中國表面處理行業(yè)未來發(fā)展方向與趨勢

中國表面處理行業(yè)——未來發(fā)展方向與趨勢1、表面處理技術現(xiàn)狀及應用狀況表面技術是一門廣博精深和具有極高實用價值的基礎技術，也是一門新興的邊緣性學科。表面技術起源于古代，然而只是在進入本世紀以來，隨著人們對自然現(xiàn)象的廣泛研究以及工業(yè)和科學技術的迅速發(fā)展，才對傳統(tǒng)表面技術進行一系列的改進、復合和創(chuàng)新，涌現(xiàn)出大量的現(xiàn)代表面技術。目前各種類型的表面技術，從電鍍、刷鍍、化學鍍、氧化、磷化、涂裝、粘結、堆焊、熔結、熱噴涂、電火花涂敷、熱浸鍍、搪瓷涂敷、陶瓷涂敷、塑料涂敷、噴丸強化、表面熱處理、化學熱處理，到60年代以后發(fā)展起來的等離子體表面處理、激光表面處理、電子束表面處理、高密度太陽能表面處理、離子注入、物理氣相沉積(真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍)、化學氣相沉積(等離子體化學氣相沉積、激光化學氣相沉積、金屬有機物化學氣相沉積)、分子束外延、離子束合成薄膜技術，以及由多種表面技術復合而成的新一代表面處理技術和各種表面加工技術如金屬的清洗、精整、電鑄、包覆、拋光、蝕刻，還有各種表面微細加工技術等，都已在冶金、機械、電子、建筑、宇航、造船、兵器、能源、輕工和儀表等各個部門乃至農(nóng)業(yè)和人們日常生活中有著極其廣泛的應用，而且起著越來越重要的作用。由于表面技術應用的廣泛性和重要性，世界上許多國家，特別是經(jīng)濟發(fā)達國家，都十分重視表面技術的研究和發(fā)展。表面技術多達幾十類，過去分散在各個技術領域，它們的發(fā)展基本上是分別進行、互不相關的。本世紀60年代末以來，隨著科學技術的發(fā)展、表面科學的誕生，逐步從根本上改變這種狀況，人們要把它們互相聯(lián)系起來，探討共性，然后從更高的角度來指導各類表面技術的發(fā)展。表面技術已初步成為介于物理、化學、生物與各工程學科之間的邊緣性應用學科，大力加強這門學科的建設，是教學改革、科技發(fā)展和經(jīng)濟建設的客觀需要。表面處理學科發(fā)展的重要標志是1983年英國伯明翰大學成立了Wolfson表面處理學院，并在1985年創(chuàng)辦了國際性雜志《表面處理》。認識到這一新興學科的重要性，1986年在布達佩斯第5屆國際材料熱處理大會上，將國際熱處理學會更名為國際熱處理與表面處理學會。中國機械工程學會于1987年成立了表面處理研究所，1993年成立了中國機械工程學會表面處理分會。自1989年以來，我國先后多次召開全國性或國際性的表面處理學術會議和表面科學與工程學術會議。表面處理技術以其高度的實用性和顯著的優(yōu)質、高效、低耗的特點在制造業(yè)、維修業(yè)中占領了日益增長的市場，在航空航天、電子、汽車、能源、石油化工、礦山等工業(yè)部門得到了越來越廣泛的應用。可以說幾乎有表面的地方就離不開表面處理技術。人類生活中的衣食住行、學習、娛樂、旅游、醫(yī)療、飾品、工藝品無不越來越得益于表面處理的成就。衣料的美觀、保暖、手感、抗靜電；食品的色澤、保鮮、儲存、包裝；新型建材、房屋裝修更是以表面處理為其重要技術源泉；汽車的美觀、節(jié)油、低噪聲離不開滲透在零部件、摩擦副、活化劑、傳感器、電子儀表中的表面處理的新成果；還有，保護視力的鏡片、高級相機的鏡頭、比天然品更美的鍍膜飾品、美觀舒適的墻體和地面裝飾、鍍膜玻璃、燈具和發(fā)光體、不粘附廚房用具、鐘表及家用電器、學習用品和工藝美術品，等等?？梢哉f，人們生活在一個由于表面處理技術的發(fā)展而變得越來越美好的環(huán)境中。表面處理的快速發(fā)展及廣泛應用被認為是制造領域中的重要進展。目前，技術成熟并投入工業(yè)實際應用的表面處理技術已多達上百種。表面加工技術不僅是產(chǎn)品內在質量得以保證的關鍵，也是產(chǎn)品外觀質量保證的重要手段。3．1．2、陰極電泳涂裝目前，國際上陰極電泳涂料有兩大體系：１）美國ＰＰＧ體系（雙組分、水乳液型）；２）德國ＨＯＥＣＨＳＴ體系（單組分、高固體分、水溶性型）。我國汽車涂裝使用的陰極電泳涂料均源自這兩大體系。超濾器（ＵＦ）是電泳涂裝中的關鍵設備，將超濾液逆工藝流程方向導入各清洗槽中清洗工件，回收９０％以上的電泳涂料，降低電泳排放污染，并向電泳泵、超濾泵提供密封用水。八十年代后，反滲透技術（ＲＯ）得到迅速發(fā)展，１９８４年福特公司就將ＲＯ裝置應用在電泳涂裝線，此后ＵＦ＋ＲＯ系統(tǒng)在電泳涂裝中得到廣泛的應用。在工藝布置上，ＲＯ裝置是接在ＵＦ裝置之后，用ＲＯ裝置過濾ＵＦ裝置的過濾液，ＲＯ過濾水提供給超濾清洗后的水洗工位，實現(xiàn)了電泳涂裝工藝全封閉化，提高了涂料回收率，減輕了廢水處理的負擔，節(jié)省了純水的用量。神龍公司第二條車身陰極電泳涂裝線就采用了ＵＦ＋ＲＯ系統(tǒng)，并擬在第一條陰極電泳涂裝線增設ＲＯ裝置。3．1．