隨著科學(xué)技術(shù)的進步，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對工業(yè)設(shè)備及生活用品的制造質(zhì)量也發(fā)生了改變，要求產(chǎn)品不僅耐蝕、耐用，同時也要 （ 許）具有外觀潔凈、漂亮、賞心悅目，因此表面處理技術(shù)已在各種制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，表面處理技術(shù)始終為金屬材料保駕護航、增值增彩發(fā)揮著巨大的作用。

    隨著基礎(chǔ)工業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)、高效表面改性及涂層技術(shù)的需求向縱深延伸，國內(nèi)外在該領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科相互促進的局勢下，在諸如“熱化學(xué)表面改性”、“高能等離子體表面涂層”、“金剛石薄膜涂層技術(shù)”以及“表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測”等方面都有著突破的進展。為了全面了解表面處理技術(shù)的前世今生及發(fā)展方向，記者特邀請到中國腐蝕與防護學(xué)會副理事長、武漢大學(xué)林安教授做相關(guān)方面的精彩解讀。

    記者：您是表面處理技術(shù)領(lǐng)域的權(quán)威專家、學(xué)術(shù)帶頭人，請您談?wù)勥@一研究方向在國家經(jīng)濟建設(shè)中的重要作用和意義？

    林教授：表面工程是多學(xué)科交叉、綜合，多技術(shù)融合、集成的新興學(xué)科。表面工程通過原子沉積、分子組裝、顆粒噴涂、整體覆蓋和表面改性 , 制備了金屬和非金屬涂層。提升了材料性能、增加了材料功能、提高了材料價值，拓展了材料應(yīng)用領(lǐng)域，它除了能夠提供產(chǎn)品的裝飾性能外，還能以低成本方式制備出優(yōu)于本體材料性能、多于本體材料功能，更加適宜于服役環(huán)境要求的新表面材料和設(shè)備。表面工程是制造業(yè)必不可少工藝環(huán)節(jié) , 制造業(yè)越發(fā)達地區(qū)，表面工程產(chǎn)業(yè)就越發(fā)達，我國長三角地區(qū)、珠三角、環(huán)渤海、成渝（重慶）等地區(qū)就是我國表面行業(yè)發(fā)達地區(qū)。

    表面處理作為機械制造業(yè)的四大工藝之一應(yīng)用非常廣泛，不僅如此，由于需求推動和表面工程自身發(fā)展， 表面處理還大量的應(yīng)用電子、信息、通訊、航空航天和重大工程防護。我國是表面處理大國，全世界近 40% 的表面處理由中國完成，我國每年約數(shù)萬億元產(chǎn)值的產(chǎn)品需要進行表面處理，表面處理直接產(chǎn)值2萬億元，從業(yè)廠點、企業(yè)幾萬家，從業(yè)人員近百萬人。

    記者：表面處理技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)域有哪些關(guān)鍵性的技術(shù)，這些技術(shù)的研發(fā)進展、應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用現(xiàn)狀如何？

    林教授：表面處理的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在量上，也體現(xiàn)在質(zhì)上，先進表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，已成為先進制造技術(shù)的前沿技術(shù)和趕超國際先進水平的重要前沿陣地。不僅可為先進制造業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐，而且也可為傳統(tǒng)工業(yè)改造及升級換代提供技術(shù)支持。

    表面工程技術(shù)的應(yīng)用，從金屬材料擴展到非金屬材料，從無機材料的應(yīng)用擴展到有機高分子材料的應(yīng)用，從表面力學(xué)結(jié)構(gòu)性能的追求擴展到表面功能特性的實現(xiàn)，從非生命界擴展到生物醫(yī)藥工程，從宏觀擴展到介觀和微觀，從汽車船舶擴展到航空航天。

    從當代科技架構(gòu)分析，表面工程的研究和應(yīng)用已從傳統(tǒng)科學(xué)技術(shù)的第三層次滲透到包括航天、航空、新能源、新材料、環(huán)保等在內(nèi)的第二層次和包括三大前沿領(lǐng)域（信息技術(shù)（IT）、生物技術(shù)（BT）、納米科技（NT））的第一層次。基于多種表面處理技術(shù)應(yīng)用的復(fù)合表面技術(shù)、基于納米材料與技術(shù)表面工程應(yīng)用的納米表面工程技術(shù)得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。高能電子束、等離子體、激光等新技術(shù)已滲透到表面強化、表面功能化處理。基于新材料應(yīng)用的表面改性、表面強化成為表面處理技術(shù)設(shè)計加工的一種潮流。徐濱士院士等的研究代表我國表面工程方向。

