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表面技术分类
表面技术种类繁多，如果按照作用原理，可以分为原子沉积、颗粒沉积、整体覆盖、表面改性。实际上，表面技术有着广泛的涵义，综合来看大致可分为：表面技术的基础和应用理论；复合表面处理技术、表面改性和表面涂覆技术；表面加工技术；表面分析和测试技术；表面工程技术设计等。
现将各部分所包含的内容简略介绍如下。
1. 2.1表面技术的基础和应用理论
现代表面技术的基础理论是表面科学，它包括表面分析技术、表面物理、表面化学三个分支。表面技术的基本理论包括，表面的原子排列结构、原子类型和电子能态结构等，是揭示表面现象的微观实质和各种动力学过程的必要手段。表面物理和表面化学分别是研究任何两相之间的界面上发生的物理和化学过程的科学。从理论体系来看，包括微观理论和宏观理论：一方面在原子、分子尺度上研究表面的组成、原子结构和输运现象、电子结构与运动及其对表面宏观性质的影响；另一方面在宏观尺度上，从能量的角度研究各种表面现象。实际上，这三个分支是不能截然分开的，是相互依存和补充的。表面技术不仅有重要的基础研究意义，而且孕含着许多先进技术，有广泛的应用前景。
表面技术的应用理论包括，表面失效分析、摩擦与磨损埋论、表面腐蚀与防护技术、表面结合和复合理论等，这些理论对表面技术的发展和应用有着直接和重要的影响。
1.2.2表面涂覆技术
表面涂覆技术是指采用表面技术，在零部件或工件表面涂覆一层或多层表面层而形成的技术，主要包括电镀和化学镀、热喷涂、化学转化膜、热浸镀、涂料涂装、气相沉积、堆焊与熔结、搪瓷和陶瓷涂覆、粘涂、溶胶一凝胶等。
1．金属化学沉积涂镀层
电镀是利用电解作用，使具有导电性能的工件表面作为阴极与电解质溶液接触，通过外电流的作用，在工件表面沉积与基体牢固结合的镀覆层。该镀覆层主要是各种金属和合金。单金属镀层有锌、镉、铜、镍、铬、锡、银、金、钴、铁等数十种；合金镀层有锌一铜、镍一铁、锌一镍一铁等一百多种。电镀方式也有多种，有槽镀（如挂镀、吊镀）、滚镀、刷镀等，其特点是种类繁多、镀层附着力较强，在工业上使用广泛，但形状复杂的工件不易得到均匀的镀层。
电刷镀是电镀的一种特殊方法，又称接触镀、选择镀、涂镀、无槽电镀等，其设备主要由电源、刷镀工具（镀笔）和辅助设备（泵、旋转设备等）组成，是在阳极表面裹上棉花或涤纶棉絮等吸水材料，使其吸饱镀液，然后在作为阴极的零件上往复运动，使镀层牢固沉积在工件表面上。电刷镀的特点是不需镀槽，设备简单，电流密度高，沉积速度快，适用于大型、精密及复杂部件的局部不解体现场修复等。
化学镀又称“不通电”镀，即在无外电流通过的情况下，利用还原剂将电解质溶液中的金属离子化学还原在呈活性催化的工件表面，沉积出与基体牢固结合的镀覆层。工件可以是金属，也可以是非金属。镀覆层主要是金属和合金，最常用的是镍和铜。其特点是不需要外电源，对形状复杂的工件也可得到均匀、致密、孔隙率低、硬度高的镀层，但镀层的附着力比较差，成本较高。
2．热喷涂
这是将金属、合金、金属陶瓷材料加热到熔融或部分熔融，以高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面，形成牢固的涂覆层。热喷涂的方法有多种，按热源可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂（超音速喷涂）和爆炸喷涂等。经热喷涂的工件具有耐磨、耐热、耐蚀等功能。
3．化学转化膜
化学转化膜的实质是金属处在特定条件下人为控制的腐蚀产物，即金属与特定的腐蚀液接触并在一定条件下发生化学反应，形成能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的膜层。它是由金属基底直接参与成膜反应而生成的，因而膜与基底的结合力比电镀层要好得多。目前工业上常用的有铝和铝合金的阳极氧化、铝和铝舍金的化学氧化、钢铁氧化处理、钢铁磷化处理、铜的化学氧化和电化学氧化、锌的铬酸盐钝化等。