3、車身涂膠車身在電泳完畢后，需要對車身上防腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)，如車身底板、焊接的縫隙、孔隙等處，涂上抗石擊涂料或焊縫密封涂料（俗稱密封膠）進行保護?，F(xiàn)代汽車涂裝所用的抗石擊涂料和焊縫密封膠都是以聚氯乙烯樹脂（ＰＶＣ）為主要基料和增塑劑制成的無溶劑涂料，故又稱ＰＶＣ涂料。施工方式以高壓擠涂或噴涂為主，富康轎車涂膠量達到每車９公斤，有效地防止了車身底板及焊縫出現(xiàn)過早銹蝕，保證了車身的密封性。3．1．4、中涂和面漆涂裝中涂和面漆的涂裝是車身涂裝中最為重要的環(huán)節(jié)，它將直接影響汽車的裝飾性、耐候性和外觀，其涂料品種和涂裝技術也是汽車涂裝工藝中發(fā)展最快的，歷來受汽車廠家的重視。國內汽車用中涂漆品種多為氨基或聚氨酯中涂，以灰色為主；汽車用面漆多采用三聚氰氨醇酸樹脂面漆和丙烯酸樹脂面漆，以金屬閃光漆為主，本色漆所占的比例越來越小，富康轎車十種顏色中僅有一種本色漆。中涂和面漆涂裝普遍采用高速旋杯自動靜電噴涂機，以提高漆膜外觀質量和涂著效率。國內一汽大眾、上海大眾、上海通用、天津華夏等公司都采用了高速旋杯自動靜電噴涂機，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前共有４０多套高速旋杯自動靜電噴涂機服役于汽車涂裝線。噴漆室是車身中涂和面漆涂裝的主要設備，國內各大汽車公司的噴漆室均為大型的上送風下抽風濕式噴漆室，噴漆室配備有空調供風系統(tǒng)、自動除渣系統(tǒng)和集中輸調漆系統(tǒng)，車身運輸設備采用滑撬運輸系統(tǒng)或倒置式推桿運輸系統(tǒng)，由PLC控制，全自動運行，并能進行手動與自動的切換。中涂和面漆的涂裝也是汽車涂裝中排放揮發(fā)性有機物（VOC）最多的工序，占VOC排放總量的80%以上。為控制汽車涂裝生產(chǎn)對環(huán)境的污染，美國與歐洲制定了嚴格的環(huán)保法規(guī)，限制VOC的排放量。在歐洲，中涂、面漆已實現(xiàn)了水性化，并開發(fā)了在電泳漆濕膜上“濕碰濕”噴涂水性中涂的工藝。我國早在70年代就開始水性漆的研究，但發(fā)展較為緩慢，目前僅有供汽車底盤零件用的水性浸漆和水性噴漆，尚無可實用的水性中涂和面漆。另外，由于水性中涂、面漆的涂裝工藝難度大，設備投資高，所以近階段我國汽車涂裝中還無法普及水性中涂和面漆，僅上海通用公司和上海大眾公司新涂裝線考慮使用水性中涂和水性面漆，但我們應積極做好技術儲備，以適應今后的發(fā)展。3．1．5、漆膜固化設備目前國內漆膜固化設備的熱源主要為電和燃氣，富康轎車的漆膜固化設備采用燃氣烘干爐，以熱風對流循環(huán)的加熱方式為主。烘干爐的焚燒爐具有廢氣處理及熱能綜合利用功能，VOC含量降到25×10-6以下，CO含量降到50×10-6左右。國內有的汽車廠家，如一汽大眾，使用橋式烘干爐或冂字型烘干爐，減少了熱量損失；并利用烘干爐下部作為車身貯存區(qū)，節(jié)約了廠房面積。近年來，高紅外快速固化技術在電泳涂裝和粉末涂裝中的成功應用，引起了人們的重視。所謂高紅外即快速提供高能量、高密度、全波段強力紅外輻射，能瞬間提供大能量的熱源。錦州紅外技術應用研究所等單位應用高紅外技術開發(fā)了涂膜固化設備，成功地改造了一汽吉林輕型車廠的電泳烘干爐，使烘干時間縮短了一半，運輸鏈速度提高了一倍，產(chǎn)量翻了一番，充分顯示出高紅外技術的高效、節(jié)能、節(jié)省投資的特點。東風汽車公司也在車架廠小件電泳涂裝線上成功應用了高紅外固化技術。神龍公司曾與錦州紅外所合作，進行過電泳烘干爐改造的可行性研究。3．2、表面處理技術與汽車零部件生產(chǎn)3．2．1、清洗防銹技術汽車在制造過程中，清洗貫穿生產(chǎn)全過程，是防銹的基礎性前期工序。清潔度是衡量零部件質量的重要標準，特別是發(fā)動機的清潔度代表了發(fā)動機的制造水平。在清洗工藝裝備方面：清洗方式由過去的浸洗或單一的通過式噴淋清洗發(fā)展到高壓、定點、定位沖洗，超聲波清洗，多步清洗。這些清洗設備的特點是功能齊全，能使清洗、漂洗、烘干一道完成，提高了產(chǎn)品清洗質量，保證了零件的清潔度。在清洗材料方面：各汽車生產(chǎn)廠家圍繞著改善環(huán)境、降低能源消耗等課題，開展了以水清洗劑代替有機溶劑和高溫堿液清洗劑的研究工作，并成功地開發(fā)了一批專用或多功能的清洗劑，如：東風汽車公司開發(fā)的DF-2清洗劑，其去油能力強，無泡，適應高壓清洗，不含有毒物質亞硝酸鈉。與傳統(tǒng)的堿液清洗劑相比，降低了清洗溫度，不影響缸體的測量精度，減少了更換次數(shù)，降低了材料消耗，可降低生產(chǎn)成本50%～60%。該清洗劑應用在東風康明斯發(fā)動機，神龍富康轎車發(fā)動機，EQ491發(fā)動機的生產(chǎn)中應用，取得了可觀的經(jīng)濟效益。汽車制造過程的防銹，如原鑄件毛坯防銹，過去均采用涂漆工藝，存在著工藝復雜、環(huán)境條件差、能耗高等缺陷，而且涂層在加工過程中易被破壞而脫落，影響了零件的清潔度和防銹性。