功能涂镀
第一章涂镀的传统功能
涂镀所指比较广泛，包含了表面涂镀、表面扩渗、表面处理三个领域。
功能涂镀定义：功能涂镀是指为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法和工艺。按此定义，功能涂镀的内涵应该包括几个方面：
（1）表面改性技术。即能提高零部件（或器件）表面的耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能，也包括装饰零部件（或器件）表面，或者使材料表面具有其它特殊性能（如电性能、磁性能和光电性能等）的有关工程技术。
（2）表面加工技术。即能够在材料表面加工或制作各种功能结构元器件的有关技术，如能够在单晶硅表面制作大规模集成电路的光刻技术、离子刻蚀技术等。
（3）表面合成材料技术。即借助于各种手段在材料表面合成新材料的技术，如纳米粒子制备过程中的表面工程技术、离子注入制备或合成新材料等。
（4）表面加工三维合成技术。即将二维表面加工累积成三维零件的快速原形制造技术等。（5）上述技术的组合或综合。迄今为止，发展最充分地表面技术是电镀，很多涂层的功能大都是电镀层功能的延伸和强化。
涂层的传统功能或者讲早期涂镀层的应用主要有三个方面：装饰、防腐和耐磨。
1.装饰是电镀的最早的目的和功能之一。主要通过不同金属的沉积和不同工艺方法处理获得不同颜色和花纹达到装饰目的
2.防腐蚀功能涂层
保护金属构件不被腐蚀的涂层叫做防腐涂层。目前用的最多的防腐涂层是金属电镀层，具体有锌、镉、铅、铜、镍、铝、铬等。其中效果最好、经济性最高的是镀锌层，镀过锌的薄钢板称为镀锌板，广泛作为建筑材料使用。
为了提高镀层的耐蚀性，常用几层（通常是三层）镀层复合。并要注意以下几点：（1）提高基体的防蚀效果；
（2）用底层和中间层进行防蚀；
（3）选择较好防蚀能力的最外层镀层；
（4）能承受镀后加工（冲压、钻孔、切削、焊接、热处理等）。
除了单一金属镀层外，现在还发展了许多耐蚀性能优越的合金镀层。
3.耐磨涂层
机械零件和电气接头等承受滑动的部位要求有一定的耐磨性，以便提高使用寿命，例如机械零件中的轴承、曲轴、活塞连杆、活塞环、齿轮、气缸、轧辊、金属模具以及块规、量规等。
用表面处理的方法提高机械零件的耐磨性，主要有两个方向，涂镀涂层提高零件表面硬度和减小摩擦系数。
下面简要介绍装饰镀层的种类和用途。
（1）镀铜
色调为古铜色，色泽美丽，缺点是在空气中容易变色，需通过化学处理（钝化）或涂覆
透明涂料来进行保护；耐磨性较差。
用途：门锁及把手等，现在已较少单独使用。
（2）镀镍
本色为亮白色，但在空气中容易变成无光泽的淡黄色，且光亮镀层变色速度比无光泽镀层变色更快。
用途：文件夹等办公用品、伞骨、旋钮等小五金。
（3）镀铬
主要色泽为亮白色，在空气中不变色、耐磨性也好。
用途：汽车外部装饰件、水暖五金、家用电器及照相机外部装饰件、自行车车架及轮圈等。
（4）镀黑铬、镀黑镍、镀锌后黑色钝化、镀黑铑等。色调为黑色。其用途为：黑铬镀层主要用于高级照相机身、计算机身、钟表外壳等；
黑镍镀层主要用于家具金属装饰件、随身装饰品及小五金等；
镀锌后黑色钝化处理主要用于汽车、家用电器零件，伞骨等；
黑铑镀层常用于眼镜框架、钟表壳。
（5）镀铜-锌合金
色调为黄铜色。这是一种历史很久的合金镀层。
（6）镀铜-锡合金
也叫镀锡青铜，根据镀层中锡含量的变化，其色泽将按红-黄-白变化，镀层很光滑，耐磨性也好。
（7）镀铜-镍合金
该镀层的色泽随镍含量的变化逐渐从粉红色到淡金色。
