中国表面处理行业未来发展方向与趋势

中国表面处理行业——未来发展方向与趋势1、表面处理技术现状及应用状况表面技术是一门广博精深和具有极高实用价值的基础技术，也是一门新兴的边缘性学科。表面技术起源于古代，然而只是在进入本世纪以来，随着人们对自然现象的广泛研究以及工业和科学技术的迅速发展，才对传统表面技术进行一系列的改进、复合和创新，涌现出大量的现代表面技术。目前各种类型的表面技术，从电镀、刷镀、化学镀、氧化、磷化、涂装、粘结、堆焊、熔结、热喷涂、电火花涂敷、热浸镀、搪瓷涂敷、陶瓷涂敷、塑料涂敷、喷丸强化、表面热处理、化学热处理，到60年代以后发展起来的等离子体表面处理、激光表面处理、电子束表面处理、高密度太阳能表面处理、离子注入、物理气相沉积(真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀)、化学气相沉积(等离子体化学气相沉积、激光化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积)、分子束外延、离子束合成薄膜技术，以及由多种表面技术复合而成的新一代表面处理技术和各种表面加工技术如金属的清洗、精整、电铸、包覆、抛光、蚀刻，还有各种表面微细加工技术等，都已在冶金、机械、电子、建筑、宇航、造船、兵器、能源、轻工和仪表等各个部门乃至农业和人们日常生活中有着极其广泛的应用，而且起着越来越重要的作用。由于表面技术应用的广泛性和重要性，世界上许多国家，特别是经济发达国家，都十分重视表面技术的研究和发展。表面技术多达几十类，过去分散在各个技术领域，它们的发展基本上是分别进行、互不相关的。本世纪60年代末以来，随着科学技术的发展、表面科学的诞生，逐步从根本上改变这种状况，人们要把它们互相联系起来，探讨共性，然后从更高的角度来指导各类表面技术的发展。表面技术已初步成为介于物理、化学、生物与各工程学科之间的边缘性应用学科，大力加强这门学科的建设，是教学改革、科技发展和经济建设的客观需要。表面处理学科发展的重要标志是1983年英国伯明翰大学成立了Wolfson表面处理学院，并在1985年创办了国际性杂志《表面处理》。认识到这一新兴学科的重要性，1986年在布达佩斯第5届国际材料热处理大会上，将国际热处理学会更名为国际热处理与表面处理学会。中国机械工程学会于1987年成立了表面处理研究所，1993年成立了中国机械工程学会表面处理分会。自1989年以来，我国先后多次召开全国性或国际性的表面处理学术会议和表面科学与工程学术会议。表面处理技术以其高度的实用性和显著的优质、高效、低耗的特点在制造业、维修业中占领了日益增长的市场，在航空航天、电子、汽车、能源、石油化工、矿山等工业部门得到了越来越广泛的应用。可以说几乎有表面的地方就离不开表面处理技术。人类生活中的衣食住行、学习、娱乐、旅游、医疗、饰品、工艺品无不越来越得益于表面处理的成就。衣料的美观、保暖、手感、抗静电；食品的色泽、保鲜、储存、包装；新型建材、房屋装修更是以表面处理为其重要技术源泉；汽车的美观、节油、低噪声离不开渗透在零部件、摩擦副、活化剂、传感器、电子仪表中的表面处理的新成果；还有，保护视力的镜片、高级相机的镜头、比天然品更美的镀膜饰品、美观舒适的墙体和地面装饰、镀膜玻璃、灯具和发光体、不粘附厨房用具、钟表及家用电器、学习用品和工艺美术品，等等。可以说，人们生活在一个由于表面处理技术的发展而变得越来越美好的环境中。表面处理的快速发展及广泛应用被认为是制造领域中的重要进展。目前，技术成熟并投入工业实际应用的表面处理技术已多达上百种。表面加工技术不仅是产品内在质量得以保证的关键，也是产品外观质量保证的重要手段。3．1．2、阴极电泳涂装目前，国际上阴极电泳涂料有两大体系：１）美国ＰＰＧ体系（双组分、水乳液型）；２）德国ＨＯＥＣＨＳＴ体系（单组分、高固体分、水溶性型）。我国汽车涂装使用的阴极电泳涂料均源自这两大体系。超滤器（ＵＦ）是电泳涂装中的关键设备，将超滤液逆工艺流程方向导入各清洗槽中清洗工件，回收９０％以上的电泳涂料，降低电泳排放污染，并向电泳泵、超滤泵提供密封用水。八十年代后，反渗透技术（ＲＯ）得到迅速发展，１９８４年福特公司就将ＲＯ装置应用在电泳涂装线，此后ＵＦ＋ＲＯ系统在电泳涂装中得到广泛的应用。在工艺布置上，ＲＯ装置是接在ＵＦ装置之后，用ＲＯ装置过滤ＵＦ装置的过滤液，ＲＯ过滤水提供给超滤清洗后的水洗工位，实现了电泳涂装工艺全封闭化，提高了涂料回收率，减轻了废水处理的负担，节省了纯水的用量。