技术与新型材料的到来;存在着错过新技能的风险;
3.高层建筑项目都很危险，所谓高层建筑一般都是30层左右的高度，在如此高度的环境下作业容易造成安全事故的发生，所以，在高层项目中需要有组织有计划的安排布局，把施工质量安排稳妥，事故防范于未然。
三、施工质量的控制分析
(一)裂缝的产生
裂缝的产生对于施工质量来说是一个非常严峻的问题，也是在高层建筑工程里面比较普遍的一种疾病。导致裂缝形成的原因诸多，有动态与静态的，甚至还有稳定的和闭合的。所以，想要保住整个建筑质量，就需要把裂缝问题这一环节处理妥当。要整治工程的裂缝问题，首先要发现裂缝开裂的原因，分析其裂缝对建筑整体的影响，分析其原因所在后，在对其进行处理。在施工的设计阶段，就需要采取有效的预防措施分别有：将荷载的作用降低、释放作用效应。
(二)解析混凝土浇筑强度控制
在整个项目建设阶段中，混凝土浇筑环节最为重要。首先，在浇筑作业时要采取先进的技术和方法，一旦浇筑面积扩大，需要停止作业。要对浇筑层做冷却处理，保证混凝土与水的恒温在25°的范围内。完毕浇筑后，要注意温度是否有变化，要对数据进行记录整理，为2次浇筑做准备。当在进行2次浇筑时，需要把控好时间。需要在第一层混凝土呈半凝结状态下进行，与此同时，将捣振器的使用范围与力度调整好，这样有助于效避免了裂缝的产生。其次，要科学合理浇筑，盲目的不按照施工程序操作会导致严重的质量问题。在整个浇筑阶段中，现场的监理人员要严格检测结点这个位置，因为，结点是整个浇筑物的关键部位，其质量的优劣直接影响着整个工程的质量。
四、各方面影响工程质量的因素与措施
(一)影响施工质量的因素
在当前形势下，对项目建设施工提出了很大的要求，但是，在以往传统的组织里，组织者的思想还是陈旧，创新意识不全，这就导致工程质量不达标，经济下滑。
(二)重建不重管
建设高层建筑时，会使用到各式各样的设备，施工进度的快慢取决于施工期的设备选择，所以在选择设备的时候要考虑设备的参数和性能，做好“用前检查，用后保养”的习惯。如果检查工作遗漏或是觉得检查多此一举，这将会导致安全隐患的产生，后果不可想象。譬如：施工中一台三脚架的质量出现了质量问题，是因为前后期的检查工作有遗漏做不到位，那么在施工阶段中可能会出现坍塌的现象，更为严重的会导致人员的死亡。为此，相关管理员要把设备机械管理好，避免因为机械引发的安全事故;在项目里，假设管理员和施工员都不按照正常的 规章制度 办事，不重视操作规程，这将会严重影响工作质量，给实际工作带来安全隐患。
(三)质量监督不到位存在漏洞
进行项目时有时会有塌方的现象出现，会给施工造成严重的影响，导致这些问题是没有重视某处周围的环境因素。致使工程质量监督中通常会出现建筑周边环境的监控不到位。
由于周围的环境因素没有考虑周全，在实际工作中会受到外界的影响，地下水的结构遭到破坏，这就导致土质变软，然后承载能力就会有所下降。因此，在建设项目之前需要对周围的环境进行了解，综合考虑会影响到施工质量的因素，做好应对措施，记录工作 日记 ，杜绝事故的再次发生。
五、提升高层建筑施工质量的控制措施
(一)增强监管力度
面对管理的缺陷，在这一问题上就要采取逐个解决的措施。首先，对于设备的管理，需要匹配相关的专业人士管理。工程开工前期，需要将设备全面检查，从而保证设备的正常使用，施工过程中也要定期对设备检查防止其损坏。竣工后，要及时清洗养护设备，将养护工作做好，保证设备使用后完整。其次，加强规范建筑业规章制度，严格遵循各方面制度，完善协作机制，相互监督帮助。在次，加强 安全 教育 的学习，增长安全意识，建立创新性的安全监管手段，把 安全生产 做到位。
综上，增强监管力度是保证建筑工程有条不紊的进行的重要基础。
(二)纳入科技技术及优秀人才