    記者：在您的科研生涯中，您取得過許多豐碩的科研成果。請給我們分享一下這些成果和您印象深刻的科研攻關(guān)故事？并談?wù)勀母邢搿?/span>

    林教授：表面工程是一個系統(tǒng)、綜合的體系；表面工程的質(zhì)量不僅取決涂層材料，很大程度取決工藝，通俗的說“三分材料，七分涂裝”。講一個故事，我一個環(huán)保性品種的材料研究方面取得了一點進展，涂料按照一般綜合性能測試，被認為是一個好品種，可以用到很多地方，因此，我為自己高興一陣；一天，需要這個材料的一個老板來了，就開始談合作怎么用這個涂料；實際使用情況是，在較高速度涂覆條件下，要成膜均勻；涂裝之后，涂層厚度不能高；經(jīng)過熱處理之后，附著力要好；經(jīng)過反復(fù)討論，這個材料品種作為涂料通用性能很好，但在很多環(huán)境下，使用性能完全滿足不了涂裝的要求，那么只好重新設(shè)計新的涂料材料方案；說明涂料使用性能有時也決定了涂料品種的優(yōu)劣。

    有機涂層如此，那么金屬涂層會是怎樣？橋梁鋼結(jié)構(gòu)件需要重防護，一般長效防護打底涂層用熱噴涂金屬涂層，金屬涂層的防護性能取決涂層孔隙率多少，孔隙率多少與噴涂（金屬）材料和設(shè)備有關(guān)系，更與施工技術(shù)人員操作水平有關(guān)；我經(jīng)常作為專家參加橋梁用材方案的評審，對有家防護公司有較深的印象，他們用電弧噴涂的方法，控制孔隙率能低于（少于）5% 以下。有一次評審會之前，我有意看看他們施工過程，發(fā)現(xiàn)他們施工很有講究，從噴槍移動速度，噴涂方向到重疊寬幅都有規(guī)定，還有工間質(zhì)量檢查與審核；這個工藝過程層層把關(guān)；所以，這家公司在我國橋梁重防蝕涂層施工方面占比較高，聲譽較高。

    表面工程中涂層的使用與環(huán)境還有較大關(guān)聯(lián)性；“一帶一路”國家戰(zhàn)略的提出，為我們表面行業(yè)發(fā)展帶來新的機遇，很多新材料、新工藝隨著我國設(shè)備在一帶一路地區(qū)發(fā)揮作用；但我們要未雨綢繆，對于一帶一路沿線國家環(huán)境要有充分了解，否則會在設(shè)備防護方面犯錯誤；例如，與我們合作一家公司，前一段有設(shè)備通過海上運輸?shù)綎|南亞一個國家時，有一塊摩擦面防護方法不當，設(shè)備上岸檢查，出現(xiàn)銹蝕；這種現(xiàn)象帶來的經(jīng)濟損失是巨大的，社會影響也是不少。

    記者：您是《中國表面工程》、《材料保護》等編委，同時編、著了《功能性防腐涂料》《涂料工藝》等。請概括地談?wù)勀倪@些著作？并說說您的這些著作的中心思想和導(dǎo)向。

    林教授：表面工程技術(shù)從材料與涂層結(jié)構(gòu)來看，向環(huán)保型材料方向發(fā)展，替代有毒有害物質(zhì)是我們行業(yè)長期的任務(wù)；工程和設(shè)備對特殊的功能的需求，工藝和材料研究與生產(chǎn)對智能化需求也我們關(guān)注重點；表面工程的關(guān)鍵技術(shù)是如何通過新材料研究和涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)良施工手段實現(xiàn)工程和設(shè)備的性能要求，并用智能化技術(shù)使材料、設(shè)備表面處理技術(shù)達到工業(yè)產(chǎn)品預(yù)期的高度。

    記者：隨著“一帶一路”項目推進如火如荼的展開，國內(nèi)基礎(chǔ)工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，作為防腐蝕領(lǐng)域的權(quán)威專家，請您談?wù)剣鴥?nèi)涂層和表面處理技術(shù)領(lǐng)域未來的發(fā)展方向？