神龙公司第二条车身阴极电泳涂装线就采用了ＵＦ＋ＲＯ系统，并拟在第一条阴极电泳涂装线增设ＲＯ装置。3．1．3、车身涂胶车身在电泳完毕后，需要对车身上防腐蚀的薄弱环节，如车身底板、焊接的缝隙、孔隙等处，涂上抗石击涂料或焊缝密封涂料（俗称密封胶）进行保护。现代汽车涂装所用的抗石击涂料和焊缝密封胶都是以聚氯乙烯树脂（ＰＶＣ）为主要基料和增塑剂制成的无溶剂涂料，故又称ＰＶＣ涂料。施工方式以高压挤涂或喷涂为主，富康轿车涂胶量达到每车９公斤，有效地防止了车身底板及焊缝出现过早锈蚀，保证了车身的密封性。3．1．4、中涂和面漆涂装中涂和面漆的涂装是车身涂装中最为重要的环节，它将直接影响汽车的装饰性、耐候性和外观，其涂料品种和涂装技术也是汽车涂装工艺中发展最快的，历来受汽车厂家的重视。国内汽车用中涂漆品种多为氨基或聚氨酯中涂，以灰色为主；汽车用面漆多采用三聚氰氨醇酸树脂面漆和丙烯酸树脂面漆，以金属闪光漆为主，本色漆所占的比例越来越小，富康轿车十种颜色中仅有一种本色漆。中涂和面漆涂装普遍采用高速旋杯自动静电喷涂机，以提高漆膜外观质量和涂着效率。国内一汽大众、上海大众、上海通用、天津华夏等公司都采用了高速旋杯自动静电喷涂机，据不完全统计，目前共有４０多套高速旋杯自动静电喷涂机服役于汽车涂装线。喷漆室是车身中涂和面漆涂装的主要设备，国内各大汽车公司的喷漆室均为大型的上送风下抽风湿式喷漆室，喷漆室配备有空调供风系统、自动除渣系统和集中输调漆系统，车身运输设备采用滑撬运输系统或倒置式推杆运输系统，由PLC控制，全自动运行，并能进行手动与自动的切换。中涂和面漆的涂装也是汽车涂装中排放挥发性有机物（VOC）最多的工序，占VOC排放总量的80%以上。为控制汽车涂装生产对环境的污染，美国与欧洲制定了严格的环保法规，限制VOC的排放量。在欧洲，中涂、面漆已实现了水性化，并开发了在电泳漆湿膜上“湿碰湿”喷涂水性中涂的工艺。我国早在70年代就开始水性漆的研究，但发展较为缓慢，目前仅有供汽车底盘零件用的水性浸漆和水性喷漆，尚无可实用的水性中涂和面漆。另外，由于水性中涂、面漆的涂装工艺难度大，设备投资高，所以近阶段我国汽车涂装中还无法普及水性中涂和面漆，仅上海通用公司和上海大众公司新涂装线考虑使用水性中涂和水性面漆，但我们应积极做好技术储备，以适应今后的发展。3．1．5、漆膜固化设备目前国内漆膜固化设备的热源主要为电和燃气，富康轿车的漆膜固化设备采用燃气烘干炉，以热风对流循环的加热方式为主。烘干炉的焚烧炉具有废气处理及热能综合利用功能，VOC含量降到25×10-6以下，CO含量降到50×10-6左右。国内有的汽车厂家，如一汽大众，使用桥式烘干炉或冂字型烘干炉，减少了热量损失；并利用烘干炉下部作为车身贮存区，节约了厂房面积。近年来，高红外快速固化技术在电泳涂装和粉末涂装中的成功应用，引起了人们的重视。所谓高红外即快速提供高能量、高密度、全波段强力红外辐射，能瞬间提供大能量的热源。锦州红外技术应用研究所等单位应用高红外技术开发了涂膜固化设备，成功地改造了一汽吉林轻型车厂的电泳烘干炉，使烘干时间缩短了一半，运输链速度提高了一倍，产量翻了一番，充分显示出高红外技术的高效、节能、节省投资的特点。东风汽车公司也在车架厂小件电泳涂装线上成功应用了高红外固化技术。神龙公司曾与锦州红外所合作，进行过电泳烘干炉改造的可行性研究。3．2、表面处理技术与汽车零部件生产3．2．1、清洗防锈技术汽车在制造过程中，清洗贯穿生产全过程，是防锈的基础性前期工序。清洁度是衡量零部件质量的重要标准，特别是发动机的清洁度代表了发动机的制造水平。在清洗工艺装备方面：清洗方式由过去的浸洗或单一的通过式喷淋清洗发展到高压、定点、定位冲洗，超声波清洗，多步清洗。这些清洗设备的特点是功能齐全，能使清洗、漂洗、烘干一道完成，提高了产品清洗质量，保证了零件的清洁度。在清洗材料方面：各汽车生产厂家围绕着改善环境、降低能源消耗等课题，开展了以水清洗剂代替有机溶剂和高温碱液清洗剂的研究工作，并成功地开发了一批专用或多功能的清洗剂，如：东风汽车公司开发的DF-2清洗剂，其去油能力强，无泡，适应高压清洗，不含有毒物质亚硝酸钠。与传统的碱液清洗剂相比，降低了清洗温度，不影响缸体的测量精度，减少了更换次数，降低了材料消耗，可降低生产成本50%～60%。该清洗剂应用在东风康明斯发动机，神龙富康轿车发动机，EQ491发动机的生产中应用，取得了可观的经济效益。