建筑行业的专向发展，缺少不了先进的科学技术以及优秀的人才配合。管理人员的专业素养对高层建筑施工管理质量起着至关重要的作用，相对于当前 文化 过低的的操作员来说，理论和实践会受到外界的约束，这将严重的影响着工程的建设。可见，人才的储蓄尤为重要，除此之外，还要在技术上面将技术更新，借鉴国外先进技术和先进设备，在当前形势下，落后将会被淘汰，技术的与时俱进是保证工程质量的重要前提。
六、结语
王成彪
1 导论
工件的失效通常是由于其表面发生损坏造成的，改善材料表面及近表面的形态、化学成分、组织结构及性能是改善工件质量、延长使用寿命和避免失效的有效而经济的手段。表面工程就是在材料进行预处理后通过表面改性、表面涂覆或多种表面技术复合处理改善材料表面的形态、化学成分、组织结构及性能，从而获得所需表面性能的系统工程。
表面工程学是以“表面”和“界面”为研究核心，在有关学科的理论基础上，根据材料表面的失效机制，应用各种表面工程及复合表面工程技术改善材料性能的科学。其内容包括表面工程的基础理论、表面技术及复合表面技术、表面加工技术、表面检测及控制技术、表面设计，其中表面技术及复合表面技术是表面工程的技术基础和核心。
表面技术及复合表面技术综合了电子、真空、等离子体、物理、化学、冶金、材料等技术，把材料表面和基体作为一个统一的整体，改善材料的性能或获得新材料。常用的表面技术可以分为表面改性技术、表面涂覆技术及复合表面技术。
2 表面改性技术
表面改性技术不改变原始表面的宏观几何尺寸，只改变表面的物理化学性质。表面改性技术有两种方式：一种会改变工件表面的化学成分，包括化学热处理和离子注入等；另一种不改变工件表面化学成分，仅仅改变表面组织状态，包括表面变形强化、表面相变强化等。
2.1 化学热处理
化学热处理通过将工件放置在一定温度的活性介质中保温，使一种或多种元素渗入其表面改善表面化学成分、组织及性能。化学热处理在改善工件表面强度、硬度、耐磨性等性能的同时仍能保持其芯部良好的强韧性，使产品具有更高的综合力学性能；化学热处理也可以明显改善工件表面的物理性能和化学性能。
常用的化学热处理包括渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、渗硅、渗铝、渗铬、渗锌、渗钒、碳氮共渗、硫碳氮共渗、其他多元渗等。根据化学热处理所用的介质可以分为固态渗、液态渗、气体渗、盐浴渗、真空渗及等离子化学热处理等。渗碳、渗氮、碳氮共渗等可以提高工件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，渗硫、硫氮共渗、硫氮氧共渗等工艺显著改善工件的减摩性、耐磨性和抗咬合能力等。
化学热处理的种类及工艺方法很多，随着对工件表面性能要求的提高，原有合金化体系和处理方式不能完全满足不同工况下服役条件的要求，多元共渗、复合处理等方法的应用越来越广。各种新技术手段不断涌现为化学热处理提供了新的能源，等离子化学热处理、激光表面合金化、电子束表面合金化开始在工业上获得应用。
2.2 离子注入
离子注入的原理是把某种元素的原子电离成离子，在高压电场作用下被加速后，离子以很高的速度入射到固体表面。入射离子与材料中的原子或分子发生一系列物理的和化学的相互作用，逐渐损失能量最后停留在材料中，引起材料表面成分、结构发生变化，优化材料表面性能或获得某些新的优异性能。
离子注入显著改善了工件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性、抗氧化性能及其他物理化学性能，在刀具、模具、精密耐磨件、耐蚀件、医学及微电子等领域。
2.3 表面变形强化
表面形变强化的原理是利用机械方法使材料表面产生强烈的塑性变形，在表面产生一定厚度的冷作硬化层，并产生残余压缩应力，改善表面的抗疲劳性能、耐蚀性。表面变形的方式包括喷丸、滚压、挤压、超声波冲击等。
2.4 表面相变强化
