新型表面功能覆層技術(shù)，包括低溫化學(xué)表面涂層技術(shù)及超深層表面改性技術(shù)，它運用物理、化學(xué)或物理化學(xué)等技術(shù)手段來改變"材料及其制件表面成份和組織結(jié)構(gòu)"，其特點是保持基體材料固有的特征，又賦予表面化所要求的各種性能，從而適應(yīng)各種技術(shù)和服役環(huán)境對材料的特殊要求，因而它是制造和材料學(xué)科最為活躍的技術(shù)領(lǐng)域，又是涉及表面處理與涂層技術(shù)的交叉學(xué)科。其最大的優(yōu)勢在于能以極少的材料和能源消耗制備出基體材料難以甚至無法獲得的性能優(yōu)異的表面薄層，從而獲得最大的經(jīng)濟效益，它是一種優(yōu)質(zhì)高效的表面改性與涂層技術(shù)。

優(yōu)質(zhì)、高效的表面改性與涂層技術(shù)其范圍廣闊：如熱化學(xué)表面技術(shù);物理氣相沉積;化學(xué)氣相沉積;物理化學(xué)氣相沉積技術(shù);高能等離體表面涂層技術(shù);金剛石薄膜涂層;多元多層復(fù)合涂層技術(shù);表面改性及涂層性能預(yù)測及剪裁技術(shù);性能測試與壽命評估等等。新型低溫化學(xué)氣相沉積技術(shù)引入等離子體增強技術(shù)，使其溫度降至600度以下，獲得硬質(zhì)耐磨涂層新工藝，所生產(chǎn)的高強度、高性能的涂層工藝，在高速、重負(fù)荷、難加工領(lǐng)域中有其特殊的作用。超深層表面改性技術(shù)可應(yīng)用于絕大多數(shù)熱處理件和表面處理件，可替代高頻淬火，碳氮共滲，離子滲氮等工藝，得到更深的滲層，更高的耐磨性，產(chǎn)品壽命劇增，可產(chǎn)生突破性的功能變化。

現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢

隨著基礎(chǔ)工業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)、高效表面改性及涂層技術(shù)的需求向縱深延伸，國內(nèi)外在該領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科相互促進(jìn)的局勢下，在諸如"熱化學(xué)表面改性"、"高能等離子體表面涂層"、"金剛石薄膜涂層技術(shù)"以及"表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測"等方面都有著突破的進(jìn)展。

1、 熱化學(xué)表面改性技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

國外近年來重視對可控氣氛條件和真空條件下的滲碳，碳氮共滲等技術(shù)的研究，并已實現(xiàn)工業(yè)化。而在我國應(yīng)用很少，相關(guān)的技術(shù)研究工作亦不夠?？煽貧夥諠B碳和真空滲碳技術(shù)是顯著縮短生產(chǎn)周期，節(jié)能、省時，同時可提高工件質(zhì)量，不氧化、不脫碳，保證零件表面耐腐蝕和抗疲勞性，并減少熱處理后機加工余量及清理工時。

目前國際上碳勢控制和監(jiān)測，滲層布型控制等方面的研究成果已應(yīng)用于實際生產(chǎn)，并用計算機進(jìn)行在線動態(tài)控制。

2、 PVD、CVD、PCVD技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

各種氣相沉積是當(dāng)前世界上著名研究機構(gòu)和大學(xué)競相開展的具有挑戰(zhàn)的性的研究課題。日前該技術(shù)在信息、計算機、半導(dǎo)體、光學(xué)儀器等產(chǎn)業(yè)及電子元器件、光電子器件、太陽能電池、傳感器件等制造中應(yīng)用十分廣泛，在機械工業(yè)中，制作硬質(zhì)耐磨鍍層、耐腐蝕鍍層、熱障鍍層及固體潤滑鍍層等方面也有較多的研究和應(yīng)用，其中TiNi等鍍膜刀具的普及已引起切削領(lǐng)域中的一場革命，金剛石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火熱，并已向?qū)嵱没矫嫱七M(jìn)。

在不同PVD、CVD工藝的基礎(chǔ)上，通過發(fā)展和復(fù)合很多新的工藝和設(shè)備，如IBAD、PCVD與空心陰極多弧復(fù)合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的復(fù)合裝置、等離子體浸沒式離子注裝置等不斷將該類技術(shù)推向新的高度。