為此東風汽車公司開發(fā)了DWP-1水性防銹劑，以取代涂漆工藝，施工簡單、安全、無氣味、節(jié)省能源，與涂漆工藝相比降低生產(chǎn)成本2～3倍，現(xiàn)已用于生產(chǎn)，一汽等廠也都采用水劑防銹工藝取代涂漆工藝。此外，鍛件毛坯防銹、熱軋鋼板酸洗后的防銹，均采用水劑防銹工藝。3．2．2、電鍍、磷化技術汽車使用環(huán)境十分惡劣，因此如何保證底盤的耐蝕性是非常重要的。在底盤制造中，電鍍方面東風汽車公司作了兩項重大工藝改進：剎車管內外鍍鋅工藝：鍍鋅工藝與傳統(tǒng)熱浸鉛錫合金工藝相比，耐蝕性得到顯著提高，中性鹽霧試驗結果表明：鉛錫合金管24小時就出現(xiàn)銹蝕，而內外鍍鋅管卻能經(jīng)受72小時而不腐蝕。單一鈍化和強化鈍化工藝：近年來，為滿足神龍富康轎車鍍鋅件的耐蝕性要求，東風汽車公司開發(fā)了單一鈍化和強化鈍化處理工藝，效果顯著，得到法方認可。單一鈍化是目前常用的三酸（鉻酐、硫酸、硝酸）鈍化工藝的改進，鍍鋅和鈍化的工藝流程不變，通過對鈍化液的調整、補充而獲得一種新型彩色鈍化膜，膜層較厚，不易擦傷，耐蝕性好，中性鹽霧試驗可達２００小時不出現(xiàn)白膜。強化鈍化的機理是：工件經(jīng)過彩色鈍化后，其表面層含有大量的六價鉻和結晶水，浸入ＱＤ處理液后，處理液與六價鉻發(fā)生反應，生成一種合成膜，這種合成膜可經(jīng)受１２０℃，１小時的熱沖擊，其后的中性鹽霧試驗２００小時不出現(xiàn)銹蝕，這種高耐蝕性正是汽車所需要的。現(xiàn)在，轎車上的散熱器主片、吊耳總成、制動軟軸支架等數(shù)十種零件均已采用了該工藝。隨后，為了滿足高強度螺栓的特殊要求，東風汽車公司又開發(fā)了ＱＤ－２０處理液。用ＱＤ－２０處理液對螺栓進行鍍鋅鈍化后的處理，摩擦系數(shù)降低，散度小，而其耐蝕性、耐熱性仍保持了ＱＤ－１的特點。在汽車的零部件生產(chǎn)過程中，磷化工藝越來越受到重視，應用范圍也越來越廣，東風汽車公司已開發(fā)了數(shù)種磷化工藝，以滿足不同的產(chǎn)品要求。厚膜鋅系磷化工藝。該工藝特點是磷化膜較厚（１０－２０μｍ），摩擦系數(shù)低，該磷化膜經(jīng)皂化后形成鋅皂膜，具有較強的附著性能和潤滑性能，在變形量大的冷擠壓或拉伸過程中成為模具和工件的隔離潤滑層，避免工件的拉傷或模具的粘連。鋅鹽磷化工藝的開發(fā)極大地促進了冷加工技術的推廣和應用。錳系細晶磷化工藝。由于錳系磷化膜比鋅系磷化膜硬度高、熱穩(wěn)定性好，因此錳系磷化膜更適合于磨配磷化處理。在八十年代，東風汽車公司開發(fā)了錳系細晶磷化工藝。其關鍵技術是研制一種錳鹽細化劑（ＭＦ細化劑），在磷化前對工件進行表面調整，使其表面形成許多細小晶核，這些晶核在磷化過程中成為活化中心，加速磷化反應的進行，使磷化膜細致、均勻，耐蝕性優(yōu)良，并在磷化中加入復合促進劑，進一步加快磷化反應的速度。該工藝廣泛用于活塞環(huán)、挺桿、齒輪等工件的磨配處理和防蝕處理。其后又開發(fā)了中溫錳系細晶磷化工藝，其特點是在錳鹽磷化液中加入混合穩(wěn)定劑和促進劑，從而使槽液更穩(wěn)定，沉渣量少，工作溫度有所降低。九十年代，隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的零件需要進行磷化處理，為此開發(fā)了各種磷化工藝以適應不同的技術要求。其中具有代表性的就是磨配磷化處理。該磷化膜呈深灰色，結晶細致、均勻致密，膜層重量為１７ｇ/ｍ２；磷化膜耐蝕良性好，用ＣｕＳＯ４滴定在５ｍｉｎ以上。經(jīng)封閉處理后耐中性鹽霧試驗７２小時以上；磷化膜抗磨性能好，用ＳＨＥＬＬ四球機試驗，磷化膜的卡咬負荷大于３５００Ｎ。該工藝用于轎車零件和載重車的活塞環(huán)、挺桿、齒輪、銷鈾等工件的磷化處理。3．3、等離子體熱處理和激光熱處理等離子體熱處理是金屬表面改性處理中重要的技術，如離子滲氮、離子滲碳、離子滲金屬、離子滲硼、離子多元共滲等，其中離子滲氮由于具有工藝周期短，成本低，強化效果顯著，強化質量穩(wěn)定，清潔，無公害，零件變形小等一系列優(yōu)點，近年來，在我國汽車生產(chǎn)中得到廣泛應用。目前，我國有數(shù)家內燃機廠，如朝陽柴油機廠、玉林柴油機廠均對發(fā)動機曲軸采用離子滲氮處理，對提高曲軸表面耐磨性和疲勞性能有顯著效果。東風汽車公司對ＥＱ４９１發(fā)動機凸輪軸等零件采用了離子滲氮工藝，凸輪軸材料為可淬硬鉻鉬合金鑄鐵，離子滲氮每爐裝３００件凸輪軸，在５００℃滲氮３小時后，表面硬度可以達到６５０～７２０ＨＶ，耐磨性和抗擦傷性能得到顯著提高，達到國外同類產(chǎn)品的性能水平。中國激光熱處理技術的研究起步于八十年代初，九十年代初進入工業(yè)應用。研究較多、應用較成功的是對汽車發(fā)動機缸體、缸套以及其它內燃機缸套的激光表面淬火處理。利用高能量高密度的激光在軟的鑄鐵基體上進行快速加熱，通過自冷淬火，使表面形成硬度達６８０～７５０ＨＶ的螺旋狀或網(wǎng)狀分布的激光硬化帶。激光淬火形成的軟硬相間的硬化結構，使缸套與活塞之間的潤滑性得到改善，降低了摩擦系數(shù)，縮短了初期磨合時間，同時具有優(yōu)越的配付性和抗拉缸性能。