表面相变强化是通过对工件表面进行热处理，在不改变表层化学成分的同时改变材料的组织和性能的热处理工艺。其工艺原理是利用电磁感应、火焰、激光、电子束等加热方法将工件表面迅速加热到相变临界点以上，使表面材料转变为细小的奥氏体组织，而此时心部材料仍保持在相变临界点以下，保持原有组织；随后依靠工件心部或外部对表层的快速冷却使表层发生淬火，获得微细的马氏体组织，提高工件的表面硬度和耐磨性，而此时工件心部仍然保持原来强度好、韧性好的特点。
表面相变强化包括感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电子束表面硬化、激光表面相变硬化及高能量密度光束表面淬火等，常用于齿轮、轴类工件、气缸缸套、活塞等的表面强化。
3 表面涂覆技术
表面涂覆技术是在基体表面生长一层与基体具有明显界面的新物质的工艺，包括电镀、化学镀、热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积、转化涂层技术等。
3.1 电镀及化学镀
3.1.1 电镀
电镀是一种用电化学方法在基体表面沉积金属或合金的技术，它能使均匀溶解在溶液中的金属离子有序地在溶液/基体接触表面获得电子还原成金属原子沉积在基体表面，从而形成金属或合金镀层。
电镀层包括单金属镀层、合金镀层、复合镀层等，实用的镀层通常是将各种单金属镀层或不同性质的镀层相互配合形成综合性能优良的组合镀层。电镀层主要用于改善工件的耐蚀性、装饰、耐磨性及其他功能。
3.1.2 电刷镀
电刷镀技术采用一种专用的直流电源，电源的正极接刷镀笔，电源的负极接工件；刷镀笔通常采用高纯细石墨块作阳极材料，石墨块外面包裹上棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的刷镀笔在适当的压力下，以一定速度在工件表面移动。在刷镀笔与工件接触的那些部位，镀液中的金属离子在电场力作用下扩散到工件表面并被还原成金属原子，在工件表面沉积形成镀层。
电刷镀不需要镀槽，体积小、重量轻，便于拿到现场使用，沉积速率高。在磨损工件的修复、补救加工超差的产品、强化工件表面、改善工件耐蚀性、降低工件摩擦系数、装饰等领域被广泛应用。
3.1.3 化学镀
化学镀是利用溶液中的还原剂使金属离子还原并沉积在工件表面的过程。常用的化学镀工艺包括化学镀镍、化学镀铜和复合化学镀等。化学镀可以在复杂工件表面获得均匀的涂层，涂层致密性好、耐蚀性好、硬度高，可以显著改善工件的耐磨性、耐蚀性、装饰性及其他物理化学性能，广泛应用于石油化工、电子、汽车、机械等领域。
3.2 热喷涂
热喷涂技术利用某种热源将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，并以一定速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层，达到赋予基体表面特殊功能的目的。热喷涂形成涂层的过程一般经历四个阶段：喷涂材料加热熔化阶段、雾化阶段、飞行阶段和碰撞沉积阶段。根据使用热源的不同，热喷涂主要分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂等。
火焰喷涂利用燃料气体或液体与助燃气体按一定比例混合燃烧产生的热量将喷涂材料加热熔化，然后以一定速度喷射到工件表面形成涂层，初始喷涂材料可以呈粉末状、棒状、芯丝状或线状。它包括线材火焰喷涂、陶瓷棒火焰喷涂、粉末火焰喷涂、高速火焰喷涂和粉末火焰喷焊等。
电弧喷涂是用两根被喷涂材料的金属丝作自耗电极，当两根金属丝短接而引燃电弧后，利用电弧的高温把电极材料熔化并喷射到工件表面形成涂层，后续金属丝不断连续送进补充熔化掉的部分，维持电弧的稳定燃烧。
