隨著科學技術的進步，工業生產的發展和人民生活水平的提高，人們對工業設備及生活用品的制造質量也發生了改變，要求產品不僅耐蝕、耐用，同時也要 （ 許）具有外觀潔凈、漂亮、賞心悅目，因此表面處理技術已在各種制造業中得到了廣泛的應用，表面處理技術始終為金屬材料保駕護航、增值增彩發揮著巨大的作用。

    隨著基礎工業及高新技術產品的發展，對優質、高效表面改性及涂層技術的需求向縱深延伸，國內外在該領域與相關學科相互促進的局勢下，在諸如“熱化學表面改性”、“高能等離子體表面涂層”、“金剛石薄膜涂層技術”以及“表面改性與涂層工藝模擬和性能預測”等方面都有著突破的進展。為了全面了解表面處理技術的前世今生及發展方向，記者特邀請到中國腐蝕與防護學會副理事長、武漢大學林安教授做相關方面的精彩解讀。

    記者：您是表面處理技術領域的權威專家、學術帶頭人，請您談談這一研究方向在國家經濟建設中的重要作用和意義？

    林教授：表面工程是多學科交叉、綜合，多技術融合、集成的新興學科。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，拓展了材料應用領域，它除了能夠提供產品的裝飾性能外，還能以低成本方式制備出優于本體材料性能、多于本體材料功能，更加適宜于服役環境要求的新表面材料和設備。表面工程是制造業必不可少工藝環節 , 制造業越發達地區，表面工程產業就越發達，我國長三角地區、珠三角、環渤海、成渝（重慶）等地區就是我國表面行業發達地區。

    表面處理作為機械制造業的四大工藝之一應用非常廣泛，不僅如此，由于需求推動和表面工程自身發展， 表面處理還大量的應用電子、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，我國每年約數萬億元產值的產品需要進行表面處理，表面處理直接產值2萬億元，從業廠點、企業幾萬家，從業人員近百萬人。

    記者：表面處理技術領域領域有哪些關鍵性的技術，這些技術的研發進展、應用領域和應用現狀如何？

    林教授：表面處理的優勢不僅體現在量上，也體現在質上，先進表面工程技術作為現代工業發展的關鍵技術之一，已成為先進制造技術的前沿技術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發展提供技術支撐，而且也可為傳統工業改造及升級換代提供技術支持。

    表面工程技術的應用，從金屬材料擴展到非金屬材料，從無機材料的應用擴展到有機高分子材料的應用，從表面力學結構性能的追求擴展到表面功能特性的實現，從非生命界擴展到生物醫藥工程，從宏觀擴展到介觀和微觀，從汽車船舶擴展到航空航天。

    從當代科技架構分析，表面工程的研究和應用已從傳統科學技術的第三層次滲透到包括航天、航空、新能源、新材料、環保等在內的第二層次和包括三大前沿領域（信息技術（IT）、生物技術（BT）、納米科技（NT））的第一層次。基于多種表面處理技術應用的復合表面技術、基于納米材料與技術表面工程應用的納米表面工程技術得到快速發展和廣泛應用。高能電子束、等離子體、激光等新技術已滲透到表面強化、表面功能化處理。基于新材料應用的表面改性、表面強化成為表面處理技術設計加工的一種潮流。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故事？并談談您的感想。

    林教授：表面工程是一個系統、綜合的體系；表面工程的質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；經過熱處理之后，附著力要好；經過反復討論，這個材料品種作為涂料通用性能很好，但在很多環境下，使用性能完全滿足不了涂裝的要求，那么只好重新設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劣。

    有機涂層如此，那么金屬涂層會是怎樣？橋梁鋼結構件需要重防護，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）材料和設備有關系，更與施工技術人員操作水平有關；我經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，發現他們施工很有講究，從噴槍移動速度，噴涂方向到重疊寬幅都有規定，還有工間質量檢查與審核；這個工藝過程層層把關；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境還有較大關聯性；“一帶一路”國家戰略的提出，為我們表面行業發展帶來新的機遇，很多新材料、新工藝隨著我國設備在一帶一路地區發揮作用；但我們要未雨綢繆，對于一帶一路沿線國家環境要有充分了解，否則會在設備防護方面犯錯誤；例如，與我們合作一家公司，前一段有設備通過海上運輸到東南亞一個國家時，有一塊摩擦面防護方法不當，設備上岸檢查，出現銹蝕；這種現象帶來的經濟損失是巨大的，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。請概括地談談您的這些著作？并說說您的這些著作的中心思想和導向。

    林教授：表面工程技術從材料與涂層結構來看，向環保型材料方向發展，替代有毒有害物質是我們行業長期的任務；工程和設備對特殊的功能的需求，工藝和材料研究與生產對智能化需求也我們關注重點；表面工程的關鍵技術是如何通過新材料研究和涂層結構設計、優良施工手段實現工程和設備的性能要求，并用智能化技術使材料、設備表面處理技術達到工業產品預期的高度。