汽车制造过程的防锈，如原铸件毛坯防锈，过去均采用涂漆工艺，存在着工艺复杂、环境条件差、能耗高等缺陷，而且涂层在加工过程中易被破坏而脱落，影响了零件的清洁度和防锈性。为此东风汽车公司开发了DWP-1水性防锈剂，以取代涂漆工艺，施工简单、安全、无气味、节省能源，与涂漆工艺相比降低生产成本2～3倍，现已用于生产，一汽等厂也都采用水剂防锈工艺取代涂漆工艺。此外，锻件毛坯防锈、热轧钢板酸洗后的防锈，均采用水剂防锈工艺。3．2．2、电镀、磷化技术汽车使用环境十分恶劣，因此如何保证底盘的耐蚀性是非常重要的。在底盘制造中，电镀方面东风汽车公司作了两项重大工艺改进：刹车管内外镀锌工艺：镀锌工艺与传统热浸铅锡合金工艺相比，耐蚀性得到显著提高，中性盐雾试验结果表明：铅锡合金管24小时就出现锈蚀，而内外镀锌管却能经受72小时而不腐蚀。单一钝化和强化钝化工艺：近年来，为满足神龙富康轿车镀锌件的耐蚀性要求，东风汽车公司开发了单一钝化和强化钝化处理工艺，效果显著，得到法方认可。单一钝化是目前常用的三酸（铬酐、硫酸、硝酸）钝化工艺的改进，镀锌和钝化的工艺流程不变，通过对钝化液的调整、补充而获得一种新型彩色钝化膜，膜层较厚，不易擦伤，耐蚀性好，中性盐雾试验可达２００小时不出现白膜。强化钝化的机理是：工件经过彩色钝化后，其表面层含有大量的六价铬和结晶水，浸入ＱＤ处理液后，处理液与六价铬发生反应，生成一种合成膜，这种合成膜可经受１２０℃，１小时的热冲击，其后的中性盐雾试验２００小时不出现锈蚀，这种高耐蚀性正是汽车所需要的。现在，轿车上的散热器主片、吊耳总成、制动软轴支架等数十种零件均已采用了该工艺。随后，为了满足高强度螺栓的特殊要求，东风汽车公司又开发了ＱＤ－２０处理液。用ＱＤ－２０处理液对螺栓进行镀锌钝化后的处理，摩擦系数降低，散度小，而其耐蚀性、耐热性仍保持了ＱＤ－１的特点。在汽车的零部件生产过程中，磷化工艺越来越受到重视，应用范围也越来越广，东风汽车公司已开发了数种磷化工艺，以满足不同的产品要求。厚膜锌系磷化工艺。该工艺特点是磷化膜较厚（１０－２０μｍ），摩擦系数低，该磷化膜经皂化后形成锌皂膜，具有较强的附着性能和润滑性能，在变形量大的冷挤压或拉伸过程中成为模具和工件的隔离润滑层，避免工件的拉伤或模具的粘连。锌盐磷化工艺的开发极大地促进了冷加工技术的推广和应用。锰系细晶磷化工艺。由于锰系磷化膜比锌系磷化膜硬度高、热稳定性好，因此锰系磷化膜更适合于磨配磷化处理。在八十年代，东风汽车公司开发了锰系细晶磷化工艺。其关键技术是研制一种锰盐细化剂（ＭＦ细化剂），在磷化前对工件进行表面调整，使其表面形成许多细小晶核，这些晶核在磷化过程中成为活化中心，加速磷化反应的进行，使磷化膜细致、均匀，耐蚀性优良，并在磷化中加入复合促进剂，进一步加快磷化反应的速度。该工艺广泛用于活塞环、挺杆、齿轮等工件的磨配处理和防蚀处理。其后又开发了中温锰系细晶磷化工艺，其特点是在锰盐磷化液中加入混合稳定剂和促进剂，从而使槽液更稳定，沉渣量少，工作温度有所降低。九十年代，随着中国汽车工业的发展，越来越多的零件需要进行磷化处理，为此开发了各种磷化工艺以适应不同的技术要求。其中具有代表性的就是磨配磷化处理。该磷化膜呈深灰色，结晶细致、均匀致密，膜层重量为１７ｇ/ｍ２；磷化膜耐蚀良性好，用ＣｕＳＯ４滴定在５ｍｉｎ以上。经封闭处理后耐中性盐雾试验７２小时以上；磷化膜抗磨性能好，用ＳＨＥＬＬ四球机试验，磷化膜的卡咬负荷大于３５００Ｎ。该工艺用于轿车零件和载重车的活塞环、挺杆、齿轮、销铀等工件的磷化处理。3．3、等离子体热处理和激光热处理等离子体热处理是金属表面改性处理中重要的技术，如离子渗氮、离子渗碳、离子渗金属、离子渗硼、离子多元共渗等，其中离子渗氮由于具有工艺周期短，成本低，强化效果显著，强化质量稳定，清洁，无公害，零件变形小等一系列优点，近年来，在我国汽车生产中得到广泛应用。目前，我国有数家内燃机厂，如朝阳柴油机厂、玉林柴油机厂均对发动机曲轴采用离子渗氮处理，对提高曲轴表面耐磨性和疲劳性能有显著效果。东风汽车公司对ＥＱ４９１发动机凸轮轴等零件采用了离子渗氮工艺，凸轮轴材料为可淬硬铬钼合金铸铁，离子渗氮每炉装３００件凸轮轴，在５００℃渗氮３小时后，表面硬度可以达到６５０～７２０ＨＶ，耐磨性和抗擦伤性能得到显著提高，达到国外同类产品的性能水平。中国激光热处理技术的研究起步于八十年代初，九十年代初进入工业应用。