等离子喷涂是将喷涂粉末送入等离子体焰流中加热至熔化或半熔化后，以一定速度喷射到工件表面形成涂层的热喷涂工艺，具有焰流温度高、可控性好、熔融颗粒飞行速度较高等优点，可以用于等离子喷涂的材料包括目前能制成粉末的所有材料。等离子喷涂包括大气等离子喷涂、可控气氛等离子喷涂、低压等离子喷涂、等离子喷焊等。
选择不同的涂层材料和工艺方法，可以利用热喷涂制备出具有减摩耐磨、耐蚀、抗高温氧化、热障功能、催化功能、生物相容性、远红外辐射等功能的涂层。热喷涂广泛应用于机械、交通运输、石油化工、航空航天、冶金、能源、国防等领域的工件表面性能改善和磨损、腐蚀工件的修复。
3.3 物理气相沉积
物理气相沉积是利用某种物理过程，如物质的热蒸发或溅射等现象，实现物质从源物质到基体表面的可控原子转移过程。物理气相沉积的主要特点是：①需要使用固态的或者熔化态的物质作为沉积过程的源物质；②源物质经过物理过程进入气相；③需要相对较低的气体压力环境。常见的物理气相沉积工艺可以分为真空蒸发、溅射及离子镀等。
3.3.1 真空蒸发
真空蒸发是在真空条件下，利用某种热源对源材料加热，使其气化形成具有一定蒸气压的蒸气，蒸气粒子流直接射向基体并在基体表面发生结晶形成薄膜。真空蒸发的物理过程包括：各种能源方式转化为热能使源物质气化，蒸气粒子流输送到基体表面，气态粒子在基体表面凝聚形核、生长成固态薄膜，组成薄膜的原子重排列或产生化学键合。
真空蒸发工艺对源物质加热方式包括电阻加热、电子束加热、感应加热、电弧加热及激光加热等方式。真空蒸发可以制备纯金属膜、合金膜与化合物膜，其优点是沉积速率高、真空度高、薄膜质量比较好；但也存在制备的薄膜致密度低、与基体的结合强度差等问题。
真空蒸发应用比较广泛，在包装材料表面蒸发Al薄膜是其最大的应用领域，另外，在制备光学薄膜、装饰薄膜及导电薄膜等领域也占有一定的地位。
3.3.2 溅射
溅射技术是用经过电场加速的带电离子轰击被溅射的靶电极，当离子能量合适时，入射离子在与靶面原子的碰撞过程中使后者被溅射出来；溅射出带有一定动能的原子沿一定的方向射向基体，在基体表面形成薄膜。
主要的溅射方法包括直流溅射、射频溅射、磁控溅射、离子束溅射、反应溅射等，这些方法和不同的偏压施加方式结合起来，也可以将几种方式结合起来，例如把射频溅射、磁控溅射和反应溅射结合起来构成反应射频测控溅射。
3.3.2.1 直流溅射
二极直流溅射是把被溅射材料作为阴极，相对于作为阳极的基体施加数千伏的电压。对系统抽至高真空后充入适当压力的惰性气体，在正负电极间的高压作用下，气体原子被大量电离；电离过程使Ar原子电离成Ar+和电子，带正电的Ar+被高压电场加速，高速飞向作为阴极的靶材，在与靶材撞击的过程中使大量靶材原子获得相当高的能量而脱离靶材的束缚，高能的靶材原子飞到基体表面形成薄膜。
二极直流溅射装置简单，适合溅射金属靶材和半导体靶材，但放电电压高，基体温升高、容易受到损伤，阴极靶电流较低，溅射速率较低，在高真空下不能溅射。为了避免二极直流溅射的缺点，人们在二极溅射装置中引入发热灯丝阴极，利用热电子发射增强溅射气体的电离，从而降低了溅射气体的压力和溅射电压，增大了放电电流并使其能够独立控制。
3.3.2.2 射频溅射
利用直流溅射方法沉积薄膜需要靶材具有良好的导电性，不适合用导电性较差的非金属靶材制备薄膜。如果在两电极之间施加一个交流电，当交流电的频率超过50kHz时，两极之间不断振荡运动的电子可以从高频电场中获得足够的能量，使气体分子电离，从而可以在比二极溅射所需气压低一个数量级的气压下溅射；另外，高频电场可经由其他阻抗形式耦合进入沉积室，摆脱电极是导体的限制。射频溅射不但可以溅射金属靶，还可以溅射介质靶。射频溅射多采用13.56MHz。
3.3.2.3 磁控溅射
