表面工程技术在工程机械中的应用
12级材控2班
程明龙（1210121078）
［摘要］介绍了表面工程技术的作用、内容，讨论了表面工程技术在工程机械中的4类主要作用，分析了涂装、磷化、电镀、抛丸、热处理等表面工程技术在工程机械行业中的应用现状，指出了这些技术在未来的发展趋势。
［关键词］表面工程；涂装；强化；热处理；表面处理
近年来，表面工程技术取得了快速的发展，表面处理已经成为各项工程设计的一项主要内容。在机械制造中，通过对材料或产品的表面进行一定处理，不仅可以提高性能和质量，如耐蚀性、耐磨性、抗氧化性等，确保产品安全可靠、延长寿命，还可以美化外观，提高产品附加值和市场竞争力。在工程机械行业中，表面工程技术得到了广泛的应用，为提高工程机械产品的性能、质量和改善外观起到了重要的作用。
1 表面工程概述
1.1表面工程的定义
表面工程是将材料表面与基体作为一个系统进行设计，利用表面改性技术、薄膜技术和涂镀层技术，使材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程［1］。它包括涂镀层材料与工艺、施涂与检测设备、表面组成与结构分析技术、表面性能测试技术、检测方法、标准评价、质量保证与工艺过程控制等为制造新型表面和表面层而形成工程化、规模化的成套技术。总之，在材料或产品表面所获得的与基体本身在性能上存在差异的表层的技术都属于表面工程。
1.2表面工程的作用
表面工程以最经济和最有效的方法改变材料表面及近表面区的形态、化学成分和组织结构，或分，从而改变其性能。主要包括化学热处理、阳极氧化、表面合金化和离子注入等。
（3）表面处理技术。是通过加热或机械处理，在不改变材料表层化学成分的情况下，使其结构发生变化，从而改变性能。常用的表面处理技术包括表面淬火、激光重熔和喷丸等。 2 表面工程技术在工程机械中的作用
2.1 防锈保护
工程机械的零部件绝大多数为金属材质，而设备基本上都在室外露天作业，裸露的金属很容易发生腐蚀。因此，工程机械的零部件及整机制造、使用都需要一定防锈保护，需要应用电镀、涂装等表面工程技术。阻断金属与大气和水分直接接触是防止金属发生腐蚀的前提，而表面工程中的涂镀技术正是通过在工程机械零部件或整机表面形成一层牢固附着于金属零部件表面的金属镀层或有机高分子涂层，隔离水分和空气，从而起到防锈保护的 作用。2.2 外观装饰
随着工程机械的不断发展和用户对产品要求的提高，产品的外观造型不断改善，并且成为产品市场竞争的主要因素之一。外观造型的改善一方面在于产品整体造型的改进设计，另一方面在于先进表面工程技术的应用。电镀、涂装不仅对工程机械设备起到防护作用，还有十分明显和重要的装饰作用，赋予产品丰富多彩的外观，使工程机械产品在色彩、色调上更宜人。2.3 表面强化
工程机械结构复杂、零件种类繁多，一些零件不仅要求具有足够的刚度和韧性，还要求表面具有足够的硬度和耐磨性，如齿轮齿面、传动轴配合面等，都要求较高的表面硬度和较好的耐磨性。表面热处理是最常采用的工艺技术，另外，抛丸用作金属零件的表面强化。
2.4 零件修复
表面工程技术除了在工程机械的制造过程起到多方面的作用，还能在工程机械使用过程中对受损零部件进行修复和报废工程机械的再制造［3-5］，延长工程机械的使用寿命，提高其利用价值，降低资泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。
.2 化学处理技术