    記者：隨著“一帶一路”項目推進如火如荼的展開，國內基礎工程建設的蓬勃發展，作為防腐蝕領域的權威專家，請您談談國內涂層和表面處理技術領域未來的發展方向？

    林教授：傳統表面技術，隨著科學技術進步而不斷創新。電弧噴涂方面，發展了高速電弧噴涂，使噴涂質量大大提高。等離子噴涂方面，已研究出射頻感應藕合式等離子噴涂、反應等離子噴涂、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合電刷鍍技術。涂裝技術方面開發出了粉末涂料技術。粘結技術方面，開發了高性能環保型粘結技術、納米膠粘結技術、微膠囊技術。高能束應用方面發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。離子注入方面，繼強流氮離子注入技術之后，又研究出強流金屬離子注入技術金屬等離子體浸沒注入技術。解決產品表面工程問題時，新興表面技術與傳統表面技術相互補充，為表面工程工作者提供了寬廣選擇余地。

    國內涂層和表面處理技術領域未來應會向如下幾個方面來發展：

    復合表面技術迅速崛起

    單一表面技術發展同時，綜合運用兩種或多種表面技術復合表面技術有了迅速發展。復合表面技術通過多種工藝或技術協同效應使工件材料表面體系技術指標、可靠性、壽命、質量經濟性等方面獲得最佳效果，克服了單一表面技術存局限性，解決了一系列工業關鍵技術高新技術發展特殊技術問題。強調多種表面工程技術復合，表面工程重要特色之一。

    開發多種功能涂層

    表面工程大量任務使零件、構件表面延緩腐蝕、減少磨損、延長疲勞壽命。隨著工業發展，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，太陽能取暖發電設備需要高效吸熱涂層光電轉換涂層，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。

    研究開發新型涂層材料

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

    擴展表面工程應用領域

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

    表面工程生物工程延伸已引起了人們注意，前景十分廣闊。如髖關節表面修補，最常用復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合。但 HAP 材料脆性大，有學者就用表面工程技術使 HAP 粒子與金屬 Ni 共沉積不銹鋼基體上，實現了牢固結合。

    隨著專業化生產方式變革人們環保意識增強，現呼吁表面處理向原材料制造業轉移，這也一個重要動向。

    為國家重大工程建設服務

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

    納米表面工程技術正形成

    近年來納米材料技術正以令人吃驚速度迅猛發展。迄今研究以納米粉末制作為主，但越來越倍受關注納米材料結構化問題。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用領域方面都與納米材料技術有著不可分割密切聯系。可以說表面工程促進納米技術，特別納米材料結構化發展主力軍之一。

    促進再制造工程發展

    表面工程是再制造關鍵之一，起著基礎性作用。可以說沒有表面工程，實現不了再制造。

    機械設備經長期使用出現功耗增大、振動加劇、嚴重泄漏、維修費用過高，一般應該列為報廢。這些現象發生都零件磨損、腐蝕、變形、老化，甚至出現裂紋這些失效結果所造成。磨損零件表面發生，腐蝕從零件表面開始，疲勞裂紋由表面向內延伸，老化零件表面與介質反應結果，即使變形，也表現為表面相對位置錯移。所以“癥結”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微電子行業。隨著機器人自動控制技術發展，其他表面技術施工（如熱噴涂）實現自動化智能化已為期不遠。

    降低對環保負面效應

    從宏觀上講，表面工程對節能、節材、環境保護有重大效能，但對具體表面技術，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保負面效應方面，仍任重而艱巨。

    后記

    有表面的地方就離不開表面處理技術。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。表面處理技術作為國際性的關鍵技術之一，以其高度的實用性和顯著的優質、高效、低耗的特點在制造業、維修業中占領了日益增長的市場，在航空航天、電子、汽車、能源、石油化工、礦山等工業部門得到了越來越廣泛的應用。表面處理技術的發展沒有止境，我們相信未來會有更加環保、性能更佳、成本更低、更加便捷的表面處理技術誕生！

    ●  人物簡介

    林安，博士，教授。1978.2月-1982.2月武漢大學化學系高分子專業學士畢業，學士。1982.9月-1985.7月中國科學院長春應用化學研究所高分子專業研究生畢業，碩士學位 1990.10 月－ 1991.10 月日本神戶大學工學部進修，訪問學者。2004.7-2011.5 武漢大學資源與環境科學學院環境科學專業，博士學位。1985.7 ～ 2003.7 原機械工業部武漢材料保護研究工作，所長 , 研究員。主持國家“七五攻關項目”、參加“八五攻關項目”曾獲省部級科技進步二等獎、三等獎。獲國務院有關部委表彰。2003.8—2017.09 武漢大學資源與環境科學學院環境工程系工作，教授，博士生導師，參加國家自然科學基金重大項目、國家科技部 863 項目、國家電網等項目研究。2017.10——上海工程技術大學，兼職教授。兼任社會職務：國際表面精飾聯盟副主席、中國腐蝕與防護學會副理事長、中國機械工程學會特邀理事，中國表面工程協會副理事長兼任科技委主任、環保部外經中心專家；湖北省船舶與海洋工程領域專家、曾任武漢大學學術委員會委員、《中國表面工程》、《裝備環境工程》等編委。著有《功能性防腐涂料及應用》等。