研究较多、应用较成功的是对汽车发动机缸体、缸套以及其它内燃机缸套的激光表面淬火处理。利用高能量高密度的激光在软的铸铁基体上进行快速加热，通过自冷淬火，使表面形成硬度达６８０～７５０ＨＶ的螺旋状或网状分布的激光硬化带。激光淬火形成的软硬相间的硬化结构，使缸套与活塞之间的润滑性得到改善，降低了摩擦系数，缩短了初期磨合时间，同时具有优越的配付性和抗拉缸性能。与普通缸套相比，耐磨性提高２５～３０％，寿命提高２５～４０％，与之相匹配的活塞环的寿命提高４０～４６％以上。西安内燃机配件厂于１９９０年建成中国第一条气缸套激光热处理生产线，到１９９８年，该厂已形成由１２台激光器组成的年产１２０万只气缸套的激光热处理生产线。北京切诺基于１９９７年建成了缸体激光热处理生产线，提高了发动机的使用寿命。东风汽车公司对汽车转向器壳体和侧盖等零件进行了激光表面强化工艺的研究和性能试验。取消ＤＸ轴承，对壳体和侧盖（ＱＴ４００－１００）内孔表面进行激光淬火处理，形成深为０．２～０．３ｍｍ，带宽为０．３ｍｍ，硬度为６５０～７２０ＨＶ的螺旋式硬化淬火层，台架和道路试验结果证明，激光淬火零件的耐磨性优于ＤＸ轴承，且激光淬火的转向器总成具有正转、逆转效率高，转向力矩小的优点。此外汽车钢板制造中使用的轧辊采用激光毛化技术，对提高轧辊使用寿命，改善薄板冲压性能，提高车身漆后表面光亮度等方面均有很好效果。3．4、表面强化技术在汽车工业中的应用表面强化工艺在不改变零件几何尺寸的前提下，大幅度提高汽车零件的承载能力，而成本却十分低廉。东风汽车公司常用的机械表面化处理有喷丸强化和滚压强化两类。早在七十年代，东风汽车公司就用喷丸强化解决了汽阀弹簧和变速箱１－倒档齿轮的早期断裂问题，该工艺已成为汽车悬挂弹簧的常规工艺方法。滚压强化使东风汽车公司生产的６１０２Ｄ２球铁曲轴的抗弯疲劳极限提高了１５２％，较同型的３５ＣｒＭｏ锻钢曲轴高５０％以上。该技术于１９９８年开始用于生产后，取代了昂贵的锻钢曲轴，不仅提高了曲轴的可靠性，还显著降低生产成本，每年可创造一千多万元的经济效益。通过多轮单拐疲劳极限之后，采用试制的东风康明斯４ＢＴＡＡ发动机曲轴不久前已通过了１０００小时的热机台架实验和５万公里的用户行车试验（目前行车试验还在继续），有望在不久的将来取代锻钢曲轴用于大批量生产。值得注意的是，４ＢＴＡＡ发动机采用的增压、中冷措施，使发动机的爆发压力提高了１３．６Ｍｐａ，在热负荷如此高的车用柴油机上采用球铁曲轴，目前尚未见有公开报道，充分说明了东风汽车公司在国内表面滚压强化研究上的领先地位。在汽车零部件的加工过程中，需要数以万计的模具，每年模具的加工制造成本就在千万元以上，因此为提高模具的使用寿命，我国的科技人员做了不少努力。东风汽车公司近十年以来，先后对在ＨＴ２００铸模和铝模上采用的化学镀镍、刷镀和电镀合金的工艺做了大量修复强化处理，并取得显著效果。模具寿命提高５０％，并且脱模性好，提高了零件的光洁度。尤其对磨损模具进行尺寸修复，可使大量濒于报废的模具重新使用。值得提出的是，采用刷镀的方法对大型模具进行现场不解体修复，修复时间短。可节省大量人力物力，具有十分可观的经济效益。根据不同模具的使用特点和要求，我们还采用复合镀的方法来提高模具表面的硬度和耐磨性能，如电镀镍钨磷合金、镍铁磷合金、钴钨磷合金、电镀硬钨等工艺。等离子表面改性技术是金属表面改性处理中的重要技术，近年来发展较快。东风汽车公司刃量具厂于１９８５年从美国Ｖａｃ－Ｆｅｏ公司引进了氮化钛涂层技术（ＴｉＮ涂层）和设备，使用十几年来，取得了良好效果。用于加工变速箱齿轮（材料２００ＣｒＭｎＴｉ，硬度１５６～２０ＨＢ）的剃齿滚刀，经涂层处理后寿命提高了２．０～２．５倍，加工轴类零件的花键滚刀，经涂层处理后寿命提高了３～４倍。ＴｉＮ涂层刀具能够在生产中得以成功应用，主要因为涂层刀具有以下优点：１）切削速度提高，生产节奏加快；２）被加工零件表面粗糙度改进；３）刀具寿命提高，消耗减少；４）减少换刀停工工时。截止目前，齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀、圆盘拉刀、圆形样板刀等刀具全部采用离子镀ＴｉＮ涂层处理，钻头、丝锥、拉刀部分进行离子镀ＴｉＮ涂层处理。离子镀ＴｉＮ涂层技术在东风汽车公司刃模具上的应用，已累计为公司创造了数千万的经济效益。２１世纪汽车工业正以电子化、小型化、轻量化、个性化为特征，以人－车－社会为要求，向安全、环保、节能方向发展。