1.2　表面工程技术的作用

①金属材料及其制品的腐蚀一般都是从材料表面、亚表面或因表面因素而引起的，它们带来的破坏和经济损失是十分惊人的。例如，仅腐蚀一项，据统计全世界钢产量的1/10由于腐蚀而损耗。2014年中国腐蚀总成本超过2万亿元（人民币），约占当年国内生产总值的3.34%，相当于每个中国人当年承担1555元的腐蚀成本。由于腐蚀具有隐蔽性、突发性等特点，不仅消耗资源、污染环境，还造成工业事故。例如2013年11月22日山东省青岛市黄岛区输油管道发生爆炸，造成62人遇难、136人受伤，直接经济损失达7.5亿元，该事故直接原因是输油管道与排水暗渠交汇处管道腐蚀减薄、管道破裂。腐蚀是世界各国面临的共同问题，每年腐蚀成本约占各国国内生产总值的3%～5%，大于自然灾害、各类事故损失的总和。

材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和破坏的现象。按腐蚀反应进行的方式分为化学腐蚀和电化学腐蚀。前者发生在非离子导体介质中；后者发生在具有离子导电性的介质中。按材料破坏特点分为全面腐蚀、局部腐蚀和应力作用下的腐蚀断裂。按腐蚀环境又分为微生物腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀和高温腐蚀等。通常，腐蚀控制的方法有：a.根据使用的环境，正确地选用金属材料或非金属材料；b.对产品进行合理的结构设计和工艺设计，减少产品在加工、装配、贮存等环节中的腐蚀；c.采用各种改善腐蚀环境的措施，如在封闭或循环的体系中使用缓蚀剂，以及脱气、除氧和脱盐等；d.采用电化学保护方法，包括阴极保护和阳极保护技术；e.施加保护涂层，包括金属涂层和非金属涂层。其中施加涂层保护是最常见的防腐技术之一。通过表面处理技术在工件表面施加涂层如采用电镀、涂装、热喷涂可隔绝腐蚀环境与基体的接触，在钢铁表面电镀锌、热浸镀锌还可以对基体进行电化学保护，延长材料的服役寿命。

另外，磨损及疲劳断裂等重要损伤造成的损失也非常巨大。而采用表面改性、涂覆、薄膜及复合处理等工艺技术，加强材料表面防护，提高材料表面性能，控制或防止表面损坏，可延长设备、工件的使用寿命，获得巨大的经济效益。

②表面技术不仅是现代制造技术的重要组成与基础工艺之一，同时又为信息技术、航天技术、生物工程等高新技术的发展提供技术支撑。诸如离子注入半导体掺杂已成为超大规模集成电路制造的核心工艺技术。手机上的集成电路、激光盘、电视机的屏幕、计算机内的集成块等均赖以表面改性、薄膜或涂覆技术才能实现。生物工程中髋关节的表面修补，用超高密度高分子聚乙烯上再镀钴铬合金，寿命达15～25年，用羟基磷灰石（简称HAP）粒子与金属Ni共沉积在不锈钢基体上，植入人体后具有良好的生物相容性。又如人造卫星的头部锥体，表面工作温度几千摄氏度，甚至10000℃，采用了隔热涂层、防火涂层和抗烧蚀涂层等复合保护基体金属，才能保证其正常运行。

③利用表面工程技术，使材料表面获得它本身没有而又希望具有的特殊性能，而且表层很薄，用材十分少，性价比高，节约材料和节省能源，减少环境污染，是实现材料可持续发展的重要措施。

④随着表面技术与科学的发展，表面工程的作用有了进一步扩展。根据需要可赋予材料及其制品具有绝缘、导电、阻燃、红外吸收及防辐射、吸收声波、吸声防噪、防沾污性等多种特殊功能。也可为高新技术及其制品的发展提供一系列新型表面材料，如金刚石薄膜、超导薄膜、纳米多层膜、纳米粉末、碳60、非晶态材料等。

⑤随着人们生活水平的提高及工程美学的发展，表面工程在金属及非金属制品表面装饰作用也更引人注目。