與普通缸套相比，耐磨性提高２５～３０％，壽命提高２５～４０％，與之相匹配的活塞環(huán)的壽命提高４０～４６％以上。西安內燃機配件廠于１９９０年建成中國第一條氣缸套激光熱處理生產(chǎn)線，到１９９８年，該廠已形成由１２臺激光器組成的年產(chǎn)１２０萬只氣缸套的激光熱處理生產(chǎn)線。北京切諾基于１９９７年建成了缸體激光熱處理生產(chǎn)線，提高了發(fā)動機的使用壽命。東風汽車公司對汽車轉向器殼體和側蓋等零件進行了激光表面強化工藝的研究和性能試驗。取消ＤＸ軸承，對殼體和側蓋（ＱＴ４００－１００）內孔表面進行激光淬火處理，形成深為０．２～０．３ｍｍ，帶寬為０．３ｍｍ，硬度為６５０～７２０ＨＶ的螺旋式硬化淬火層，臺架和道路試驗結果證明，激光淬火零件的耐磨性優(yōu)于ＤＸ軸承，且激光淬火的轉向器總成具有正轉、逆轉效率高，轉向力矩小的優(yōu)點。此外汽車鋼板制造中使用的軋輥采用激光毛化技術，對提高軋輥使用壽命，改善薄板沖壓性能，提高車身漆后表面光亮度等方面均有很好效果。3．4、表面強化技術在汽車工業(yè)中的應用表面強化工藝在不改變零件幾何尺寸的前提下，大幅度提高汽車零件的承載能力，而成本卻十分低廉。東風汽車公司常用的機械表面化處理有噴丸強化和滾壓強化兩類。早在七十年代，東風汽車公司就用噴丸強化解決了汽閥彈簧和變速箱１－倒檔齒輪的早期斷裂問題，該工藝已成為汽車懸掛彈簧的常規(guī)工藝方法。滾壓強化使東風汽車公司生產(chǎn)的６１０２Ｄ２球鐵曲軸的抗彎疲勞極限提高了１５２％，較同型的３５ＣｒＭｏ鍛鋼曲軸高５０％以上。該技術于１９９８年開始用于生產(chǎn)后，取代了昂貴的鍛鋼曲軸，不僅提高了曲軸的可靠性，還顯著降低生產(chǎn)成本，每年可創(chuàng)造一千多萬元的經(jīng)濟效益。通過多輪單拐疲勞極限之后，采用試制的東風康明斯４ＢＴＡＡ發(fā)動機曲軸不久前已通過了１０００小時的熱機臺架實驗和５萬公里的用戶行車試驗（目前行車試驗還在繼續(xù)），有望在不久的將來取代鍛鋼曲軸用于大批量生產(chǎn)。值得注意的是，４ＢＴＡＡ發(fā)動機采用的增壓、中冷措施，使發(fā)動機的爆發(fā)壓力提高了１３．６Ｍｐａ，在熱負荷如此高的車用柴油機上采用球鐵曲軸，目前尚未見有公開報道，充分說明了東風汽車公司在國內表面滾壓強化研究上的領先地位。在汽車零部件的加工過程中，需要數(shù)以萬計的模具，每年模具的加工制造成本就在千萬元以上，因此為提高模具的使用壽命，我國的科技人員做了不少努力。東風汽車公司近十年以來，先后對在ＨＴ２００鑄模和鋁模上采用的化學鍍鎳、刷鍍和電鍍合金的工藝做了大量修復強化處理，并取得顯著效果。模具壽命提高５０％，并且脫模性好，提高了零件的光潔度。尤其對磨損模具進行尺寸修復，可使大量瀕于報廢的模具重新使用。值得提出的是，采用刷鍍的方法對大型模具進行現(xiàn)場不解體修復，修復時間短。可節(jié)省大量人力物力，具有十分可觀的經(jīng)濟效益。根據(jù)不同模具的使用特點和要求，我們還采用復合鍍的方法來提高模具表面的硬度和耐磨性能，如電鍍鎳鎢磷合金、鎳鐵磷合金、鈷鎢磷合金、電鍍硬鎢等工藝。等離子表面改性技術是金屬表面改性處理中的重要技術，近年來發(fā)展較快。東風汽車公司刃量具廠于１９８５年從美國Ｖａｃ－Ｆｅｏ公司引進了氮化鈦涂層技術（ＴｉＮ涂層）和設備，使用十幾年來，取得了良好效果。用于加工變速箱齒輪（材料２００ＣｒＭｎＴｉ，硬度１５６～２０ＨＢ）的剃齒滾刀，經(jīng)涂層處理后壽命提高了２．０～２．５倍，加工軸類零件的花鍵滾刀，經(jīng)涂層處理后壽命提高了３～４倍。ＴｉＮ涂層刀具能夠在生產(chǎn)中得以成功應用，主要因為涂層刀具有以下優(yōu)點：１）切削速度提高，生產(chǎn)節(jié)奏加快；２）被加工零件表面粗糙度改進；３）刀具壽命提高，消耗減少；４）減少換刀停工工時。截止目前，齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀、圓盤拉刀、圓形樣板刀等刀具全部采用離子鍍ＴｉＮ涂層處理，鉆頭、絲錐、拉刀部分進行離子鍍ＴｉＮ涂層處理。離子鍍ＴｉＮ涂層技術在東風汽車公司刃模具上的應用，已累計為公司創(chuàng)造了數(shù)千萬的經(jīng)濟效益。２１世紀汽車工業(yè)正以電子化、小型化、輕量化、個性化為特征，以人－車－社會為要求，向安全、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展。新技術、新材料在汽車制造工藝中獲得越來越廣泛的應用，使汽車結構更加緊湊，更趨向小型化，但隨之也使汽車運動部件的工作環(huán)境惡化，運動部件之間散熱、潤滑條件變差，摩擦壓強增大，這就要求汽車零件表面具有更高的耐熱、耐磨及降低摩擦系數(shù)的功能。這些功能的獲得往往是通過電鍍等表面處理來實現(xiàn)的。汽車工業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展速度有目共睹。２００１年東風汽車集團公司汽車產(chǎn)量為３０萬輛，２００２年為４０萬輛；一汽集團公司２００１年汽車產(chǎn)量為４０萬輛，２００２年月完成５８萬輛，２００３年計劃完成９８萬輛。