    林教授：傳統(tǒng)表面技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)進步而不斷創(chuàng)新。電弧噴涂方面，發(fā)展了高速電弧噴涂，使噴涂質(zhì)量大大提高。等離子噴涂方面，已研究出射頻感應(yīng)藕合式等離子噴涂、反應(yīng)等離子噴涂、用三陰極槍等離子噴槍噴涂及微等離子噴涂。電刷鍍方面研究出摩擦電噴鍍及復(fù)合電刷鍍技術(shù)。涂裝技術(shù)方面開發(fā)出了粉末涂料技術(shù)。粘結(jié)技術(shù)方面，開發(fā)了高性能環(huán)保型粘結(jié)技術(shù)、納米膠粘結(jié)技術(shù)、微膠囊技術(shù)。高能束應(yīng)用方面發(fā)展了激光或電子束表面熔覆、表面淬火、表面合金化、表面熔凝等技術(shù)。離子注入方面，繼強流氮離子注入技術(shù)之后，又研究出強流金屬離子注入技術(shù)金屬等離子體浸沒注入技術(shù)。解決產(chǎn)品表面工程問題時，新興表面技術(shù)與傳統(tǒng)表面技術(shù)相互補充，為表面工程工作者提供了寬廣選擇余地。

    國內(nèi)涂層和表面處理技術(shù)領(lǐng)域未來應(yīng)會向如下幾個方面來發(fā)展：

    復(fù)合表面技術(shù)迅速崛起

    單一表面技術(shù)發(fā)展同時，綜合運用兩種或多種表面技術(shù)復(fù)合表面技術(shù)有了迅速發(fā)展。復(fù)合表面技術(shù)通過多種工藝或技術(shù)協(xié)同效應(yīng)使工件材料表面體系技術(shù)指標、可靠性、壽命、質(zhì)量經(jīng)濟性等方面獲得最佳效果，克服了單一表面技術(shù)存局限性，解決了一系列工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)高新技術(shù)發(fā)展特殊技術(shù)問題。強調(diào)多種表面工程技術(shù)復(fù)合，表面工程重要特色之一。

    開發(fā)多種功能涂層

    表面工程大量任務(wù)使零件、構(gòu)件表面延緩腐蝕、減少磨損、延長疲勞壽命。隨著工業(yè)發(fā)展，治理這3 種失效之外提出了許多特殊表面功能要求。例如艦船上甲板需要有防滑涂層，現(xiàn)代裝備需要有隱身涂層，軍隊官兵需要防激光致盲鍍膜眼鏡，太陽能取暖發(fā)電設(shè)備需要高效吸熱涂層光電轉(zhuǎn)換涂層，錄音機需要有磁記錄鍍膜、不沾鍋需要有氟樹脂涂層、建筑業(yè)玻璃幕墻需要有陽光控制膜等等。制備功能涂層方面，表面工程也可大顯身手，做出自己貢獻。

    研究開發(fā)新型涂層材料

    表面涂層材料表面技術(shù)解決工程問題重要物質(zhì)基礎(chǔ)。當前發(fā)展涂層新材料，有些單獨配制或熔煉而成，有些則表面技術(shù)加工過程形成，后一類涂層材料誕生，進一步顯示了表面工程特殊功能。

    擴展表面工程應(yīng)用領(lǐng)域

    表面工程已經(jīng)在機械產(chǎn)品、信息產(chǎn)品、家電產(chǎn)品建筑裝飾獲得富有成效應(yīng)用。但其深度廣度仍很不夠，不了解不應(yīng)用表面工程單位產(chǎn)品仍很普遍。

    表面工程生物工程延伸已引起了人們注意，前景十分廣闊。如髖關(guān)節(jié)表面修補，最常用復(fù)合材料超高密度高分子聚乙烯上再鍍鈷鉻合金，使用壽命可達 15 ～ 25 年，近些年又發(fā)展了羥基磷灰石（簡稱HAP）材料，它一種重要生物活性材料，與骨骼、牙齒無機成分極為相似，具有良好生物相容性，埋入人體后易與新生骨結(jié)合。但 HAP 材料脆性大，有學(xué)者就用表面工程技術(shù)使 HAP 粒子與金屬 Ni 共沉積不銹鋼基體上，實現(xiàn)了牢固結(jié)合。

    隨著專業(yè)化生產(chǎn)方式變革人們環(huán)保意識增強，現(xiàn)呼吁表面處理向原材料制造業(yè)轉(zhuǎn)移，這也一個重要動向。

    為國家重大工程建設(shè)服務(wù)

    新型軍用飛機研制過程，先進膠粘技術(shù)、特種熱處理技術(shù)、表面改性技術(shù)、薄膜技術(shù)以及涂層技術(shù)都發(fā)揮了重要作用。吸波材料研制成功為裝備隱形提供了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