新技术、新材料在汽车制造工艺中获得越来越广泛的应用，使汽车结构更加紧凑，更趋向小型化，但随之也使汽车运动部件的工作环境恶化，运动部件之间散热、润滑条件变差，摩擦压强增大，这就要求汽车零件表面具有更高的耐热、耐磨及降低摩擦系数的功能。这些功能的获得往往是通过电镀等表面处理来实现的。汽车工业作为我国国民经济的重要产业，其发展速度有目共睹。２００１年东风汽车集团公司汽车产量为３０万辆，２００２年为４０万辆；一汽集团公司２００１年汽车产量为４０万辆，２００２年月完成５８万辆，２００３年计划完成９８万辆。目前，汽车已逐步走进了老百姓的家庭，对汽车的个性化如装饰性、舒适性的要求越来越高。而装饰性主要依靠电镀和油漆工艺来完成。制造技术作为绿色环保处理方法越来越受到人类的青睐。这需要我们走出传统汽车零件电镀的框架，深入到汽车制造业的方方面面：从工装模具制造、维修业到复杂产品的加工，如精密搪塑模具的电铸成型、复杂零件内孔去毛刺、倒圆角，模具、刃具表面的强化、硬化等，都是我们电镀、电化学加工行业新的服务方向。（１）环境保护方面的挑战与对策电镀作为一种传统的工艺手段，再生产过程中排放的废水、废气、废渣给环境带来了污染。２１世纪的电镀行业绝不能继续单纯地追求电镀质量与高附加值，盲目的扩大生产规模，无限制地向环境排放三废。必须不断开发应用绿色的电镀材料与工艺，减少污染，减少排放，加强三废治理。只有加强环保意识，重视环保，汽车电镀业才能与汽车工业共同发展。（２）市场竞争的挑战与对策中国加入ＷＴＯ后，中国的汽车市场将面临国际化的竞争。电镀作为汽车制造行业的一个配套专业，必须配合汽车零部件的生产，不断地提高电镀件质量并控制生产成本，才能适应竞争的需要。这就要求我们的电镀工作者不但要了解电镀技术，还必须学习汽车产品，要了解同类汽车产品的电镀标准与使用环境，才能制定出具有最佳性价比的、具有竞争力的汽车零件电镀企业标准，为产品设计提供技术支持，才能迎接市场竞争的挑战。（３）机构变革带来的挑战与对策随着中国汽车产业走向国际化，国外先进的汽车企业管理理念与模式正在国内汽车行业中迅速推广。“汽车厂只需有技术中心、三大工艺（焊接、涂装、总装）”的新模式，现在已被我国汽车业内人士广泛接受。按照企业理念，电镀作为附属于汽车零部件的工艺，也必然随着零部件厂的剥离而流向社会。汽车行业对特种工艺（包含电镀工艺）传统的工艺管理模式（对进厂原料质量控制；对生产工艺参数的检查及成品质量抽检制度）也将不复存在。面对分散在全社会的汽车电镀件，如何控制质量与价格、盘活汽车企业内现有的电镀设备与资源等，都是机制改革带来的新问题。面对这种挑战，我们必须改变观念，树立用户第一的思想，工作要围绕产品设计提供依据、制定企业标准为中心来开展。在产品进入市场后还要不断地搜集市场信息，了解电镀产品的质量，对存在的质量问题及时进行试验分析，制定出改进措施，反馈给设计部门，最终修改企业标准。而对来自全社会各电镀企业的电镀零件质量的控制，仅仅依靠主机厂质量检验部门的抽查，显然是很不全面的，很难控制产品的内在质量，为此，应该发挥行业网站、学（协）会的作用进行广泛的技术交流，宣传标准、法规，建立起一套对汽车配套电镀厂的资质评审制度。通过有偿或无偿的服务方式，使汽车企业零部件的电镀质量真正稳步提高。这些同时也有利于盘活资源，带动整个社会电镀业的发展。4、表面处理未来发展方向4．1、追求零排放中国表面处理，无论是涂装、电镀、热处理，还是其他形式的处理，均有废水、废气、废渣的排放问题。尽管目前一些先进厂家已经进行了严格控制，但离零排放还有很大距离，一些有毒有害物质仍然通过排放进入自然环境之中，有些中小企业更是污染惊人。欧洲１９９６年环保法规要求，汽车涂装中有机溶剂（ＶＯＣ）排放量不得超过３５ｇ/ｍ２，而目前我国的标准是１８０ｇ/ｍ２，差距很大。阴极电泳后的清洗，国际上先进的做法是采用超滤系统（ＵＦ）与反渗透系统（ＲＯ）联合的全封闭清洗，为零排放奠定基础，而我们仅有少数采用了反渗透技术，离零排放差距甚远。要实现零排放，我国表面处理无论在技术上，还是在装备上，均应有新的探索和提高。在引进国外先进技术的同时，我国的科技工作者应坚持走消化吸收、自主开发的道路，致力于民族工业的发展。4．2、全方位实施综合利用表面处理与化学工业有着不解之缘，化学工业从原材料提取、制造产品、投入使用到排放物收集，应是一套完整系统。第一要实现这一系统的封闭循环，第二要把这一系统延伸到三废的综合利用。