目前，汽車已逐步走進了老百姓的家庭，對汽車的個性化如裝飾性、舒適性的要求越來越高。而裝飾性主要依靠電鍍和油漆工藝來完成。制造技術作為綠色環(huán)保處理方法越來越受到人類的青睞。這需要我們走出傳統(tǒng)汽車零件電鍍的框架，深入到汽車制造業(yè)的方方面面：從工裝模具制造、維修業(yè)到復雜產(chǎn)品的加工，如精密搪塑模具的電鑄成型、復雜零件內孔去毛刺、倒圓角，模具、刃具表面的強化、硬化等，都是我們電鍍、電化學加工行業(yè)新的服務方向。（１）環(huán)境保護方面的挑戰(zhàn)與對策電鍍作為一種傳統(tǒng)的工藝手段，再生產(chǎn)過程中排放的廢水、廢氣、廢渣給環(huán)境帶來了污染。２１世紀的電鍍行業(yè)絕不能繼續(xù)單純地追求電鍍質量與高附加值，盲目的擴大生產(chǎn)規(guī)模，無限制地向環(huán)境排放三廢。必須不斷開發(fā)應用綠色的電鍍材料與工藝，減少污染，減少排放，加強三廢治理。只有加強環(huán)保意識，重視環(huán)保，汽車電鍍業(yè)才能與汽車工業(yè)共同發(fā)展。（２）市場競爭的挑戰(zhàn)與對策中國加入ＷＴＯ后，中國的汽車市場將面臨國際化的競爭。電鍍作為汽車制造行業(yè)的一個配套專業(yè)，必須配合汽車零部件的生產(chǎn)，不斷地提高電鍍件質量并控制生產(chǎn)成本，才能適應競爭的需要。這就要求我們的電鍍工作者不但要了解電鍍技術，還必須學習汽車產(chǎn)品，要了解同類汽車產(chǎn)品的電鍍標準與使用環(huán)境，才能制定出具有最佳性價比的、具有競爭力的汽車零件電鍍企業(yè)標準，為產(chǎn)品設計提供技術支持，才能迎接市場競爭的挑戰(zhàn)。（３）機構變革帶來的挑戰(zhàn)與對策隨著中國汽車產(chǎn)業(yè)走向國際化，國外先進的汽車企業(yè)管理理念與模式正在國內汽車行業(yè)中迅速推廣。“汽車廠只需有技術中心、三大工藝（焊接、涂裝、總裝）”的新模式，現(xiàn)在已被我國汽車業(yè)內人士廣泛接受。按照企業(yè)理念，電鍍作為附屬于汽車零部件的工藝，也必然隨著零部件廠的剝離而流向社會。汽車行業(yè)對特種工藝（包含電鍍工藝）傳統(tǒng)的工藝管理模式（對進廠原料質量控制；對生產(chǎn)工藝參數(shù)的檢查及成品質量抽檢制度）也將不復存在。面對分散在全社會的汽車電鍍件，如何控制質量與價格、盤活汽車企業(yè)內現(xiàn)有的電鍍設備與資源等，都是機制改革帶來的新問題。面對這種挑戰(zhàn)，我們必須改變觀念，樹立用戶第一的思想，工作要圍繞產(chǎn)品設計提供依據(jù)、制定企業(yè)標準為中心來開展。在產(chǎn)品進入市場后還要不斷地搜集市場信息，了解電鍍產(chǎn)品的質量，對存在的質量問題及時進行試驗分析，制定出改進措施，反饋給設計部門，最終修改企業(yè)標準。而對來自全社會各電鍍企業(yè)的電鍍零件質量的控制，僅僅依靠主機廠質量檢驗部門的抽查，顯然是很不全面的，很難控制產(chǎn)品的內在質量，為此，應該發(fā)揮行業(yè)網(wǎng)站、學（協(xié)）會的作用進行廣泛的技術交流，宣傳標準、法規(guī)，建立起一套對汽車配套電鍍廠的資質評審制度。通過有償或無償?shù)姆辗绞剑蛊嚻髽I(yè)零部件的電鍍質量真正穩(wěn)步提高。這些同時也有利于盤活資源，帶動整個社會電鍍業(yè)的發(fā)展。4、表面處理未來發(fā)展方向4．1、追求零排放中國表面處理，無論是涂裝、電鍍、熱處理，還是其他形式的處理，均有廢水、廢氣、廢渣的排放問題。盡管目前一些先進廠家已經(jīng)進行了嚴格控制，但離零排放還有很大距離，一些有毒有害物質仍然通過排放進入自然環(huán)境之中，有些中小企業(yè)更是污染驚人。歐洲１９９６年環(huán)保法規(guī)要求，汽車涂裝中有機溶劑（ＶＯＣ）排放量不得超過３５ｇ/ｍ２，而目前我國的標準是１８０ｇ/ｍ２，差距很大。陰極電泳后的清洗，國際上先進的做法是采用超濾系統(tǒng)（ＵＦ）與反滲透系統(tǒng)（ＲＯ）聯(lián)合的全封閉清洗，為零排放奠定基礎，而我們僅有少數(shù)采用了反滲透技術，離零排放差距甚遠。要實現(xiàn)零排放，我國表面處理無論在技術上，還是在裝備上，均應有新的探索和提高。在引進國外先進技術的同時，我國的科技工作者應堅持走消化吸收、自主開發(fā)的道路，致力于民族工業(yè)的發(fā)展。4．2、全方位實施綜合利用表面處理與化學工業(yè)有著不解之緣，化學工業(yè)從原材料提取、制造產(chǎn)品、投入使用到排放物收集，應是一套完整系統(tǒng)。第一要實現(xiàn)這一系統(tǒng)的封閉循環(huán)，第二要把這一系統(tǒng)延伸到三廢的綜合利用。如何在全方位實現(xiàn)工業(yè)三廢的綜合利用，是包括表面處理學科在內的廣大科技工作者的奮斗目標。從理論上講，化學反應在一定條件下是可以逆向進行的，有化合，就有分解，更何況當代科學已經(jīng)可以在實驗室里進行分子和原子的重組，因此廢料的綜合利用一定能實現(xiàn)。