为了提高二极溅射的溅射速率和减弱二次电子撞击基体发热的不利影响，在二极溅射的阴极靶面上建立一个环形的封闭磁场，平行于靶面的磁场分量和垂直于靶面的电场构成约束二次电子的电子捕集阱。从靶面产生的二次电子在阴极位降区被加速获得能量成为高能电子，当它们落入正交电磁场的电子捕集阱中时不能直接被阳极吸收，而是在正交电磁场中作回旋运动，使二次电子到达阳极前的行程大大增加，增加了与溅射气体的碰撞几率，提高了溅射电流和溅射速率。此外，磁控溅射装置的阳极在阴极附近，基体不在阳极上，这显著抑制了二次电子对基体的轰击发热。
常用的磁控溅射靶形式包括平面磁控溅射靶、圆柱面磁控溅射靶和S枪磁控溅射靶。最初的磁控溅射是把磁场封闭在靶面附近，工件附近的等离子体密度很低，对薄膜沉积的干预效应不明显。为了能够利用具有适当能量的高密度离子流轰击基体来改善薄膜的质量，开发了非平衡磁控溅射设备，其特征是通过增大杂散磁场把等离子体范围扩展到基体，利用离子轰击干涉薄膜沉积过程，改善了薄膜的性能。
3.3.2.4 反应溅射
利用化合物作为靶材可以实现溅射，但在有些情况下化合物的溅射过程中会发生分解，导致沉积的薄膜化学成分与靶材有较大差别。解决这个问题的一个方法是通过调整溅射室内的气体组成和压力，限制化合物分解过程。另外，可以在溅射气体中掺入适量的活性气体，在溅射沉积的同时发生化学反应生成特定的化合物，完成从溅射、反应到沉积过程，这样的溅射工艺称为反应溅射。
反应溅射制备的薄膜纯度高、成分可控性好，沉积温度低，对基体限制少，适合大面积、均匀镀膜和工业化生产；但在制备高阻值的介质薄膜时，如果反应气体压力过高会导致靶中毒、打弧及阳极消失等现象，使溅射过程不稳定，薄膜质量下降。为了避免这些不利影响，需要改变供电模式和反应气体的供气模式，可以选择的供电模式采用自动灭弧电源、非对称脉冲溅射电源和中频交流电源等；反应气体的供给模式包括栅网中隔分区供气、脉冲进气等。
3.3.2.5 中频磁控溅射
中频磁控溅射通常采用孪生靶结构并把交流电源接到两个靶上，当处于负半周期时，第一个靶作为阴极被正离子轰击溅射，而另外一个靶作为阳极；当处于正半周期时，第一个靶成为阳极，此时等离子体中电子被加速到达靶面，中和靶面绝缘部分累积的正电荷，而此时另外一个靶作为阴极被溅射。当交流电的频率达到一定值以后，两个靶互为阴阳极，可以消除打弧和阳极消失现象，保证了溅射过程的稳定性。常用的供电方式是对称供电、正弦波形、40kHz、带有自匹配网络的交流电源。
中频磁控溅射靶采用非平衡磁场，增强了等离子体对薄膜沉积过程的干预效应；通过采用优化的反应气体供给模式，可以进一步改进溅射过程的稳定性，是制备各种导电性较差的高性能薄膜的理想方法，已经开发出包括类金刚石（DLC）薄膜的多种功能薄膜。
DLC膜是含有sp2和sp3结合键的空间网状结构的非晶碳膜，具有许多与金刚石类似的性能，且沉积温度低、表面平整光滑、工艺比较成熟，在很多应用领域比金刚石薄膜更有优越性，目前被广泛应用于刀具、模具、精密耐磨件、扬声器、光盘、磁盘、光学增透及保护膜、场致发射平面显示器件、太阳能电池、医学等领域。
3.3.2.6 溅射镀膜的应用
溅射镀膜可以制备纯金属薄膜、合金薄膜及化合物薄膜等，被广泛应用于机械、电子工业、太阳能利用、光学、装饰、化工、军事、生物医学等领域。
3.3.3 离子镀
离子镀是在真空蒸发和溅射技术基础上发展起来的一种新型镀膜技术。离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离，在工作气体离子或被蒸发物质的离子轰击作用下，将蒸发物质或其反应物沉积在基体表面的过程。等离子体的活性降低了化合物的合成温度，离子轰击可以改善薄膜的致密度、组织结构和薄膜与基体的结合强度。
离子镀可以分为直流二极型离子镀、三极型及多阴极型离子镀、射频离子镀、空心阴极离子镀、热丝弧离子镀、真空阴极离子镀及磁控溅射离子镀等。