上述镀层常用于装饰品、小五金、日用五金、照明器具、办公用品等。
铝及铝合金着色
铝及铝合金的着色是在阳极氧化基础上形成的。主要分为电解发色、化学染色与电解着色三种方法。
电解发色是阳极氧化和着色过程在同一溶液里完成，在铝合金上直接形成彩色的氧化膜，因此，电解发色法也称之为电解着色一步法。电解发色是由于光线被膜层选择吸收了某些特定的波长，剩余波长部分被反射引起的。选择吸收与合金元素在膜层中的氧化状态以及电解液成分与氧化膜中物质的结合状态有关。
电解发色膜产生颜色的原因，虽然有种种解释，但似乎无明确结论。材料成分、溶液种类、氧化膜厚度以及操作条件等都对它有重要影响。
化学染色法是染料被吸附在膜层的孔隙内而着色。目前用的最普遍的工艺是铝及铝合金经硫酸阳极氧化得到Al2O3氧化膜之后，用有机和无机染料浸渍染色后形成所需色调。
关于有机染料的着色机理有三种解释：
1）有机染料分子与膜内铝的化合物发生化学结合；
2）膜的主要成分氧化铝的物理吸附，即氧化膜孔隙中物理吸附了沉淀的色料；
3）机械填充于膜的微孔之中。
电解着色法是将经过阳极氧化的铝或铝合金放入含有重金属的盐类溶液中进行电解着色，也常称为电解着色二步法。铝及铝合金能被着色是因为电解的结果使Ni、Sn、Cu、Mg等以金属的形式沉积在孔里所致。
不锈钢着色
在不锈钢表面形成彩色的技术很多，大体有以下几种：化学着色法、电化学着色法、高温氧化法、有机物涂覆法、气相裂解法及离子沉积法。目前用的最成熟的是酸性化学着色法。
酸性化学着色法是经过活化的不锈钢在含有氧化剂的硫酸水溶液中进行着色。这种方法着色控制容易，着色膜的耐磨性较高，适合进行大规模生产。
不锈钢的化学着色机理为：使不锈钢表面形成透明氧化膜，当入射光与反射光在膜层中产生干涉时会发出某种色光。在0.15~0.4μm之间改变膜层厚度时，便可得到不同的颜色。
铜及铜合金的着色
在纯铜或黄铜上进行化学氧化着色可以生成很丰富的色彩。这主要是由于铜的化合物较多，例如CuS、Cu2S、CuO、Cu2O、CuCl2、CuCO3、Cu(OH)2、Cu(CNS)2以及Cu（Fe(CN)6）等，它们具有不同的颜色。但实际应用中，铜和铜合金着色以黑、绿、蓝以及古铜色等色调为主。
具体做法是：将经过前处理的工件放入一定成分和一定温度的溶液中，保持一定时间，取出后洗净、干燥并罩上有机防护膜。
此外，还有物理或化学气相沉积氮化钛。气相沉积氮化钛也是仿金涂层的一种
下面先介绍钢铁制品常用的防蚀电镀层的种类、特征并简述其用途：
（1）镀锌
锌镀层弹性好，当零件变形或弯曲时，镀层不致脱落或裂开。但它的硬度较低，不适于镀覆承受摩擦条件厂工作的零件。
锌是两性元素，它既能溶于酸也能溶于碱。当锌中含有电位比较正的金属杂质时，这种溶解将进行得很快。好在锌镀层的纯度很高，结构也比较均匀，因此，在常温下，锌镀层有比较高的化学稳定性。锌不耐氯离子的腐蚀，所以在海水中锌的腐蚀比较严重。锌在淡水中比较稳定．可以用锌镀层来防止水管和蓄水池等的腐蚀。
锌镀层的成本比较低廉，因而被广泛用于防止机械零件、丝材、板材、紧固连接件和电器元件、仪器仪表底盘等的腐蚀由于价格低，防蚀效果好而获得广泛应用。
（2）镀镉
镀镉层耐蚀效果良好，中性盐雾试验约在500小时以上，约为镀锌层的两倍，镀层软钎焊性也好。但镉毒性很大，镀液污染严重，会引起肾障碍和软骨病，目前我们国家在民用行业已禁止使用。主要用于飞机零件和舰船零件防腐。
（3）镀镉-钛合金