如何在全方位实现工业三废的综合利用，是包括表面处理学科在内的广大科技工作者的奋斗目标。从理论上讲，化学反应在一定条件下是可以逆向进行的，有化合，就有分解，更何况当代科学已经可以在实验室里进行分子和原子的重组，因此废料的综合利用一定能实现。不妨可以设想，所有提供化工产品的企业，同时应承担产品使用之后所产生废物的回收利用，把产品开发和废物回收利用的责任归于一家，有利于集中学科优势，加快综合利用实施步伐。我们有理由相信，在未来“三废”这个词可以从词典中消除。4．3、全力开发低毒低害直至无毒无害材料工业化过程中产生有毒有害的排放物，我们可以通过封闭循环、实现零排放、加强三废综合利用来防止有害物质进入自然环境，这是被动的无可奈何的事后措施。最好的办法莫过于从一开始就开发无毒无害材料。随着科学技术的进步，随着人们对一些物质污染自然环境认识的提高，人类已经在开发无毒无害材料方面做出了巨大努力。如过去通行的杀虫剂“敌敌畏”、“ＤＤＴ”已经禁止使用，一些无害杀虫剂特别是微生物制品陆续投入使用。又如汽车燃料过去采用汽车含铅汽油，以利于发动机燃烧时的润滑，当人们认识到有铅汽油污染环境后，开发出了无铅汽油和电喷发动机及三元催化装置。再如在磷化钝化工艺中，过去采用高铬钝化，对环境毒害很大，后来开发了低铬钝化，现在又向无铬钝化方向发展。电泳漆、面漆的水性化发展也说明了表面处理在开发低毒低害材料方面所作出的贡献。但是，进一步开发低毒低害、无毒无害材料仍然是包括表面处理学科在内的科学领域主要课题，如在表面处理、涂装中广泛采用的磷化工艺应认真研究，氮、磷等富营养化物质是造成海洋赤潮这一世界公害的主要原因，目前家用洗涤行业已注意开发无磷洗涤用品，汽车工业中使用的清洗剂也应向无磷无氮方向发展。4．4、应着重研究低能耗技术应用于汽车工业的表面处理技术和装备，是汽车工业能源消耗的大头，而降低能耗是全球各工业领域的永恒主题。汽车工业中表面处理技术在降低能耗方面的潜力是巨大的，如涂装工艺中前处理各槽液温度、电泳和面漆的烘干温度哪怕其标准下降1～2℃，其累计的经济效益就十分可观。而作为汽车制造厂家，梦寐以求的是有一天实现所有的处理工艺在常温下进行，这在今天看来不是天方夜潭，随着科学技术无止境发展，随着一代代新材料研制开发和各种新工艺、新装置的不断应用，我们相信这一天必定会到来。4．5、进一步提高自动化水平汽车工业中的表面处理作业区，往往是劳动强度较大、对人体潜在危害较大的区域，因此，我们对进一步提高表面处理工艺装备的自动化水平寄予热切希望。自动化水平应体现在：自动配料加料、自动调整和控制工艺参数、自动检测、自动显示、自动报警、自动化运输、自动故障排除、机器人操作等各个方面。当今日益成熟的计算机技术、自动控制技术、信息技术、先进的机械电气元件等为表面处理工艺装备进一步自动化创造了非常好的基础，而且以上先进技术又以日新月异的速度不断发展，在汽车工业和表面处理的科技人员共同努力下，最终实现表面处理无人作业是可能的。现代科学技术和工业的迅速发展，对各种特殊性能的材料及材料表面。除要求更高的防腐蚀和装饰性能外。还提出了各种各样的功能性要求。如耐磨性、润滑性、耐高温性、导电性、可焊性、磁性和光电性等。因此，材料科学和技术的发展也促进了表面科学和技术的发展。现在工业上应用的各种表面处理技术，包括电镀、化学镀、化学转化膜、阳极氧化、电铸、电泳和涂装等湿法技术，并发展了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等干法技术，因此，电镀与金属表面精饰已经向内容更广泛、更全面的表面技术或表面处理转变。其中电镀虽然是已有150年历史的传统技术，随着科学技术和工业的进步，已不断增添了新的内容并取得了新的进展。至今，仍担负着表面处理工业中重要任务，在现代表面处理工业中，各种表面处理技术，包括各种湿法和干法技术都在发挥各自的优势，既相互竞争又相辅相成，以满足各种各样产品性能的要求工业竞争的经济法则是。以最低的成表制造质量最好的产品，并且在制造过程中要符合环境保护的要求。这就需要接受来自多方面的挑战，包括：(1)节约能源和材料；(2)保护环境消除污染；(3)获得各种功能性表面；(4)解决各种新型材料表面处理方法；(5)采用各种新技术等。表面处理技术的发展趋势，很多专家认为，在环境保护方面，重点将是限制并消除破坏大气臭氧层物质的使用，减少挥发性有机溶剂和不能生物降解的含氯烷烃等物质在清洗中的使用，开发无污染的新的取代物和技术，减少剧毒和有毒物质诸如氰化钾、镉和六价铬等在电镀中的应用，开发可代替的新工艺。