不妨可以設想，所有提供化工產(chǎn)品的企業(yè)，同時應承擔產(chǎn)品使用之后所產(chǎn)生廢物的回收利用，把產(chǎn)品開發(fā)和廢物回收利用的責任歸于一家，有利于集中學科優(yōu)勢，加快綜合利用實施步伐。我們有理由相信，在未來“三廢”這個詞可以從詞典中消除。4．3、全力開發(fā)低毒低害直至無毒無害材料工業(yè)化過程中產(chǎn)生有毒有害的排放物，我們可以通過封閉循環(huán)、實現(xiàn)零排放、加強三廢綜合利用來防止有害物質進入自然環(huán)境，這是被動的無可奈何的事后措施。最好的辦法莫過于從一開始就開發(fā)無毒無害材料。隨著科學技術的進步，隨著人們對一些物質污染自然環(huán)境認識的提高，人類已經(jīng)在開發(fā)無毒無害材料方面做出了巨大努力。如過去通行的殺蟲劑“敵敵畏”、“ＤＤＴ”已經(jīng)禁止使用，一些無害殺蟲劑特別是微生物制品陸續(xù)投入使用。又如汽車燃料過去采用汽車含鉛汽油，以利于發(fā)動機燃燒時的潤滑，當人們認識到有鉛汽油污染環(huán)境后，開發(fā)出了無鉛汽油和電噴發(fā)動機及三元催化裝置。再如在磷化鈍化工藝中，過去采用高鉻鈍化，對環(huán)境毒害很大，后來開發(fā)了低鉻鈍化，現(xiàn)在又向無鉻鈍化方向發(fā)展。電泳漆、面漆的水性化發(fā)展也說明了表面處理在開發(fā)低毒低害材料方面所作出的貢獻。但是，進一步開發(fā)低毒低害、無毒無害材料仍然是包括表面處理學科在內的科學領域主要課題，如在表面處理、涂裝中廣泛采用的磷化工藝應認真研究，氮、磷等富營養(yǎng)化物質是造成海洋赤潮這一世界公害的主要原因，目前家用洗滌行業(yè)已注意開發(fā)無磷洗滌用品，汽車工業(yè)中使用的清洗劑也應向無磷無氮方向發(fā)展。4．4、應著重研究低能耗技術應用于汽車工業(yè)的表面處理技術和裝備，是汽車工業(yè)能源消耗的大頭，而降低能耗是全球各工業(yè)領域的永恒主題。汽車工業(yè)中表面處理技術在降低能耗方面的潛力是巨大的，如涂裝工藝中前處理各槽液溫度、電泳和面漆的烘干溫度哪怕其標準下降1～2℃，其累計的經(jīng)濟效益就十分可觀。而作為汽車制造廠家，夢寐以求的是有一天實現(xiàn)所有的處理工藝在常溫下進行，這在今天看來不是天方夜潭，隨著科學技術無止境發(fā)展，隨著一代代新材料研制開發(fā)和各種新工藝、新裝置的不斷應用，我們相信這一天必定會到來。4．5、進一步提高自動化水平汽車工業(yè)中的表面處理作業(yè)區(qū)，往往是勞動強度較大、對人體潛在危害較大的區(qū)域，因此，我們對進一步提高表面處理工藝裝備的自動化水平寄予熱切希望。自動化水平應體現(xiàn)在：自動配料加料、自動調整和控制工藝參數(shù)、自動檢測、自動顯示、自動報警、自動化運輸、自動故障排除、機器人操作等各個方面。當今日益成熟的計算機技術、自動控制技術、信息技術、先進的機械電氣元件等為表面處理工藝裝備進一步自動化創(chuàng)造了非常好的基礎，而且以上先進技術又以日新月異的速度不斷發(fā)展，在汽車工業(yè)和表面處理的科技人員共同努力下，最終實現(xiàn)表面處理無人作業(yè)是可能的?，F(xiàn)代科學技術和工業(yè)的迅速發(fā)展，對各種特殊性能的材料及材料表面。除要求更高的防腐蝕和裝飾性能外。還提出了各種各樣的功能性要求。如耐磨性、潤滑性、耐高溫性、導電性、可焊性、磁性和光電性等。因此，材料科學和技術的發(fā)展也促進了表面科學和技術的發(fā)展?，F(xiàn)在工業(yè)上應用的各種表面處理技術，包括電鍍、化學鍍、化學轉化膜、陽極氧化、電鑄、電泳和涂裝等濕法技術，并發(fā)展了物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）等干法技術，因此，電鍍與金屬表面精飾已經(jīng)向內容更廣泛、更全面的表面技術或表面處理轉變。其中電鍍雖然是已有150年歷史的傳統(tǒng)技術，隨著科學技術和工業(yè)的進步，已不斷增添了新的內容并取得了新的進展。至今，仍擔負著表面處理工業(yè)中重要任務，在現(xiàn)代表面處理工業(yè)中，各種表面處理技術，包括各種濕法和干法技術都在發(fā)揮各自的優(yōu)勢，既相互競爭又相輔相成，以滿足各種各樣產(chǎn)品性能的要求工業(yè)競爭的經(jīng)濟法則是。以最低的成表制造質量最好的產(chǎn)品，并且在制造過程中要符合環(huán)境保護的要求。這就需要接受來自多方面的挑戰(zhàn)，包括：(1)節(jié)約能源和材料；(2)保護環(huán)境消除污染；(3)獲得各種功能性表面；(4)解決各種新型材料表面處理方法；(5)采用各種新技術等。表面處理技術的發(fā)展趨勢，很多專家認為，在環(huán)境保護方面，重點將是限制并消除破壞大氣臭氧層物質的使用，減少揮發(fā)性有機溶劑和不能生物降解的含氯烷烴等物質在清洗中的使用，開發(fā)無污染的新的取代物和技術，減少劇毒和有毒物質諸如氰化鉀、鎘和六價鉻等在電鍍中的應用，開發(fā)可代替的新工藝。