为了消除镀镉的氢脆性，在镉中加入少量钛而形成的合金电镀，它适用于飞机起落架等高强度钢零件。
其他常用耐蚀涂镀层简介
（1）热浸镀铝
1）热浸镀铝的形成
当液态铝与固态铁接触时，发生铁原子溶解和铝原子的化学吸附，形成铁铝化合物以及铁、铝原子的扩散过程和合金层的生长。所形成的镀铝层由两部分构成：靠近基体的铁-铝合金层及外部的纯铝层。
2）热镀铝层特性
热镀铝层具有优良的抗高温氧化性能。
钢材热镀铝后，耐热氧化性大大提高。例如碳钢件，不镀铝最高使用温度为550℃，镀铝后可耐1000℃不氧化。如能浸镀合金铝(如铝硅合金)则比镀纯铝层耐热性更佳。
（2）渗层
利用高温扩散在表面渗入金属或非金属从而实现材料表面改性是一个历史久远也是人们常用的方法，渗层也属于涂镀层一类。渗层种类较多，目的也各不相同，其中作为耐蚀层的有渗铝、渗铬、渗硅、还有二元及三元共渗等。
铝-铬共渗可以获得比单独渗铝和渗铬层更优良的性能。
铝—铬共渗的方法较多，有粉末法、熔盐法、料浆法等，其中应用最多的是粉末法。采用粉末法进行铝—铬共渗时，渗剂中一般含铬粉、铝粉、氧化铝和氯化铵等。也可以用铝—铁和铬—铁合金粉分别代替铝粉和铬粉。增加渗剂中的铝—铁合金粉量，渗层中的铝含量亦增加。
采用粉末法时，共渗温度一般控制在900~1000℃，共渗时间视所需厚度而定，一般为3~15h。
（3）达克罗涂层
达克罗涂层亦称锌铬涂层，是指将水基锌铬涂料浸涂、刷涂或喷涂于钢铁零件或构件表面，经烘烤形成的以鳞片状锌和锌的铬酸盐为主要成分的无机防腐蚀涂层
常用的耐磨涂镀层有：
（1）硬铬镀层
镀硬铬是提高机械零件和工具耐磨性的常用方法，硬铬镀层的硬度很高，约为750~900HV，与装饰用铬镀层相比，硬铬镀层较厚，一般来说，只要铬镀层大于7μm，就很容易达到上述硬度。
硬铬镀层的耐磨性比渗氮要好比碳化钨稍差。
（2）松孔铬镀层
松孔铬镀层是一种较新型的耐磨镀层，内燃机汽缸内腔电镀松孔铬可使耐磨能力比普通硬铬层提高5~7倍。这是因为松孔铬镀层具有一定密度和深度的网状沟纹，能贮存润滑油，因此耐磨损能力很高。为了得到松孔铬镀层，首先在工件表面镀一层较厚的硬铬层，再进行“松孔”，即将硬铬层原有的网状裂纹加深加宽，达到能贮存润滑油的程度。
（3）化学镀镍-磷合金
化学镀在表面处理技术中占有重要的地位。化学镀是利用合适的还原剂使溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。
可用下式表示：
化学镀特点和应用：
化学镀与电镀比较，具有如下优点：
①不需要外加直流电源设备。
②镀层致密，孔隙少。
③不存在电力线分布不均匀的影响，对几何形状复杂的镀件，也能获得厚度均匀的镀层；
④可在金属、非金属、半导体等各种不同基材上镀覆。
但化学镀也有不足之处，如所用的溶液稳定性较差，且溶液的维护、调整和再生都比较麻烦，材料成本费较高。
化学镀镍层的结晶细致，孔隙率低，硬度高，镀层均匀，可焊性好，镀液深镀能力好，化学稳定性高
（4）复合镀层
在电镀液或化学镀液中添加耐磨微粒子或减磨微粒子，使其与镀层金属一起沉积，复合镀层的基本成分有两类，一类是通过还原反应而形成镀层的那种金属，可称之为基质金属，基质金属系均匀的连续相；另一类则为不溶性固体颗粒，它们通常是不连续地分散于基质金属之中，组成一个不连续相。所以，复合镀层属于金属基复合材料。形成金属基表面复合镀层，可以大大降低材料的磨耗。
其他耐磨涂镀层
（1）气相沉积硬化镀层
1）物理气相沉积硬化镀层（PVD法）
物理气相沉积主要包括蒸发镀、溅射镀和离子镀。