4．热浸镀
热浸镀是将工件浸在熔融的液态金属中，使工件表面发生一系列物理和化学反应，取出后表面形成金属镀层。工件金属的熔点必须高于镀层金属的熔点，常用的镀层金属有锡、锌、铝、铅等。热浸镀工艺包括表面预处理、热浸镀和后处理三部分。按表面预处理方法的不同，可分为熔剂法和保护气体还原法。热浸镀的主要目的是提高工件的防护能力，延长使用寿命。其特点是比电镀法效率高、成本低、浸镀层厚，可用于标准件、管道、钢丝、钢板及输电铁塔、矿井支架的防护。
15．涂料涂装
涂料涂装是用一定的方法将涂料涂覆于工件表面而形成涂膜的全过程，涂料分为溶剂性涂料、水溶性涂料、固体分子涂料和粉末涂料。主要应用在高级轿车、机械的非工作裸露表面、家电产品、船舶、钢结构的装饰、防锈涂装。
6．气相沉积
气相沉积包括物理气相沉积( PVD)、化学气相沉积(CVD)和等离子体化学气相沉积(PCVD)。物理气相沉积是用物理方法使镀膜材料沉积在基体表面形成覆层，有蒸镀、离子镀和溅射镀三类。沉积温度低、工件畸变小、覆层致密、结合力良好，能够沉积金属、合金、陶瓷和聚舍物膜；化学气相沉积使用化学方法使气体在基体材料表面发生化学反应形成覆层，有常压、低压、激光和金属有机化合物等化学气相沉积，沉积温度高，工件畸变大，覆层结合力高，可沉积金属、合金、陶瓷和化合物等；等离子体化学气相沉积是将等离子体引入化学气相沉积形成覆层，具有PVD、CVD的优点，沉积温度低、沉积速率快、绕度性好，结合力高，具有广泛的用途，用于超硬膜、金刚石、硬碳膜、立方碳化硼、光导纤维及半导体元件等的沉积。
7．堆焊和熔结
堆焊是指在金属零件表面或边缘熔焊上耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层，修复外形不合格的金属零件及产品，以提高金属部件的使用寿命，降低生产成本。或者用堆焊涂层的技术与方法制备双金属零部件，或对一些关键零部件在使用中因摩擦、磨损等损坏后进行修复，重新再使用。
熔结与堆焊相似，也是在材料或工件表面熔敷金属涂层，但用的涂敷金属是一些以铁、镍、钴为基，含有强脱氧元素硼和硅而具有自熔性和熔点低于基体的自熔性合金，所用的工艺是真空熔敷、激光熔敷和喷熔涂敷等。
8．搪瓷涂敷和陶瓷涂层
搪瓷涂层是一种主要施于钢板、铸铁或铝制品表面的玻璃涂层，可起良好的防护和装饰作用。搪瓷涂料通常是精制玻璃料分散在水中的悬浮液，也可以是干粉状。涂敷方法有浸涂、淋涂、电沉积、喷涂、静电喷涂等。该涂层为无机物成分，并融结于基体，故与一般有机涂层不同。
陶瓷涂层是以氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氮化物、金属陶瓷和其他无机物为基底的高温涂层，用于金属表面，主要在室温和高温起耐蚀、耐磨等作用。主要涂敷方法有刷涂、浸涂、喷涂、电泳涂和各种热喷涂等。有的陶瓷涂层有光、电、生物等功能。
9．粘涂
将胶粘剂（在胶粘剂中加入填料如=硫化钼、金属粉末、陶瓷粉末和纤维等）直接涂覆于制品表面形成的涂层，工艺简便，无热影响区和变形、快速廉价。用于制品表面磨损、划伤、腐蚀的修复、密封于堵漏及铸件气孔、缩孔的修补等。
10．溶胶一凝胶膜
将溶胶用喷涂或浸渍等方法涂于基材上，经反应形成凝胶，经干燥或烧结等处理，制成所需要薄膜层，性能好，可裁剪，适于制备多功能或大面积薄膜层，如超导薄膜、高效吸波材料、磁性薄膜等，但成本较高。
1.2.3表面改性技术
运用现代技术改变材料表面、亚表面的成分，改变材料结构和性能的处理技术称之为表面改性技术，主要包括六大类，如图1.1。
1.2.4表面复合处理技术