這方面已取得了一定成績，今后將會取得更大的進展。在新材料方面發(fā)展的重點是輕金屬、難熔金屬、新型合金及電子陶瓷和復合材料的表面處理技術。新工藝和新技術方面的重點將是各種薄膜形成工藝和技術，包括諸如Si、Ge和各種半導體化合物(Ⅱ一V族和Ⅱ一Ⅳ族化合物)、超導材料、磁性材料、精細陶瓷和導電聚合物以及各種表面修飾和改性技術。在采用新技術方面，如計算機技術、脈沖技術、激光技術以及超聲波和磁場等技術在表面處理技術中的應用，其中有的已經(jīng)實際應用(如計算機技術、脈沖技術和超聲波等、并將進一步發(fā)展，有的還在研究階段(如激光技術外加磁場等)。這方面的進步將促使表面處理技術邁向新的臺階，隨著科學技術的飛速發(fā)展，表面處理技術生機勃勃，將伴隨著人類的文明和科學的進步，發(fā)揮著越來越重要的作用。我國涂裝安全相關國家標準??1、前言涂裝是產(chǎn)品表面保護和裝飾所采用的最基本的技術手段，涂裝作業(yè)遍及國民經(jīng)濟的各個部門。當前我國涂裝危害惡性發(fā)展趨勢有所遏制，但職業(yè)危害依然嚴峻，火災事故十分嚴重，環(huán)境污染嚴重。涂裝技術有了長足進步，但落后工藝還有相當比例；防護工程技術有了較大進步，但整體安全水平急待提高。涂裝職業(yè)危害應當引起有關部門的高度重視，采取必要的措施，予以關注。80年代以來，我國啟動了涂裝安全標準化工作?，F(xiàn)已頒布的標準有：GB/T14441《術語》、GB7691《勞動安全和勞動衛(wèi)生管理》（已修訂，正在報批中），GB7692《涂漆前處理工藝安全及其通風凈化》（己修訂，將GB7692、7693合并），GB6514《涂漆工藝安全及其通風凈化》（已修訂，將GB6514、6515合并），GB12367《靜電噴漆工藝安全》，GB15607《粉末靜電噴涂工藝安全》，GB17750《浸漆工藝安全》，GB14444《噴漆室安全技術規(guī)定》，GB14443《涂層烘干室安全技術規(guī)定》，GB14773《靜電噴槍及其輔助裝置安全技術條件》，GB12942《有限空間作業(yè)安全技術要求》等11項國家標準?，F(xiàn)將標準體系的基本要點作如下概述。2、限制、淘汰嚴重危害人民安全健康的涂料產(chǎn)品和涂裝工藝???——積極推廣有利于人類安全健康的涂料和涂裝工藝；????——禁止使用含苯的涂料、稀釋劑和溶劑；禁止使用含鉛白的涂料；限制使用含紅丹的涂料；禁止使用含苯、汞、砷、鉛、鎘、銻和鉻酸鹽的車間底漆；——嚴禁在前處理工藝中使用苯；禁止使用火焰法除舊漆；禁止在大面積除油和除舊漆中使用甲苯、二甲苯和汽油；嚴格限制使用干噴砂除銹。修訂GB7691時，將進一步提高和擴大限制、淘汰的范圍：——將含鉛白的涂料由禁止提高到嚴禁使用；將干噴砂除銹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；限制使用含鉻酸鹽的清洗液；3、對涂料、金屬清洗液、化學處理淮實施化學品管理——對涂裝作業(yè)使用的化學品，實施國際勞工組織《1990年化學品公約》管理?！苛霞坝嘘P化學品生產(chǎn)單位應注冊登記，評價確定化學品危害性。——涂料及有關化學品，必須提供符合規(guī)定的標簽、包裝和安全技術說明書?！械模ㄉa(chǎn)、經(jīng)營、運輸、貯存、使用）的經(jīng)濟部門都要遵守有關規(guī)定?！M口的涂料及有關化學品必須提供中文安全技術說明書，加貼中文標簽。4、合理選用與布置工藝路線——選用有利于人類安全健康的涂裝工藝與涂料?！_布置工藝路線，采取必要的隔離、間隔設施?！獓娖崾也荒芙惶嬗糜趪娖?、烘干，除非符合特定條件?！髌絽^(qū)、滴漆區(qū)必須要有局部排風和收集滴漆裝置。5、工程設計必須符合安全、衛(wèi)生、消防、環(huán)保要求——車間布置不應危害環(huán)境和其他生產(chǎn)作業(yè)?！垦b作業(yè)場所宜布置在頂層或邊跨?！词褂玫耐苛祥W點確定火災分類，并符合相關的耐火等級、防火間距、防火分割和廠房防爆、安全疏散的有關規(guī)定。——建筑結構、構件及材料選用，應達到防火防爆等要求。6、合理劃分并分別控制危險區(qū)域——極度危險區(qū)域。存在危險量的易燃和可燃蒸汽、漆霧、粉塵和積聚可燃殘存物的涂漆區(qū)或前處理區(qū)，應劃分為極度危險區(qū)域，一般不布置電氣設備，如確需布置應嚴格控制電氣防爆。——高度危險區(qū)域?？赡艹霈F(xiàn)（包括僅是短時存在）的爆炸性蒸汽、漆霧、粉塵等混合物的電氣防爆區(qū)域，應劃為高度危險區(qū)域，嚴格控制電氣火花?！械任ｋU區(qū)域。極易產(chǎn)生燃燒的火災危險區(qū)域，應劃為中等危險區(qū)域，嚴格控制易燃物存量和可能產(chǎn)生明火的危險源?！p度危險區(qū)域。容易產(chǎn)生燃燒的、為涂裝作業(yè)專門設置的廠房或劃定的空間，應劃為輕度危險區(qū)域，禁止一切明火和阻止外來火種進入。7、重點控制電氣安全——嚴格劃分電氣防爆級別和區(qū)域范圍。