蒸发镀的原理为：将被沉积的材料置于装有加热系统的坩埚中，被涂基体（工件）置于蒸发源前面。当真空度达到0.13Pa时，加热坩埚使材料蒸发，所产生的蒸气以凝聚形式沉积在基体（工件）上，形成了一层薄膜。其过程大致如下：
a、高真空中，物质一旦加热到高温，相应温度下的饱和蒸气就在真空槽中散发。
b、阻挡蒸气流的基体（工件）保持较低的温度，蒸气则在其上形成凝固膜。
c、为了弥补凝固的蒸气，蒸发源要以一定的比例供给蒸气。
离子镀的原理为：离子镀的基本原理是借助于一种惰性气体的辉光放电使金属或合金蒸气离子化。离子经电场加速而沉积在带负电荷的基体上。惰性气体一般采用氩气，压力为1.33×10-2~1.33×10-3Pa，两极电压在500~2000V之间。离子镀包括镀膜材料的受热、蒸发、沉积的过程。
2）化学气相沉积（CVD法）
化学气相沉积的一般原理为：在一定真空条件下（低真空），加热基体（工件）（温度一般＞1000℃），导入适当气态物质，在触媒的作用下，气态物质在高温工件表面发生一定化学反应从而生成固态沉积物涂层。化学反应包括热分解反应、还原反应、氧化反应、水解反应、氮化反应或氨解反应以及碳化反应等。
其中氮化反应可制得TiN涂层、碳化反应可制得TiC及W-C涂层、氧化反应可制得Al2O3涂层等。
由于CVD反应温度高，因此，在基体和膜层之间易形成扩散层，结合力好。例如在枪筒的内壁化学气相沉积钨后，在模拟弹药通过枪筒发射的试验中，其耐剥蚀性能比物理气相沉积钨层几乎增加到10倍。
但是在高温下进行处理易引起机件变形、晶粒长大、强度降低等问题，所以CVD 处理后常需重新进行热处理。
（2）热喷涂耐磨涂层
所谓热喷涂，就是利用一种热源，如电弧、离子弧或燃烧的火焰等将粉末状或丝状的金属或非金属喷涂材料加热熔融或软化，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化，使喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预处理干净的基体表面，依靠喷涂材料的物理变化和化学反应，与基体形成结合层的工艺方法。
它可以喷涂各种金属及合金，金属陶瓷，塑料及非金属矿物等几乎大多数固态工程材料，所以能制成耐磨、减磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝热、绝缘、导电、辐射、防辐射、抗干扰、能量转换等各种功能涂层。
用热喷涂方法将金属氧化物、碳化物、硼化物、硅化物等喷涂到金属表面可以形成耐磨金属陶瓷涂层。由于上述金属陶瓷熔化温度高，一般采用等离子喷涂和爆炸喷涂；
用热喷涂的方法将聚四氟乙烯粉末等喷涂到金属表面可以形成减磨涂层，聚四氟乙烯粉末可以用火焰及等离子喷涂。
第二章功能涂镀的发展和应用
2.1润滑和脱模
润滑性能好的构件很容易滑动，提高润滑性能的方法主要有降低表面自身摩擦系数法、提高表面保油性法和改善磨合性法。
降低摩擦系数法在1.3节耐磨涂层里已有讲述，即可用电镀或化学镀复合弥散的氟化石墨、
二硫化钼以及聚四氟乙烯固体颗粒，也可用热喷涂方法制备聚四氟乙烯涂层在工件表面形成减磨层。
