常用表面处理工艺种类繁多，旨在提升材料性能、延长使用寿命或赋予特定功能。以下从工艺分类、典型工艺、特点及应用领域展开介绍：

一、表面处理工艺分类

1. 按工艺类型

• 电化学法：电镀、阳极氧化、化学镀等。

• 化学法：钝化、磷化、发黑、化学转化膜等。

• 热加工法：热喷涂、渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

• 物理法：喷涂（喷漆、喷粉）、涂装、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等。

• 复合工艺：如电泳+喷涂、达克罗+封闭处理等。

2. 按功能目标

• 防腐：电镀锌、热镀锌、达克罗涂层、环氧粉末喷涂。

• 耐磨：渗碳淬火、氮化处理、硬质阳极氧化。

• 装饰：电镀铬、电泳漆、真空镀膜（如PVD镀钛）。

• 导电/绝缘：化学镀镍、导电氧化、绝缘涂层。

• 减摩：二硫化钼涂层、石墨涂层。

二、典型工艺详解

1. 电镀

• 原理：通过电解在基材表面沉积金属或合金层。

• 类型：镀锌（防腐）、镀铬（耐磨/装饰）、镀镍（导电/防腐）、镀金（导电/焊接）。

• 特点：

• 镀层均匀，结合力强。

• 需控制电流密度、温度、pH值等参数。

• 环保压力：含铬废水需严格处理。

2. 阳极氧化

• 原理：铝及其合金在电解液中作为阳极，表面生成氧化膜。

• 类型：硫酸阳极氧化（通用）、硬质阳极氧化（耐磨）。

• 特点：

• 氧化膜厚度可控（5-30μm），耐蚀性、耐磨性提升。

• 可染色，用于装饰（如手机外壳）。

• 需后续封孔处理提高耐蚀性。

3. 喷涂

• 分类：

• 喷漆：溶剂型漆、水性漆、粉末涂料（环保）。

• 喷粉：静电喷涂粉末涂料（如环氧聚酯粉末）。

• 特点：

• 操作灵活，适用于复杂形状。

• 涂层厚度可控（50-200μm）。

• 需前处理（除油、除锈、磷化）提高附着力。

4. 热喷涂

• 原理：将熔融或半熔融材料喷涂至基材表面形成涂层。

• 类型：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂。

• 特点：

• 涂层厚度大（0.1-10mm），适用于耐磨、耐蚀、耐高温场景。

• 材料选择广（金属、陶瓷、合金）。

• 需后续机加工保证精度。

5. 化学转化膜

• 类型：磷化（防锈）、钝化（防变色）、发黑（装饰/防锈）。

• 特点：

• 工艺简单，成本低。

• 涂层薄（0.5-5μm），多作为涂装前处理。

• 环保问题：含重金属废水需处理。

6. 渗碳/渗氮

• 原理：通过热处理使碳/氮原子渗入基材表面。

• 特点：

• 表面硬度高（渗碳层HV550-800，渗氮层HV900-1200）。

• 耐磨性、疲劳强度提升。

• 适用于齿轮、轴类零件。

三、工艺选型依据

1. 基材类型：金属（钢、铝、铜）、塑料、复合材料等。

2. 性能要求：防腐等级（中性盐雾试验小时数）、耐磨性（摩擦系数）、导电性（体积电阻率）。

3. 环境适应性：耐高温（如汽车排气管）、耐化学介质（如酸碱环境）。

4. 成本与效率：电镀成本低但废水处理费用高；PVD涂层成本高但寿命长。

5. 环保法规：欧盟RoHS指令限制六价铬、铅等有害物质。

四、新兴趋势

1. 环保工艺：水性涂料、粉末涂料替代溶剂型漆；无铬钝化技术。

2. 纳米技术：纳米复合涂层（如TiO₂自清洁涂层）、纳米镀层（硬度>40GPa）。

3. 智能涂层：温敏变色涂层、自修复涂层（微胶囊技术）。

4. 3D打印集成：直接打印功能性涂层（如导电轨迹）。

总结：表面处理工艺需根据基材、性能需求、成本及环保要求综合选型。例如，汽车轮毂常用喷粉+透明粉罩光（耐候性好）；航空航天零件倾向PVD镀钛（耐磨、轻量化）；电子元器件采用化学镀镍（导电、可焊性）。随着技术进步，环保、高效、智能化的表面处理工艺将成为主流。