化学表面处理技术广泛用于工程机械的各类零部件，主要是作为涂装的前处理、防锈前处理及最终防锈、装饰处理。
涂装前处理主要采用磷化，在钢铁零件表面生成的磷化膜能提高涂层与工件表面之间的附着力，因而成为涂装主要的前处理工序，尤其对电泳涂装，磷化前处理必不可少［11，12］。另外，抛丸容易导致薄板类零件工件变形，因而也只能采用磷化处理。随着工程机械需求量的增加和产能的扩大，工程机械行业近年来建成了多条水平较高的专业磷化生产线，有力地推动了工程机械涂装质量的提高。磷化产生的废液对环境有一定的污染，环保处理成本也较高，因此许多企业都在积极探索无磷及其它环保的磷化替代工艺［13，14］。
在工程机械中，磷化除了作为涂装前处理外，还作为防锈前处理工序广泛应用。液压系统的管路有橡胶软管和金属硬管，为了保证液压系统的清洁度要求硬管中不能有锈蚀和杂物，因此硬管需采用磷化处理。在酸洗去除管内锈蚀后进行磷化，使硬管内壁生成一层多孔的磷化膜，然后涂油进行防护，避免硬管内壁再次锈蚀而影响液压系统。
除了磷化，用于工程机械防锈的化学处理还有电镀和发黑处理。发黑处理在工程机械中的应用相对较少，主要是一些螺栓、螺母等标准件和液压阀等，而电镀技术应用较多。螺栓、螺母、垫圈等标准件及液压软管接头、阀座等液压附件都广泛采用电镀技术，镀层以锌为主，以防止这些零件在生产及使用过程中发生锈蚀。电镀的另一目的是提高表面耐磨性，如液压系统的油缸活塞杆、销轴、套筒等，液压缸活塞杆表面一般采用镀铬处理。金属镀层外观光亮、光滑，在起到防锈保护的同时，对产品表面起到了良好的装饰作用。 ［参考文献］［1］ 李金桂. 《现代表面工程设计手册》［M ］. 北京：
机械工业出版社，2001.
［2］ 徐滨士. 《论表面工程》［C ］. 全国第二届表面工程
学术研讨会论文集，1991，（11）：1-6.
［3］ 曹启荣. 工程机械轴、孔零件的微量修复［J ］. 工程
机械与维修，1996，（1）：40.
［4］
任雨松. 电刷镀新技术及其在机械工程中的应用［J ］. 南通大学学报（自然科学版），2005，
（2）：49-52.
［5］ 徐滨士. 表面工程的进展与再制造工程［J ］. 同济大
学学报（自然科学版），2001，（9）：1085-1091. ［6］ 张瑞，王春英. 工程机械零部件面漆化措施［J ］. 电
镀与精饰，2006，（3）：35-37. ［7］ 张阳，李俊峰，王莉娟. 工程机械行业结构件涂装线 的设计［J ］. 电镀与精饰，2005，（7）：35-37. ［8］ 张晓成. 工程机械薄板件涂装前处理工艺［J ］. 工程
机械，1998，（5）：30，43.
［9］ 王国安，陈言光，李国强. 粉末涂装技术在工程机械
的应用［J ］. 装备制造技术，2009，（11）. ［10］ 杨学淳. 工程机械驾驶室涂装工艺探讨［J ］. 涂料
工业，2008，（12）：66-67.
［11］ 胡标辉，杨林. 工程机械覆盖件涂装工艺的探讨
［J ］. 工程机械，2006，（12）：52-56.
［12］ 王会华，哈向军. 工程机械薄板件酸洗磷化工艺
［J ］. 工程机械，2001，（3）：40-42.
［13］ 邱佐群. 有前景的可取代磷化处理的硅烷处理技术
［J ］. 表面工程资讯，2009，（4）：8-9. ［14］ 王锡春. 硅烷在涂装前处理工艺中的神奇应用
［J ］. 上海涂料，2010，（3）：24-28.