提高表面保油性法主要是利用多孔镀层具有贮存润滑油的特性，如在气缸套等零件上电镀一层多孔铬，然后进行浸油，当零件工作时，由于压力和温度的作用，镀层孔内的润滑油就会渗出，起到润滑作用，当工件停止工作，压力和温度消失时，润滑油会重新回到孔内。改善磨合性法主要利用镀层较高的延展性在磨损时特别是磨损初期通过镀层表面的变形来改变摩擦面粗糙度和增加磨合面积，例如，以前在内燃机活塞环和活塞表面通过镀锡层来提高其磨合性并最终提高润滑性，而现在采用镀铅-锡合金、铅-锡-锌合金、铅-铟合金，因为研究发现上述合金镀层不仅具有镀锡层的原有功能，而且发现两摩擦界面有铅系微球产生，起到类似石墨或二硫化钼颗粒的作用，使滑动摩擦变成了滚动摩擦，降低了摩擦阻力。另外铅系镀层在低速摩擦下有自行修补能力，作为低速转动机械的润滑剂非常有效。目前铅系合金镀层已经是应用较为普遍、使用效果较好的润滑涂层。
脱模性能对模具特别是成型模具非常重要，脱模性能的好坏直接关系到模具的使用寿命。
在模具内腔镀硬铬不仅能提高其耐磨性，而且能具有良好的脱模性能。此外在模具内腔电镀镍或化学镀镍-磷合金复合氟化石墨颗粒提高耐磨减磨性能也能提高磨模具的脱模性能。
2.2工件尺寸修复
工件由于不可避免的磨损，尺寸将不断变小，造成机器设备的稳定性和可靠性下降。磨损零件的报废将造成极大的浪费。尺寸修复技术的发展和应用使得这些浪费得以避免。
对于金属模具和已磨损工具，也可以用电镀硬铬来修复，这样既可以修复尺寸，也可以提高耐磨性，例如金属塑料模，镀硬铬后可以延长使用寿命5~15倍
热喷涂技术在工件尺寸修复中应用也很广，甚至工件表面出现了裂纹，也可以用热喷涂的方法修复。
用热喷涂方法进行修复需考虑涂层与基体的结合力，常用粗化处理的方法以提高涂层与基体的结合面积。
2.3金属模具制造
在原模上镀上数毫米厚的镀层，剥离后就能得到凹凸面正好相反的金属膜，用这种模具挤压或浇注成型的产品和原型完全一样。这种加工方法就是电铸法。它有很好的复制性，其复制精度非常高。
所谓电铸法实际上是电镀的一种特殊形式，构成它的基本要素包括阳极、电解液（镀液）、待镀工件（原模）。但是作为工艺技术，电镀和电铸之间还是存在不少差异的，这些差异包括：
（1）电镀主要是在物体表面沉积一层金属镀层，它一般不需要形成独立支撑结构，是对材料进行表面改性的技术；而电铸则要求电沉积的金属最终能够形成独立的结构，按照一定的方式复制作为电镀原型物的模版，是一种用于加工新个体的工艺技术；
（2）从工艺角度分析，电铸的镀层厚度通常较厚，电镀层一般在1~50μm，而电铸镀层厚度一般都在几十微米，甚至达到几个毫米以上；
（3）电铸形成的镀层不需要考虑与基体的结合力，而电镀层需与基体有良好的结合力，以免剥落；
（4）电铸件的性能与基体没有关系，而电镀镀层的性能则与基体金属的性能互为补充的。
用电铸发生产模具的原模可以用石膏、蜡、塑料等容易加工的非金属材料制造，用非金属材料制造原模要用石蜡进行耐水性处理以及导电性处理。导电性处理可以采用碱性化学镀铜或真空喷镀。
2.4精密加工
利用电铸法同样可以进行精密加工。
例如对于尺寸精度和表面质量要求都很高的微细孔或断面复杂的异型孔，用“除去”法加工非常困难，而采用电铸法加工就比较容易，例如精密喷嘴，内孔直径为0.2~0.5mm,内控表面要求镀硬铬，其电铸法制造过程为：首先加工黄铜型芯，其次电镀一层硬铬层，再电铸一层金属镍，最后用硝酸类溶液溶解黄铜型芯，由于硝酸类溶液对黄铜溶解速度快，而不侵蚀铬镀层，所以可得到只有光洁内孔表面镀硬铬层的精密微细孔喷嘴。
用电铸法还可以用来制造波导管。
波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子，波导管主要用来传送微波、毫米波交流电信号。常见横截面形状有矩形和圆形，通过波导管的脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地（这里波导管传播原理略）。
