原创 表面与表面工程

    今年9月，第19届世界表面精饰大会（Interfinish 2016）将在北京召开。这个四年一届的世界表面精饰大会是首次在中国举办。在中国制造由大转强战略全面启动之时，这次大会在北京召开，具有标志性意义国。届时将有20多个国家和地区的表面技术专业人士和企业家、学者上千人聚集北京，交流现代表面精饰技术。同期并有国际表面精饰展览公开展示表面处理业的最新产品和技术成果。

    表面精饰业虽然很专业，但是与大众生活和现代制造密切相关，因此，向大众普及与表面工程相关的知识，是很有必要的。

    表面一词从工程学的角度，指的是物质暴露在空间与外界接触的部分，如果从微观的角度来表述，则是指固体表层一个或数个原子层的区域。由于位于表面的粒子（分子或原子）朝向空间或其他介质的面没有邻居粒子，使其物理性质和化学性质与固体内部明显不同。从而出现一些特殊的性质。研究表面的这些性质，形成了一门科学，并产生出相应的技术，例如表面技术。当然，表面这个词同时也可以指事物的外在现象，即所谓表面现象、表象等。

那什么是表面工程呢?表面工程是应用表面技术于产品的工艺和制程。也可以说是指利用各种工业技术改变物质表面的形态，使其符合预期效果的过程。这一过程也称为表面处理。相应的表面处理的方法也被称为表面处理技术，这些技术从大类上可以分为表面涂覆、表面改性和表面修饰等。

表面工程与人们的生产、生活息息相关。可以毫不夸张地说，现代制造涉及的所有产品都必须经过这样或那样的表面处理。没有表面处理技术，就没有现代制造。

我们日常生活中与表面工程直接相关的是各种各样的表面装饰技术。表面装饰在装饰产品和美化人们生活中起到了举足轻重的作用。无论是金属产品还是非金属产品，包括家用电器、日用五金、健身器材、儿童玩具等等，都要用到各种表面装饰技术。表面装饰是表面工程中量大面广的一个重要应用领域。最典型的表面装饰是显示金属质感和珍贵的装饰镀铬。这是应用电镀技术于金属或非金属表面的装饰工程。现代汽车从光亮镀铬铝轮毂到ABS塑料镀铬装饰条等，都一直采用这种技术，经久不衰，成为经典。至于各种色彩涂料的应用，就更是举不胜举，在大量产品中广泛应用，特别是建筑和汽车，无不是装饰涂装最重要的应用领域。成为现代社会亮丽的风景。

但是，表面装饰只是表面工程的一个部分。表面工程还有一些更为重要的应用，例如表面腐蚀防护工程。

各种材料的腐蚀是看起来不起眼，深入考察却令人惊心。就拿我们最常见的金属材料的腐蚀来说，我们只引用去年刚出版的一本书的前言，就已经足以说明问题：“锈蚀，被称为”伟大的毁灭者”和”恶魔”。五角大楼称之为”普遍而无所不在的威胁”。锈蚀毁坏了汽车，折断了桥梁，沉没了船只，引起了房屋的火灾，差一点搞垮了自由女神像。美国每年为锈蚀付出四千亿美元的代价，超过所有其他自然灾害的总和……”。

这本书就是2015年3月出版的《生锈：最长的战争》，作者为美国环境领域记者乔纳森.沃尔德曼。这本书被《华尔街日报》评为2015年非虚构类最佳图书第八名。是以大量真实的生锈带来的危害的故事普及防腐知识的科普佳作。从而提醒人们要极为重视腐蚀的防护工作，也就是重视表面防护工程的应用。

腐蚀给人类社会带来的危害绝不只是金属材料的毁坏，包括水泥、木材等各种非金属材料，也深受其害。就是在太空和宇宙中，腐蚀也是危害航天的宇宙探索器材的恐怖杀手。因此，腐蚀学科和专业，一直是各国极为重视的领域和专业。几乎所有理工大学和院校都设置有腐蚀与防护专业。

有了表面装饰和防护这两大重要领域，也还不是表面工程的全部。

表面工程还有一个更为重要的应用是对表面进行的功能性处理。也称为功能性表面处理。这是运用表面处理技术，让材料表面具备各种物理的或化学的性质的工程领域。例如功能性电镀、功能性涂料等等。这种表面改性处理，不是为的装饰表面，也不是或不只是为的提高表面的防护性能，而是要赋于表面一些基体材料所不具备的性质。从而使其表面具有电学的、磁学的、光学的、化学的、机械学、生物学的等等性质。从而使普通材料经过这类表面处理后，具有了稀有材料才具备的性质。其意义非同小可。仅以导电良好的银为例，我们不可能全部用纯银来制作高导电要求的导线和电子器件，但是在铜、铝等金属表面镀银，就能使铜、铝等具备有银的导电性能。又如采用不锈钢、钛等金属材料制作替代人的骨头等的构件植入人体是现代医学常用的手段。在这类材料表面形成与人体具亲和作用的生物亲和层是现代表面技术的一个重要分枝。显然，我们都希望这个领域有长足的进步和发展。而这仅仅只是表面改性技术的一个很小的分枝。更多的应用在微处理技术领域、现代传感器领域、微电子制造领域、纳米技术领域等都极具重要意义。

最后，表面处理技术中的有些专业技术，依据其原理，还发展成为直接制造产品或新材料的技术。典型的如印制线路板的制造、电铸成型、芯片互连、纳米材料制造、复合材料制造等等。显示出新颖制造能力和创新活力。而这些制造过程都很精细、精密，有些直接就属于微电子制造领域。

仅以印制线路板为例，现代所有电子产品都离不开印制线路板。而印制线路板的制造离不开电镀技术。从早期的单层板到现在流行的多层板，从硬质的刚性板到柔软的绕性板，在制造过程中都要用到电镀、化学镀、蚀刻、封装等表面技术。

因此，为了全面表达表面工程所包含的所有应用领域，人们用表面精饰一词来表述表面技术的应用。这时的精饰，不是指的装饰，而是包括装饰、修饰、防护、功能赋于和基于表面技术的精密成型。