    納米表面工程技術(shù)正形成

    近年來納米材料技術(shù)正以令人吃驚速度迅猛發(fā)展。迄今研究以納米粉末制作為主，但越來越倍受關(guān)注納米材料結(jié)構(gòu)化問題。眾所周知，特殊表面性能納米材料重要獨特性能之一。表面工程無論工藝方法應(yīng)用領(lǐng)域方面都與納米材料技術(shù)有著不可分割密切聯(lián)系。可以說表面工程促進納米技術(shù)，特別納米材料結(jié)構(gòu)化發(fā)展主力軍之一。

    促進再制造工程發(fā)展

    表面工程是再制造關(guān)鍵之一，起著基礎(chǔ)性作用。可以說沒有表面工程，實現(xiàn)不了再制造。

    機械設(shè)備經(jīng)長期使用出現(xiàn)功耗增大、振動加劇、嚴重泄漏、維修費用過高，一般應(yīng)該列為報廢。這些現(xiàn)象發(fā)生都零件磨損、腐蝕、變形、老化，甚至出現(xiàn)裂紋這些失效結(jié)果所造成。磨損零件表面發(fā)生，腐蝕從零件表面開始，疲勞裂紋由表面向內(nèi)延伸，老化零件表面與介質(zhì)反應(yīng)結(jié)果，即使變形，也表現(xiàn)為表面相對位置錯移。所以“癥結(jié)”都表面問題。對這些問題，表面工程可以大顯身手。

    向自動化、智能化方向邁進

    表面處理時，自動化程度最高汽車行業(yè)微電子行業(yè)。隨著機器人自動控制技術(shù)發(fā)展，其他表面技術(shù)施工（如熱噴涂）實現(xiàn)自動化智能化已為期不遠。

    降低對環(huán)保負面效應(yīng)

    從宏觀上講，表面工程對節(jié)能、節(jié)材、環(huán)境保護有重大效能，但對具體表面技術(shù)，如涂裝、電鍍、熱處理等均有“三廢”排放問題，仍會造成一定程度污染。因此，表面工程工作者降低對環(huán)保負面效應(yīng)方面，仍任重而艱巨。

    后記

    有表面的地方就離不開表面處理技術(shù)。在這日新月異的時代，唯有找準時代的脈搏前進和努力，才能跟上時代的步伐。表面處理技術(shù)作為國際性的關(guān)鍵技術(shù)之一，以其高度的實用性和顯著的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的特點在制造業(yè)、維修業(yè)中占領(lǐng)了日益增長的市場，在航空航天、電子、汽車、能源、石油化工、礦山等工業(yè)部門得到了越來越廣泛的應(yīng)用。表面處理技術(shù)的發(fā)展沒有止境，我們相信未來會有更加環(huán)保、性能更佳、成本更低、更加便捷的表面處理技術(shù)誕生！

    ●  人物簡介

    林安，博士，教授。1978.2月-1982.2月武漢大學(xué)化學(xué)系高分子專業(yè)學(xué)士畢業(yè)，學(xué)士。1982.9月-1985.7月中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所高分子專業(yè)研究生畢業(yè)，碩士學(xué)位 1990.10 月－ 1991.10 月日本神戶大學(xué)工學(xué)部進修，訪問學(xué)者。2004.7-2011.5 武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)，博士學(xué)位。1985.7 ～ 2003.7 原機械工業(yè)部武漢材料保護研究工作，所長 , 研究員。主持國家“七五攻關(guān)項目”、參加“八五攻關(guān)項目”曾獲省部級科技進步二等獎、三等獎。獲國務(wù)院有關(guān)部委表彰。2003.8—2017.09 武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境工程系工作，教授，博士生導(dǎo)師，參加國家自然科學(xué)基金重大項目、國家科技部 863 項目、國家電網(wǎng)等項目研究。2017.10——上海工程技術(shù)大學(xué)，兼職教授。兼任社會職務(wù)：國際表面精飾聯(lián)盟副主席、中國腐蝕與防護學(xué)會副理事長、中國機械工程學(xué)會特邀理事，中國表面工程協(xié)會副理事長兼任科技委主任、環(huán)保部外經(jīng)中心專家；湖北省船舶與海洋工程領(lǐng)域?qū)＜摇⒃挝錆h大學(xué)學(xué)術(shù)委員會委員、《中國表面工程》、《裝備環(huán)境工程》等編委。著有《功能性防腐涂料及應(yīng)用》等。