波导管要求有精密的尺寸和平滑的内壁。所以使用电铸方法比较合适。具体制造方法为：先用易腐蚀材料加工型芯，然后用电铸方法沉积几毫米至几十毫米厚的铜镀层，再通过腐蚀将镀层和型芯分离，然后在内壁表面进行光亮镀铜作为中间镀层，最后镀以极薄的银或金镀层即可。
2.5与导电有关的涂镀层
1.在印刷电路板上的应用
1）线路电镀
印刷线路板以前均是用腐蚀铜箔法制造，现在也有部分特别是较小厂家采用此法。腐蚀铜箔法采用在绝缘板上覆盖铜箔，然后用化学试剂腐蚀（刻蚀）掉线路以外的铜箔，即形成印刷电路板。
先进的印刷电路板的方法为加成法或减成法。
2）通孔电镀
双面印刷线路板或多层印刷线路板需要在线路板上开孔以便正反两面或层与层之间的通过钎焊连接，目前主要采用化学镀铜—电镀铜增厚—镀锡铅焊料镀层的方法。
2.汽车用导热玻璃
将导热玻璃安装在汽车上，可以象加热器一样通电加热，即使上面有水滴也可以迅速蒸发而不会使视线模糊。
吸热玻璃的制造方法是先在玻璃上用银粉描绘出线路图形，然后加热使其融合在一起，再在硫酸铜镀液中沉积一层薄的铜镀层，再镀上镍层作为电阻体。注意：镀层电阻由厚度和宽度及长度保证，最后用刻蚀法精修。
2.6磁性涂镀层及其应用
大家知道，磁性材料分为硬磁材料和软磁材料，硬磁材料适合作为永磁体和记录材料使用，因为它的磁滞回线比较宽，为矩形回线。如果将硬磁材料在基料上成膜，就能进行高密度记录。
目前硬磁材料的成膜方式有涂覆、溅射和化学镀等。
2.7金属膜电阻的制造
通常使用的电阻有线圈电阻、碳膜电阻、氧化膜电阻、金属膜电阻等。
在陶瓷材料上以化学镀的方法沉积一层镍-8~16%磷-2%硼合金镀层，即可得到具有良好电阻性能的轻、薄、短、小的金属膜电阻。具体制造方法为：在陶瓷管上实施化学镀形成镀层，再将镀层加工成螺旋线，电阻的电阻值可以通过改变镀层厚度、电阻体长度及螺旋线的宽度来任意控制和调整。
上述方法制成的电阻元件的特征是：若有过电流通过时，镀层将熔化而切断电路，具有保险丝的特性。这种电阻元件特别适用于半导体元件线路，因为半导体元件在高温下性能差，而且容易因发热而遭到破坏，因此用这种电阻能够对半导体元件起到保护作用。
2.6镀膜玻璃
镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定需求。镀膜玻璃的生产方法主要有：真空磁控溅射法、真空蒸镀法、化学气相沉积法以及溶胶凝胶法等。镀膜玻璃的品种很多，主要有如下几类：
1.吸热玻璃
吸热玻璃是既能吸收大量红外线辐射能又可保持良好可见光透过率的平板玻璃称为吸热玻璃。生产吸热玻璃的方法有两种：一是在普通钠钙硅酸盐玻璃的原料中加入一定量的具有吸热性能的着色剂；二是以一定方式在玻璃表面形成金属或金属氧化物薄膜。
2.热反射玻璃
热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，热反射玻璃的遮阳系数Sc=0.2~0.6（遮阳系数：太阳辐射总透射量与3mm厚普通无色透明平板玻璃的太阳辐射的比值），对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高吸收率，因此，也称为阳光控制玻璃。这类产品主要用于建筑和玻璃幕墙。
3.低辐射玻璃