與國外的發(fā)展相比，我國在上述方面雖研究較多，但水平有較大差異，在實用化方面差距更大。

3、 高能等離子體表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

該技術(shù)是增加表面物理化學(xué)反應(yīng)，獲取特殊性能覆蓋層。其核心是更有效地增強和控制陰極電弧等離子體的產(chǎn)生和作用，美國、日本、德國大力發(fā)展該技術(shù)。等離子體增強電化學(xué)表面改性技術(shù)，是目前國際上較活躍的開發(fā)研究領(lǐng)域，對于鋁、鈦等材料，通過等離子體調(diào)光放電手段，增強電化學(xué)處理效果，在金屬表面上生成致密氧化鋁和其它氧化物陶瓷膜層，可使基體具有極高性能表面，是先進(jìn)制造工藝的前沿技術(shù)，在機加工用刀具和模具行業(yè)也有很了的應(yīng)用前景。

4、 金剛石薄膜涂層技術(shù)

金剛石具有極好的物理性能，在形狀復(fù)雜的刀具、模具、鉆頭等工件表面沉積上一層很薄的金剛石薄膜，可提高工件的使用性能，并滿足一些特殊條件的需求。近年來，由于金剛石薄膜的優(yōu)異性能以及廣泛的應(yīng)用前景，日本、美國、西歐均進(jìn)行大量的研究工作，并開發(fā)了多種金剛石涂層工藝技術(shù)，已在國內(nèi)外掀起金剛石涂層研究的熱潮。尤其是在提高金剛石涂層和基體結(jié)合強度，大面積快速沉積金剛石涂層技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)涂層金剛石薄膜設(shè)備系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)方面國外已取得突破性進(jìn)展，美國、瑞典等國已推出金剛石金屬切削工具供應(yīng)市場，而我國該技術(shù)還沒有達(dá)到實用水平，急待開發(fā)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

成分分析是根據(jù)委托單位提供材料，綜合利用定性、定量分析手段，可以千分之一的準(zhǔn)確度精確分析材料的各類組成成分、元素含量以及填料含量，將樣品通過多種分離技術(shù)，利用高科技分析一起進(jìn)行檢測，而后將檢測的結(jié)果通過技術(shù)人員的逆向推導(dǎo)，最終完成對樣品未知成分進(jìn)行定性、定量判斷的過程，在這個過程中技術(shù)人員除了依靠先進(jìn)設(shè)備支持外，同時還必須具有豐富的行業(yè)知識和理論知識。

5、多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

單一的表面涂層不能滿足表面工程設(shè)計中苛刻的工況條件，任何表面處理均有其不同的優(yōu)缺點，因為利用不同涂層材料的性能優(yōu)點，在基體表面形成多元多層復(fù)合涂層(含萬分漸變的梯度層)具有重大的意義。國外已開展單層涂層厚度為納米級，層數(shù)在l00層以上的多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的研究，所制備的涂層具有較高的耐腐性、韌性和強度，和基體的結(jié)合強度也好，表面粗糙度低，這對直精高速工削機械加工十分有利。國外已列入主要發(fā)展方面，予計在納米級精細(xì)涂層材料研究和應(yīng)用領(lǐng)域會有新的突破。因為復(fù)合涂層技術(shù)具有抗磨損、抗高溫氧化腐蝕、隔熱等功能，能擴大涂層制品使用范圍，延長使用壽命，是一項在下一世紀(jì)會得到迅速發(fā)展的技術(shù)。我國目前已開始研究，并取得初步成果，但還存在一些問題有待于解決。

6、表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

表面改性與涂層技術(shù)作為表面工程的重要組成部分，已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)工業(yè)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門，根據(jù)應(yīng)用的要求反過來又促進(jìn)表面功能覆層技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)使用要求，對材料表面進(jìn)行設(shè)計、對表面性能參數(shù)進(jìn)行剪裁，使之符合特定要求，并進(jìn)一步實現(xiàn)對表面覆蓋層的組織結(jié)構(gòu)和性能和預(yù)測等，已成為該領(lǐng)域重要研究方向。國外已對CVD、PVD以及其它表面改性方法開展計算機模擬研究，針對CVD過程進(jìn)行模擬，采用宏觀和微觀多層次模型，對工藝和涂層各種性能和基體的結(jié)合力進(jìn)行模擬和預(yù)測;對滲碳，滲氮工件滲層性能應(yīng)力等進(jìn)行計算機模擬等等，人們可以更好地控制和優(yōu)化工藝過程。