表面技术的另一个重要趋势是综合运用两种或多种表面技术的复合处理技术，随着材料使用要求的不断提高，单一的表面技术因有一定的局限性而不能满足需要。目前已开发的一些复合表面处理，如等离子喷涂与激光辐照复合、热喷涂与涂装复合、化学热处理与电镀复合、激光淬火与化学热处理复合、化学热处理与气相沉积复合，隔热涂层、防火涂层与抗烧蚀涂层复合等，其种类繁多，已经取得了良好效果。
 图1.1表面改性技术
1.2.5表面加工技术
表面加工技术也是表面技术的一个重要组成部分，例如对金属材料而言，表面加工技术有电铸、包覆、抛光、蚀刻等，这类技术在工业上获得了较为广泛的应用，特别是表面微细加工技术，对微电子工业的发展起着十分重要的作用。目前高新技术不断涌现，层出不穷，大量先进的产品对加工技术的要求越来越高，在精细化上已从微米级、亚微米级发展到纳米级，对表面加工技术的要求越来越苛刻，其中半导体器件的发展是典型的实例。
例如集成电路的制作，从晶片、掩模制备开始，经历多次氧化、光刻、腐蚀、外延掺杂（离子注入或扩散）等复杂工序，以后还包括划片、引线焊接、封装、检测等一系列工序，最后得到成品。在这些繁杂的工序中，表面的微细加工起了核心作用。所谓的微细加工是一种加工尺度从亚微米到纳米量级的制造微小尺寸元器件或薄膜图形的先进制造技术，主要包括以下内容：
①光子束、电子束和离子束的微细加工。
②化学气相沉积、等离子化学气相沉积、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、分子束外延、热氧化的薄膜制造。
③湿法刻蚀、溅射刻蚀、等离子刻蚀等图形刻蚀。
④离子注入扩散等掺杂技术。
当然还有其他一些微细加工技术，它们不仅是大规模和超大规模集成电路的发展基础，也是半导体微波技术、声表面波技术、光集成等许多先进技术的发展基础。
1.2.6表面分析和测试技术
各种表面分析仪器和测试技术的出现，不仅为揭示材料本性和发展新的表面技术提供了坚实的基础，而且为生产上合理使用或选择合适的表面技术，分析和防止表面故障，改进工艺设备，提供了有力的手段。表面分析仪器主要有，电子显微镜( TEM)、场离子显微镜( FIM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪。表面测试仪器主要有电子衍射仪、X射线光谱仪和电子探针、质谱仪和离子探针、激光探针、电子能谱仪、弹道电子发射显微镜(BEEM)、扫描近场光学显微镜( SNOM)和光子扫描隧道显微镜(PSTM)等，进行表面形貌显微组织结构、表面成分、表面原子排列、表面原子动态和受激态、表面电子结构等分析。
在表面检测上，虽然项目繁多，种类复杂，特殊性强，但主要还是外观检测（特别是表观缺陷，即针孔、斑点、起皮、起皱、色点、霉点、残缺、波纹、色差、绒道、鱼纹、疤斑；表面粗糙度，表面光亮度等）涂镀层的厚度；涂镀层与基材的结合强度（结合力）；涂镀层的硬度、耐蚀性、孔隙率；涂镀层的内应力、脆性、延展性、耐磨性、可焊性、接触电阻、耐蚀、耐热、耐湿、耐候等。
1.2.7表面工程技术设计
随着表面技术研究的不断深入和知识与经验的积累，人们对于现代工程技术的设计力争把最优化的表面界面层设计贯穿于产品或整个工程之中，即把表面、界面作为工程整体的一部分，作为工程设计施工的整体，作为维护保养的整体，按预定的技术和经济指标进行严密的科学设计，并充分运用计算机技术，借助于数据库、知识库推理机等工县，通过演绎和归纳等科学方法，获得最佳效益的设计系统。这类设计系统主要是：
①材料表面镀涂层或处理层的成分、结构、厚度、结合强度以及各种要求的性能。
②基体材料的成分、结构和状态等。
③实施表面处理或加工的流程、设备、工艺、检验等。
④综合的管理、经济、环保等分析设计。
总之，通过优化设计，使材料“物尽其用”；通过优化组合，使表面工程技术“各展所
长”。
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