表面处理功能及设备概述（1）

        大部分天然或者人工材料，在自然条件下都不耐久。因为有空气中氧气的氧化，水蒸汽和温度变化的侵蚀，原子分子的自然扩散等因素；难得找到或配制出的稳定的、性能更优的材料却往往太过稀少昂贵，无法批量使用。这时，把一种性能优秀的材料变到性能普通的材料表面，保护或者改善普通材料的使用性能，就成为正常的解题思路。

       事实上，表面处理也无处不在。我们在很多2000年之前的文物上都能看到表面涂漆、表面碳化、表面鎏金等种种不同的技法和使用方式。比如涂漆的皮甲皮盾及木制涂漆的小装饰品、表面轻微碳化的木简竹简、铜铁鎏金错金银器等，就是为了保护和改善内部材料。近年看到的玉兔等月球、火星探测车，有的在短时间后无法正常工作，就是因为在冷热温差大、没有空气氧化又有运动摩擦的情况下，金属构件之间原子扩散形成“冷焊”导致机构失效，需要良好设计及施工的表面处理才能避免。

        现代我们常见的表面处理的类型有：电镀、PVD、CVD镀膜；表面氧化、电泳、喷漆、喷塑、各种喷涂、植绒、贴膜贴面，表面浅层物理处理改性等。针对电子元器件到太阳能电池的塑封、玻封通常被认为是保护性固定式包装方法，而非表面处理方法。

        这么多的种类适应于不同的要求不同的基材，通常还需要特定的前处理、后处理工艺才能得到质量稳定可靠的表面处理加工。一般的环节至少包括清洗、吹砂、打磨等过程去除表面的油污、不必要的氧化层等，根据需要把表面粗糙度、清洁程度控制到一定水平，以便进行后道工序后，表面处理的高质量高性能层面和基体牢固连接。

        因而，很多表面处理无法直接进行目标层面的处理，比如电镀由于各种金属之间活性的不同，直接电镀目标镀层可能会导致质量不高容易剥落等后果，先镀上一层中间层就可以简单有效的解决这个问题，比如我们常见的明晃晃的类似镜子一样的钢制镀铬零件，在镀铬之前可以通过镀铜镀镍来保证镀层质量，当然从经济层面考虑会镀铜做基底。塑料零件电镀之前除了清洗之外，要做表面粗糙化和离子沉积，否则塑料本身无法导电也无法进行后续的电镀，常见的镜子或者老式保温杯也会用到玻璃镀银工艺。

        我们常用的眼镜的眼镜片，侧一个角度会看到有蓝色、黄色、红色的镀膜，包括相机、望远镜、显微镜的镜头更是离不开镀膜工艺，除了保护之外，更重要的作用是增透尽量消除一些光干涉，根据膜材的不同也会选择不同的工艺，什么采用复合工艺来得到复合膜层。

        表面处理过程中，有个重要的因素是面积。由于人本身的生物特性，我们看到的任何目标，都会根据之前的印象修正为立体目标，对于目标的面积估计往往会低估。比如一间房子做装修，所需要用到的各种刷涂、张贴铺设安装等等，一般没有经验的人都会把面积估计少，实际上比较好的方法是：先把房间模型简化为长方体结构，计算六个面的表面积可以很准确，然后根据类型乘以一个大致的修正系数。比如一个室内地面面积为4×5=20平米的房子，如果从零开始构造，需要考虑的面积很可能为120平面的处理面积，成为底面积的6倍，如果是在野外搭建的观测工作室考虑外面的环境融入设计，还需要再乘以二。毕竟，大致相同的可视面积，表面不够平整光滑就会导致加工面积的实际增长。

        再考虑到局部复杂型面向各个方向的投影的形状变化，以及表面处理过程中必不可少面临的灰尘、液态、加热甚至酸碱等等对人体有害过程，所以表面处理设备的发展同时向着两个方向发展：一是大型自动化，二是小型柔性化；分别对应大量重复和灵活处置。实际工作中根据目标任务的可重复性、总数量等选择看是优先那个方向。整体上是自动化程度、可靠性不断提高，小型柔性化主要向着手持自动化工具的类型发展。

        对于设备更多、更详细的介绍，我们会另作专题。

        这次就说到这里，希望对你有所帮助 …