低辐射玻璃是在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能。由于膜层强度较差，一般都制成中空玻璃使用。低辐射玻璃主要用于建筑和汽车、船舶等交通工具。2.7光学功能涂层及其应用
1.光反射
通常用涂镀方法来提高光的反射效率，我们常见的平滑的镜子除了在玻璃上用银镜反应方法制造外，还经常采用真空喷镀或溅射的方法，在玻璃上沉积银或铝来制造。由于玻璃容易破裂且加工困难，所以也常常在塑料上用真空镀的方法制造，例如道路标记用的曲面镜、汽车的反光镜等。
2.光的选择吸收
目前正在积极推行清洁能源利用，其中太阳能的利用是重点之一。理想的太阳能吸收器（集热器）表面应当在可见光全部波长区域内都能保持较高吸收率，而红外线辐射要小，也就是能量的吸收量要大而放出量要低。
2.8涂层在“热”学方面的应用
这些涂层的作用与光学涂层的作用有些相似，但也有区别和独特的地方，这里只做简单介绍。
1.耐热
钢铁材料如果在空气中加热到400℃以上，表面就会发生氧化并逐渐剥落，如果在其表面用浸镀或热喷涂等方法在其表面一层铝，就能避免上述现象，镀铝钢板已广泛应用于烟囱、垃圾焚烧器、采暖设备零件、汽车消声器、锅炉等，因为铝在高温下不易氧化。
2.吸热
散热对电器设备小型化非常重要，常用在电器设备的底座和屏蔽箱壳体、变压器壳体、电动机壳体内表面进行涂镀黑色涂层处理，例如，在电动机工作时会产生大量热量，这些将由镀黑铬的内表面吸收，然后通过热传导的形式将热量传递到壳体外表面，再通过壳体外表面的肋片以辐射和对流的形式散发出去。黑色涂镀层加强了散热效果。
3.热传导
大家知道，金、银、铜的热导率较高，但金、银的价格较高，铜的价格相对便宜因而应用较广。散热器常常采用镀铜铁皮制造。不锈钢的导热性较差，为了提高其导热性，也是用在表面镀铜的方法处理，例如，不锈钢制的油炸锅子可以在底部镀上一层铜来改善火苗
部位加热集中温度过高的情况。
4.隔热涂层
所谓隔热是阻止外部热量向内部传递，从而保持内部适当温度。这与保温的含义正好相反。当然所用材料几乎是一致的。
隔热涂层的种类包括热反射型和阻隔型等。
1）热反射型涂层
这是一种在可见光和红外线波长范围内反射率大，能够将太阳光中绝大部分热量反射掉的一类涂料。该类涂料由不同高分子材料和颜料组成。高分子材料作为成膜剂，应当具有对太阳光热能吸收率低（反射率高）、透明度好的特性。颜料不仅使涂料具有视觉效果，同样也具有提高涂料反射率的作用。
2）阻隔型隔热涂层
阻隔型隔热涂层由于添加有低导热率材料和含有空气泡从而造成涂层整体热导率低，能够阻隔热的传递，达到隔热的目的。
涂料由成膜剂（基料）、骨料及辅助助剂组成。
2.9表面金属化
古代就知道对非金属表面进行金属化处理，最典型的例子是对泥塑的或木雕的佛像表面铺贴金箔。
对非金属表面进行金属化处理，不仅仅起到装饰作用，例如塑料表面通过化学镀、电镀形成金属层，它的作用包括：
（1）提高了塑料制品的表面机械强度，延长其使用寿命。
（2）使塑料制品具有导电性、导磁性和可焊性。
（3）使塑料制品对光和大气等外界因素有较高的稳定性，可防止老化。
（4）使塑料制品表面具有金属光泽，美观且不易污染。
（5）塑料制品比金属制品重量轻，用经过金属化处理的塑料代替金属可以减轻机械产品质量。
目前不仅可以对塑料，还可以对玻璃、陶瓷、石膏及木材进行金属化处理。
下面以塑料为例介绍一下主要工艺。
由于一般塑料不导电，不能直接用电镀的直接形成金属镀层，所以先需用化学镀的方法形成一层薄的金属镀层，然后用电镀对镀层进行加厚。
基本工艺为：除油→粗化→敏化→活化→化学镀铜→电镀。