这方面已取得了一定成绩，今后将会取得更大的进展。在新材料方面发展的重点是轻金属、难熔金属、新型合金及电子陶瓷和复合材料的表面处理技术。新工艺和新技术方面的重点将是各种薄膜形成工艺和技术，包括诸如Si、Ge和各种半导体化合物(Ⅱ一V族和Ⅱ一Ⅳ族化合物)、超导材料、磁性材料、精细陶瓷和导电聚合物以及各种表面修饰和改性技术。在采用新技术方面，如计算机技术、脉冲技术、激光技术以及超声波和磁场等技术在表面处理技术中的应用，其中有的已经实际应用(如计算机技术、脉冲技术和超声波等、并将进一步发展，有的还在研究阶段(如激光技术外加磁场等)。这方面的进步将促使表面处理技术迈向新的台阶，随着科学技术的飞速发展，表面处理技术生机勃勃，将伴随着人类的文明和科学的进步，发挥着越来越重要的作用。我国涂装安全相关国家标准??1、前言涂装是产品表面保护和装饰所采用的最基本的技术手段，涂装作业遍及国民经济的各个部门。当前我国涂装危害恶性发展趋势有所遏制，但职业危害依然严峻，火灾事故十分严重，环境污染严重。涂装技术有了长足进步，但落后工艺还有相当比例；防护工程技术有了较大进步，但整体安全水平急待提高。涂装职业危害应当引起有关部门的高度重视，采取必要的措施，予以关注。80年代以来，我国启动了涂装安全标准化工作。现已颁布的标准有：GB/T14441《术语》、GB7691《劳动安全和劳动卫生管理》（已修订，正在报批中），GB7692《涂漆前处理工艺安全及其通风净化》（己修订，将GB7692、7693合并），GB6514《涂漆工艺安全及其通风净化》（已修订，将GB6514、6515合并），GB12367《静电喷漆工艺安全》，GB15607《粉末静电喷涂工艺安全》，GB17750《浸漆工艺安全》，GB14444《喷漆室安全技术规定》，GB14443《涂层烘干室安全技术规定》，GB14773《静电喷枪及其辅助装置安全技术条件》，GB12942《有限空间作业安全技术要求》等11项国家标准。现将标准体系的基本要点作如下概述。2、限制、淘汰严重危害人民安全健康的涂料产品和涂装工艺???——积极推广有利于人类安全健康的涂料和涂装工艺；????——禁止使用含苯的涂料、稀释剂和溶剂；禁止使用含铅白的涂料；限制使用含红丹的涂料；禁止使用含苯、汞、砷、铅、镉、锑和铬酸盐的车间底漆；——严禁在前处理工艺中使用苯；禁止使用火焰法除旧漆；禁止在大面积除油和除旧漆中使用甲苯、二甲苯和汽油；严格限制使用干喷砂除锈。修订GB7691时，将进一步提高和扩大限制、淘汰的范围：——将含铅白的涂料由禁止提高到严禁使用；将干喷砂除锈由限制提高到禁止使用；新增限制使用含二氯乙烷的清洗液；限制使用含铬酸盐的清洗液；3、对涂料、金属清洗液、化学处理淮实施化学品管理——对涂装作业使用的化学品，实施国际劳工组织《1990年化学品公约》管理。——涂料及有关化学品生产单位应注册登记，评价确定化学品危害性。——涂料及有关化学品，必须提供符合规定的标签、包装和安全技术说明书。——所有的（生产、经营、运输、贮存、使用）的经济部门都要遵守有关规定。——进口的涂料及有关化学品必须提供中文安全技术说明书，加贴中文标签。4、合理选用与布置工艺路线——选用有利于人类安全健康的涂装工艺与涂料。——正确布置工艺路线，采取必要的隔离、间隔设施。——喷漆室不能交替用于喷漆、烘干，除非符合特定条件。——流平区、滴漆区必须要有局部排风和收集滴漆装置。5、工程设计必须符合安全、卫生、消防、环保要求——车间布置不应危害环境和其他生产作业。——涂装作业场所宜布置在顶层或边跨。——按使用的涂料闪点确定火灾分类，并符合相关的耐火等级、防火间距、防火分割和厂房防爆、安全疏散的有关规定。——建筑结构、构件及材料选用，应达到防火防爆等要求。6、合理划分并分别控制危险区域——极度危险区域。存在危险量的易燃和可燃蒸汽、漆雾、粉尘和积聚可燃残存物的涂漆区或前处理区，应划分为极度危险区域，一般不布置电气设备，如确需布置应严格控制电气防爆。——高度危险区域。可能出现（包括仅是短时存在）的爆炸性蒸汽、漆雾、粉尘等混合物的电气防爆区域，应划为高度危险区域，严格控制电气火花。——中等危险区域。极易产生燃烧的火灾危险区域，应划为中等危险区域，严格控制易燃物存量和可能产生明火的危险源。——轻度危险区域。容易产生燃烧的、为涂装作业专门设置的厂房或划定的空间，应划为轻度危险区域，禁止一切明火和阻止外来火种进入。