表面工程技术在工程机械中的应用
12级材控2班
程明龙（1210121078）
［摘要］介绍了表面工程技术的作用、内容，讨论了表面工程技术在工程机械中的4类主要作用，分析了涂装、磷化、电镀、抛丸、热处理等表面工程技术在工程机械行业中的应用现状，指出了这些技术在未来的发展趋势。
［关键词］表面工程；涂装；强化；热处理；表面处理
近年来，表面工程技术取得了快速的发展，表面处理已经成为各项工程设计的一项主要内容。在机械制造中，通过对材料或产品的表面进行一定处理，不仅可以提高性能和质量，如耐蚀性、耐磨性、抗氧化性等，确保产品安全可靠、延长寿命，还可以美化外观，提高产品附加值和市场竞争力。在工程机械行业中，表面工程技术得到了广泛的应用，为提高工程机械产品的性能、质量和改善外观起到了重要的作用。
1 表面工程概述
1.1表面工程的定义
表面工程是将材料表面与基体作为一个系统进行设计，利用表面改性技术、薄膜技术和涂镀层技术，使材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程［1］。它包括涂镀层材料与工艺、施涂与检测设备、表面组成与结构分析技术、表面性能测试技术、检测方法、标准评价、质量保证与工艺过程控制等为制造新型表面和表面层而形成工程化、规模化的成套技术。总之，在材料或产品表面所获得的与基体本身在性能上存在差异的表层的技术都属于表面工程。
1.2表面工程的作用
表面工程以最经济和最有效的方法改变材料表面及近表面区的形态、化学成分和组织结构，或分，从而改变其性能。主要包括化学热处理、阳极氧化、表面合金化和离子注入等。
（3）表面处理技术。是通过加热或机械处理，在不改变材料表层化学成分的情况下，使其结构发生变化，从而改变性能。常用的表面处理技术包括表面淬火、激光重熔和喷丸等。 2 表面工程技术在工程机械中的作用
2.1 防锈保护
工程机械的零部件绝大多数为金属材质，而设备基本上都在室外露天作业，裸露的金属很容易发生腐蚀。因此，工程机械的零部件及整机制造、使用都需要一定防锈保护，需要应用电镀、涂装等表面工程技术。阻断金属与大气和水分直接接触是防止金属发生腐蚀的前提，而表面工程中的涂镀技术正是通过在工程机械零部件或整机表面形成一层牢固附着于金属零部件表面的金属镀层或有机高分子涂层，隔离水分和空气，从而起到防锈保护的 作用。2.2 外观装饰
随着工程机械的不断发展和用户对产品要求的提高，产品的外观造型不断改善，并且成为产品市场竞争的主要因素之一。外观造型的改善一方面在于产品整体造型的改进设计，另一方面在于先进表面工程技术的应用。电镀、涂装不仅对工程机械设备起到防护作用，还有十分明显和重要的装饰作用，赋予产品丰富多彩的外观，使工程机械产品在色彩、色调上更宜人。2.3 表面强化
工程机械结构复杂、零件种类繁多，一些零件不仅要求具有足够的刚度和韧性，还要求表面具有足够的硬度和耐磨性，如齿轮齿面、传动轴配合面等，都要求较高的表面硬度和较好的耐磨性。表面热处理是最常采用的工艺技术，另外，抛丸用作金属零件的表面强化。
2.4 零件修复
表面工程技术除了在工程机械的制造过程起到多方面的作用，还能在工程机械使用过程中对受损零部件进行修复和报废工程机械的再制造［3-5］，延长工程机械的使用寿命，提高其利用价值，降低资泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。泳涂装及溶剂型涂料涂装的比较。影响电泳涂装、粉末涂装在工程机械大范围推广的主要原因是：工程机械结构件主要为厚板件，且外型尺寸较大，导致涂层烘干能耗成本较高，且设备投资巨大。如果能在涂层干燥工艺上得到突破，在生产规模上实现专业化涂装生产，必将推动涂装技术的进步和电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的普遍应用。