3.3.3.1 直流二极型离子镀
直流二极型离子镀在蒸发源和工件之间施加一个直流电压，工件为负极；利用两极之间的辉光放电使工作气体和蒸发物质电离，形成的离子被基体附近的阴极位降区加速，高速轰击基体表面干预薄膜的沉积。
3.3.3.2 三极型及多阴极型离子镀
直流二极型离子镀的离化率低，激发和维持辉光放电比较困难。为了克服这些不足，在蒸发源与基体之间加入了电子发射极和电子收集极，将高温灯丝发射的大量电子引入等离子体区，增加了与蒸发粒子的碰撞几率，提高了离化率；这样的离子镀工艺称为三极型离子镀。有时为了进一步提高离化率，在直流二极型离子镀设备中引入多个电子发射极，称为多阴极型离子镀。
3.3.3.3 射频离子镀
射频离子镀是通过在基体与蒸发源之间设置用于增强工作气体和蒸发物质离化的高频感应线圈，实现蒸发、离化和加速三个过程单独控制的离子镀工艺，此方法离化率高，可以在高真空下沉积，容易进行活性反应离子镀。
3.3.3.4 空心阴极离子镀
用高熔点金属钽（或钨）管作阴极，坩埚作阳极，在把设备抽至高真空后由钽管向真空室通氩气，开启引弧电源点燃气体，产生阴极辉光放电；由于空心阴极效应，空心钽管内电流密度很大，大量Ar+轰击钽管管壁使其温度上升到2000K以上，钽管发射大量热电子使辉光放电转变为弧光放电，高密度的电子轰击使坩埚中的材料蒸发。电子在向坩埚运动的过程中不断与氩气和蒸发物质碰撞使其电离，当在基体上施加一定的负偏压时，在薄膜的沉积过程中会有大量离子轰击基体表面。空心阴极离子镀离化率高、绕镀性好，可以用于金属薄膜、合金薄膜及化合物薄膜。
3.3.3.5 热丝弧离子镀
热丝弧离子镀设备的顶部安装热阴极离子枪室，热阴极由难熔金属丝制成，通电加热到高温发射出大量热电子，大量热电子与热阴极离子枪室内的氩气碰撞发生弧光放电，产生高密度的等离子体。在热阴极离子枪室与镀膜室下部设置一个相对热阴极带正电的辅助阳极或坩埚，离子枪室内等离子体的电子被引入镀膜室，在沉积空间形成稳定、高密度的低能电子束，起着蒸发源和离化源的作用。热丝弧离子镀的特点是一弧多用，热阴极离子枪既是蒸发源，又是蒸发物质的离化源、基体的加热源及轰击净化源，金属离化率高，等离子体密度高，薄膜质量好，适合沉积TiN、TiCN、TiAlN、类金刚石（DLC）、金刚石等薄膜。其中TiN薄膜是具有良好的硬度、韧性、化学稳定性组合，是最为成熟的防护薄膜体系，被广泛应用于建筑材料、装饰材料、工具材料、声学材料等多个领域。TiN薄膜的合金化、多层化可以进一步改善TiN薄膜的性能。
3.3.3.6 真空阴极电弧离子镀
真空阴极电弧离子镀利用阴极电弧使被镀膜材料直接蒸发并高度电离（今属粒子的离化率达到75%～95%），在工件偏压作用下，高度离化的粒子以较高的能量沉积在工件表面，生成固体薄膜。在沉积气氛中引入反应性气体可以进行活性反应离子镀，生成化合物薄膜。
真空阴极电弧沉积技术可制备各种金属膜、合金膜、化合物膜、多层膜和复合膜等，特别适用于刀具、模具、耐磨件的防护薄膜，另外，还适用于耐蚀、高档装饰涂层的制备，目前已经被广泛应用于国防、机械、化工、轻工、纺织、日用五金等各个领域。
3.3.3.7 磁控溅射离子镀
磁控溅射离子镀是将磁控溅射和离子镀结合起来的镀膜技术，与普通磁控溅射离子镀不同的是在基体上施加一个负偏压来调制到达基体表面的离子能量，既实现了对磁控靶的稳定溅射，又实现了高能靶材离子对薄膜沉积过程的干预。
磁控溅射离子镀可以制备金属膜、合金膜及化合物膜，在硬质薄膜、耐蚀薄膜、装饰薄膜、光学薄膜、微电子薄膜、医用薄膜等领域被广泛应用。
3.4 化学气相沉积
化学气相沉积是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子在固体表面的化学反应生成固态薄膜的过程。它是通过混合气体与基体表面发生相互作用，使混合气体中某些组分分解并在基体表面形成金属、合金或化合物薄膜。