7、重点控制电气安全——严格划分电气防爆级别和区域范围。电气系统的选型设计、安装和验收必须符合划定的级别范围和规范。电气系统必须包括设备、线路及其连接、紧固、支架、灯架等相关的一切设施，不允许有一个例外，以保证电气整体安全。——正确实施接地接零和防静电接地。——采取相应的防雷措施。8、必须采取通风防护技术措施——要以局部通风为主，辅以全面通风。——人员操作区域，必须选用合理的（风速、气流组织、排风方法、抑制等技术）方式，使通风系统达到保护人员健康的目的。——对于通风的封闭空间，必须选用合理的（浓度计算、温度控制、泄压、防止漆垢沉淀等技术）方式，确保通风系统达到保证安全的目的。???——合理选用与布置风机、管路及其连接、固定，采取必须的浓度检测、温度控制、电气接地等措施，使通风系统处于安全、稳定、经济运行状态。9、必须采取保护健康的卫生防护措施——操作区域的有害因素（有害物质、温度、湿度、噪声、照明等）必须符合国家标准。——确定卫生特征级别，配套必需的卫生辅助用房，配置应急卫生设施。——进行职业性健康检查和有害因素定期检测。10、严格控制设备的安全性能——设备应具有便于操作、维护和清理的合理结构、足够的强度、刚度，适当的材质和连接。——设备还应具备必要的要素控制仪表、安全装置和技术措施；限制过负荷、过电压安全装置；危险区域内的设备表面温度控制；点火能量、火花放电安全距离控制，高压屏蔽；承压装置的耐压、气密性能；应急的紧急安全技术措施。——另外，还包括：符合规定的产品品牌（包括特定项目），检验合格证书和使用说明书（包括安全内容）。11、配置防止灾害发生与扩大的联锁、报警装置——控制误操作的连锁装置：误操作声光信号装置；误入危险区的断电联锁装置；间歇作业与手动操作的自锁装置；操作与通风系统的联锁装置。——控制设备故障的联锁装置：动力、供漆与通风装置的联锁、切断装置；通风与工件输送系统的联锁装置。——控制火情的报警、联锁装置：温度、浓度控制报警装置；火情报警与动力、工件输送、灭火系统的联锁装置；特定条件下的涂料加压输送系统与报警装置、灭火系统的联锁装置。——防止系统内部爆炸传递的联锁装置。12、注意涂装流水线的工件输送系统安全性能——工件输送系统应和工艺匹配，线路合理，运行平稳。——工件间距适当，防止碰撞。——吊具设计合理，防止工件脱落。——要有必要的接地、防静电措施。——防止外界腐蚀吊具的措施。13、控制现场涂料储存和输送——设置专门的配漆间。——限制现场涂料的化学品存量。——涂料输送的管路布置、材质与连接、涂料流速、涂料补充等必须置于安全控制范围之内。——严格限制使用加压输送涂料工艺，除非符合特定条件。14、必要的净化设施——根据不同工艺及排入性质、数量、特点、合理选用有机溶剂和工业废水（包括水中的重金属）的净化设施，并严格控制净化设施的安全性能。——厂界噪声应符合环境保护标准。15、重视人机工程系统安全的人员控制环节——对涂装设计、工艺、操作人员进行安全技术培训。——建立安全操作、设备维护、现场管理等规章制度。——进行监控，定期检测、维护和整定设备。——为操作者设立安全装置、防护装置、安全标志和提供合理的防护用品。16、特殊环境作业和特殊群体保护——有限空间应严格执行通风、监护、测爆、动火等相关安全技术条件。——对妇女实行禁忌劳动范围制度。——禁止未成年人从事有毒、粉尘作业。17、结语涂装安全是一个综合性很强，涉及面广泛，技术要求很高的标准体系，仅标准中引用的相关消防、电气、工业卫生、化学品、环境保护、劳动安全、检验方法等国家和行业标准达51项，具体的定性定量技术要求还应查阅标准文本。?标准编号

标准中文名称

标准英文名称

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GB15607-1995

涂装作业安全规程粉末静电喷涂工艺安全

Safetycodeforpainting--Safetyforelectrostaticpowdersprayingprocess

GB17750-1999

涂装作业安全规程浸涂工艺安全

Safetycodeforpainting--Safetyfordippingprocess

GB12942-2006

涂装作业安全规程有限空间作业安全技术要求

Safetycodeforpainting-Technicalrequirementsofsafety