電氣系統(tǒng)的選型設計、安裝和驗收必須符合劃定的級別范圍和規(guī)范。電氣系統(tǒng)必須包括設備、線路及其連接、緊固、支架、燈架等相關的一切設施，不允許有一個例外，以保證電氣整體安全。——正確實施接地接零和防靜電接地?！扇∠鄳姆览状胧?。8、必須采取通風防護技術措施——要以局部通風為主，輔以全面通風。——人員操作區(qū)域，必須選用合理的（風速、氣流組織、排風方法、抑制等技術）方式，使通風系統(tǒng)達到保護人員健康的目的?！獙τ谕L的封閉空間，必須選用合理的（濃度計算、溫度控制、泄壓、防止漆垢沉淀等技術）方式，確保通風系統(tǒng)達到保證安全的目的。???——合理選用與布置風機、管路及其連接、固定，采取必須的濃度檢測、溫度控制、電氣接地等措施，使通風系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行狀態(tài)。9、必須采取保護健康的衛(wèi)生防護措施——操作區(qū)域的有害因素（有害物質、溫度、濕度、噪聲、照明等）必須符合國家標準?！_定衛(wèi)生特征級別，配套必需的衛(wèi)生輔助用房，配置應急衛(wèi)生設施?！M行職業(yè)性健康檢查和有害因素定期檢測。10、嚴格控制設備的安全性能——設備應具有便于操作、維護和清理的合理結構、足夠的強度、剛度，適當?shù)牟馁|和連接?！O備還應具備必要的要素控制儀表、安全裝置和技術措施；限制過負荷、過電壓安全裝置；危險區(qū)域內的設備表面溫度控制；點火能量、火花放電安全距離控制，高壓屏蔽；承壓裝置的耐壓、氣密性能；應急的緊急安全技術措施?！硗?，還包括：符合規(guī)定的產(chǎn)品品牌（包括特定項目），檢驗合格證書和使用說明書（包括安全內容）。11、配置防止災害發(fā)生與擴大的聯(lián)鎖、報警裝置——控制誤操作的連鎖裝置：誤操作聲光信號裝置；誤入危險區(qū)的斷電聯(lián)鎖裝置；間歇作業(yè)與手動操作的自鎖裝置；操作與通風系統(tǒng)的聯(lián)鎖裝置?！刂圃O備故障的聯(lián)鎖裝置：動力、供漆與通風裝置的聯(lián)鎖、切斷裝置；通風與工件輸送系統(tǒng)的聯(lián)鎖裝置。——控制火情的報警、聯(lián)鎖裝置：溫度、濃度控制報警裝置；火情報警與動力、工件輸送、滅火系統(tǒng)的聯(lián)鎖裝置；特定條件下的涂料加壓輸送系統(tǒng)與報警裝置、滅火系統(tǒng)的聯(lián)鎖裝置?！乐瓜到y(tǒng)內部爆炸傳遞的聯(lián)鎖裝置。12、注意涂裝流水線的工件輸送系統(tǒng)安全性能——工件輸送系統(tǒng)應和工藝匹配，線路合理，運行平穩(wěn)?！ぜg距適當，防止碰撞。——吊具設計合理，防止工件脫落。——要有必要的接地、防靜電措施?！乐雇饨绺g吊具的措施。13、控制現(xiàn)場涂料儲存和輸送——設置專門的配漆間?！拗片F(xiàn)場涂料的化學品存量?！苛陷斔偷墓苈凡贾?、材質與連接、涂料流速、涂料補充等必須置于安全控制范圍之內?！獓栏裣拗剖褂眉訅狠斔屯苛瞎に嚕欠咸囟l件。14、必要的凈化設施——根據(jù)不同工藝及排入性質、數(shù)量、特點、合理選用有機溶劑和工業(yè)廢水（包括水中的重金屬）的凈化設施，并嚴格控制凈化設施的安全性能。——廠界噪聲應符合環(huán)境保護標準。15、重視人機工程系統(tǒng)安全的人員控制環(huán)節(jié)——對涂裝設計、工藝、操作人員進行安全技術培訓?！踩僮鳌⒃O備維護、現(xiàn)場管理等規(guī)章制度?！M行監(jiān)控，定期檢測、維護和整定設備?！獮椴僮髡咴O立安全裝置、防護裝置、安全標志和提供合理的防護用品。16、特殊環(huán)境作業(yè)和特殊群體保護——有限空間應嚴格執(zhí)行通風、監(jiān)護、測爆、動火等相關安全技術條件?！獙D女實行禁忌勞動范圍制度?！刮闯赡耆藦氖掠卸?、粉塵作業(yè)。17、結語涂裝安全是一個綜合性很強，涉及面廣泛，技術要求很高的標準體系，僅標準中引用的相關消防、電氣、工業(yè)衛(wèi)生、化學品、環(huán)境保護、勞動安全、檢驗方法等國家和行業(yè)標準達51項，具體的定性定量技術要求還應查閱標準文本。?標準編號

標準中文名稱

標準英文名稱

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GB15607-1995

涂裝作業(yè)安全規(guī)程粉末靜電噴涂工藝安全

Safetycodeforpainting--Safetyforelectrostaticpowdersprayingprocess

GB17750-1999

涂裝作業(yè)安全規(guī)程浸涂工藝安全

Safetycodeforpainting--Safetyfordippingprocess

GB12942-2006

涂裝作業(yè)安全規(guī)程有限空間作業(yè)安全技術要求

Safetycodeforpainting-Technicalrequirementsofsafety