从反应动力学角度分析，要实现沉积反应，在初始混合气体与固体表面作用和沉积反应的过程中，必须有一定的激活能量。根据激活方式的不同，化学气相沉积分为热化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积（PACVD）、激光辅助化学气相沉积（LCVD）、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）等。
热化学气相沉积是在一定温度条件下，利用混合气体与表面的相互作用生成薄膜，设备简单、可重复性好、绕镀性好、薄膜与基体的结合强度高，但沉积温度高，基体的选择受到限制，主要用于在硬质合金或陶瓷刀具上制备硬质薄膜。
PACVD是依靠等离子体的能量激活气体在固体表面的化学反应，在电子工业中获得了广泛应用，在刀具、模具及耐磨件表面的防护薄膜沉积方面的应用正在不断增加。
LCVD是利用激光诱导、促进化学气相沉积过程，它的沉积过程是激光与反应气体或基体表面发生相互作用的过程，在太阳能电池、集成电路、特殊的功能薄膜、光学薄膜、硬质薄膜及超硬薄膜等制备方面具有重要的应用。
用金属有机化合物代替无机化学气相反应先驱体可以显著降低化学气相反应温度。MOCVD能在低温沉积各种无机物材料，广泛应用于微波和光电子器件、先进的激光器等。
3.5 转化涂层技术
将铝合金材料作为阳极置入电解液中，通过电解可以在其表面形成转化膜，提高表面硬度和耐腐蚀性。经过硬质阳极氧化处理，铝合金表面可形成厚度30～50m和硬度约Hv500的膜层，具有优异抗蚀及耐磨性能、绝缘性、化学稳定性及吸附性。阳极氧化处理适用于缸套、活塞、齿轮、叶轮、导轨、轴承、模具工程构件，此外，还是很好的涂装底膜。
4 复合表面技术
单一的表面技术在实际应用上往往存在一定的局限，满足不了服役条件所需的更高性能要求，这需要将多种表面处理技术结合起来，扬长避短，显著改善工件的表面性能，这样的方法称为复合表面技术。例如为了改善气相沉积薄膜与基体的结合强度，通常在沉积薄膜前先对基体进行化学热处理，获得一层较厚的高硬度过渡层。将热喷涂与激光重熔结合起来，降低了涂层的内应力，改善了涂层的致密性和与基体的结合强度。将离子注入与蒸发或溅射技术结合起来发展了离子束辅助沉积，显著改善了薄膜的性能。
5 结语
作为改善工件性能有效而经济的手段，表面技术获得了迅速发展和广泛应用，目前已经开发出多种先进的表面技术和表面材料，为国民经济的发展作出了重要贡献。但是，随着工件服役条件的日益恶劣，传统的表面技术和表面材料难以满足工业界提出的日益苛刻的要求，这需要不断开发新型的表面技术和表面材料；从材料设计、表面技术设备及工艺、服役条件等多方面入手，把基体、表面、环境作为一个系统，将多种表面技术结合起来，进一步改善工件的表面性能。
参考文献
徐滨士，朱绍华等.1999.表面工程的理论与技术.北京：国防工业出版社
戴达煌，周克崧，袁镇海等.2004.现代材料表面技术科学.北京：冶金工业出版社
潘邻.2006.表面改性热处理技术与应用.北京：机械工业出版社
张通和，吴瑜光.2006.离子束表面工程技术与应用.北京：机械工业出版社
吴子健，吴朝军，曾克里，王全胜.2006.热喷涂技术与应用.北京：机械工业出版社
唐伟忠.1998.薄膜材料制备原理、技术及应用.北京：冶金工业出版社
王福贞，闻立时.1987.表面沉积技术.北京：机械工业出版社
Donald M Mattox.1998.Handbook of Physical Vapor Deposition（PVD）Processing.Park Ridge：Noyes Publications
中国真空学会薄膜专业委员会.2001.磁控溅射新技术