.2 化学处理技术
化学表面处理技术广泛用于工程机械的各类零部件，主要是作为涂装的前处理、防锈前处理及最终防锈、装饰处理。
涂装前处理主要采用磷化，在钢铁零件表面生成的磷化膜能提高涂层与工件表面之间的附着力，因而成为涂装主要的前处理工序，尤其对电泳涂装，磷化前处理必不可少［11，12］。另外，抛丸容易导致薄板类零件工件变形，因而也只能采用磷化处理。随着工程机械需求量的增加和产能的扩大，工程机械行业近年来建成了多条水平较高的专业磷化生产线，有力地推动了工程机械涂装质量的提高。磷化产生的废液对环境有一定的污染，环保处理成本也较高，因此许多企业都在积极探索无磷及其它环保的磷化替代工艺［13，14］。
在工程机械中，磷化除了作为涂装前处理外，还作为防锈前处理工序广泛应用。液压系统的管路有橡胶软管和金属硬管，为了保证液压系统的清洁度要求硬管中不能有锈蚀和杂物，因此硬管需采用磷化处理。在酸洗去除管内锈蚀后进行磷化，使硬管内壁生成一层多孔的磷化膜，然后涂油进行防护，避免硬管内壁再次锈蚀而影响液压系统。
除了磷化，用于工程机械防锈的化学处理还有电镀和发黑处理。发黑处理在工程机械中的应用相对较少，主要是一些螺栓、螺母等标准件和液压阀等，而电镀技术应用较多。螺栓、螺母、垫圈等标准件及液压软管接头、阀座等液压附件都广泛采用电镀技术，镀层以锌为主，以防止这些零件在生产及使用过程中发生锈蚀。电镀的另一目的是提高表面耐磨性，如液压系统的油缸活塞杆、销轴、套筒等，液压缸活塞杆表面一般采用镀铬处理。金属镀层外观光亮、光滑，在起到防锈保护的同时，对产品表面起到了良好的装饰作用。 ［参考文献］［1］ 李金桂. 《现代表面工程设计手册》［M ］. 北京：
机械工业出版社，2001.
［2］ 徐滨士. 《论表面工程》［C ］. 全国第二届表面工程
学术研讨会论文集，1991，（11）：1-6.
［3］ 曹启荣. 工程机械轴、孔零件的微量修复［J ］. 工程
机械与维修，1996，（1）：40.
［4］
任雨松. 电刷镀新技术及其在机械工程中的应用［J ］. 南通大学学报（自然科学版），2005，
（2）：49-52.
［5］ 徐滨士. 表面工程的进展与再制造工程［J ］. 同济大
学学报（自然科学版），2001，（9）：1085-1091. ［6］ 张瑞，王春英. 工程机械零部件面漆化措施［J ］. 电
镀与精饰，2006，（3）：35-37. ［7］ 张阳，李俊峰，王莉娟. 工程机械行业结构件涂装线 的设计［J ］. 电镀与精饰，2005，（7）：35-37. ［8］ 张晓成. 工程机械薄板件涂装前处理工艺［J ］. 工程
机械，1998，（5）：30，43.
［9］ 王国安，陈言光，李国强. 粉末涂装技术在工程机械
的应用［J ］. 装备制造技术，2009，（11）. ［10］ 杨学淳. 工程机械驾驶室涂装工艺探讨［J ］. 涂料
工业，2008，（12）：66-67.
［11］ 胡标辉，杨林. 工程机械覆盖件涂装工艺的探讨
［J ］. 工程机械，2006，（12）：52-56.
［12］ 王会华，哈向军. 工程机械薄板件酸洗磷化工艺
［J ］. 工程机械，2001，（3）：40-42.
［13］ 邱佐群. 有前景的可取代磷化处理的硅烷处理技术
［J ］. 表面工程资讯，2009，（4）：8-9. ［14］ 王锡春. 硅烷在涂装前处理工艺中的神奇应用
［J ］. 上海涂料，2010，（3）：24-28.