粗化的目的是使塑料表面微观粗糙，还可使塑料表面由憎水变为亲水，以提高塑料表面与镀层间的结合力。其主要方法有：
机械粗化：砂纸打磨、气喷、滚磨等；
化学粗化：即用化学溶液进行浸泡腐蚀。化学粗化液中普遍含有铬酐和硫酸，是一种强氧化性溶液。
有机溶剂粗化：对于不适宜用酸液粗化的塑料制品，可用有机溶剂粗化，下面为热固性塑料的有机溶液粗化用溶液配方，热固性塑料可在该溶液中浸泡3～5分钟（室温）进行粗化。敏化处理是将粗化过的塑料件放入含有敏化剂的溶液中浸渍，使表面吸附一层容易氧化的物质，以便在活化时被氧化，在表面形成活化层或催化膜，这样可以缩短化学镀的诱导期，并保证化学镀的顺利进行。
常用的敏化剂是二价锡盐和三价钛盐。
活化的目的是在塑料表面产生有催化性的贵金属薄层，作为化学镀时氧化还原反应的催化剂。能起催化作用的贵金属有金、银、铂、钯等。
常用的活化液有两类：离子型活化液和胶体钯活化液。
离子型活化液以含有银离子（Ag＋）和钯离子(Pd2＋）的活化液应用最多。当经过敏化后的塑料件浸入含有银离子或钯离子的溶液中时，贵金属离子立即被二价锡还原，生成贵金属微粒粘附在塑料表面，这些活性催化微粒成为化学镀的结晶中心。
2.10涂镀的其它应用
1.金属薄膜与金属粉末制造
在不锈钢板上进行电镀后，将镀层剥离下来，就会得到金属薄膜。用不锈钢圆筒（滚筒），一面使它旋转一面对它进行电镀，并连续地镀层剥离下来，就能得到卷筒式的金属薄膜，这种方法已可大量用来生产铜膜（铜箔）（厚度为5~70μm）和作为碱性电池极板用的镍膜。
2.卫生杀菌涂层
镀银、镀锡常常用来进行杀菌，因为银离子和锡离子对许多细菌有抑制杀灭作用，并对人体无害，在容易滋生细菌的水龙头、门窗把手以及电冰箱内部一些塑料件表面或医疗器械的金属制品表面进行电镀银、锡处理，可以有利于卫生和健康。市场上销售的无菌鞋垫，是在化学纤维上镀铜后织制而成的，铜离子能抑制白丝菌生长。
此外还有：提高结合力：
例如橡胶与黄铜具有良好的结合力，所以汽车子午线轮胎内的钢丝需要预先进行镀黄铜处理；
钢铁件在涂漆前如果进行磷化处理或先进行镀锌然后进行铬酸盐钝化处理，可以增强涂漆层与基体的结合力同时提高耐腐蚀性能。
防渗碳和渗氮：
采用镀铜的方法在不需要渗碳的工件表面形成镀铜层，可以避免这些部位在渗碳时渗碳，渗碳结束后可以用退镀的方法去掉镀铜层；同样可以用镀锡的方法避免不需渗氮的工件表面渗氮
第三章复合涂镀层
复合涂层比单一涂层具有更好的性能，目前复合涂层的研究和应用日趋广泛，本门课程由于课时的限制，主要还是介绍与专业联系更紧密的复合电镀层和复合化学镀层，以复合电镀层为主。
3.1复合电镀层特点
近20年来高速发展起来的复合镀层已成为复合材料中的一支新军，在工程技术中获得了广泛的应用。通过金属电沉积的方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒，均匀地夹杂到金属层中所形成的特殊镀层就是复合镀层。这种制备复合镀层的方法，可称之为复合电镀。
复合镀层的基本成分有两类：
一类是通过还原反应而形成镀层的那种金属，可称之为基质金属，基质金属系均匀的连续相；
另一类则为不溶性固体颗粒，它们通常是不连续地分散于基质金属之中，组成一个不连续相。
所以，复合镀层属于金属基复合材料。如果不经过特殊的加工处理，基质金属和不溶性固体颗粒之间，在形式上是机械地混杂着。两者之间的相界面基本上是清晰的，几乎不发生相互扩散现象。但是它们可以获得基质金属与固体颗粒两类物质的综合性能。例如，金刚石、立方氮化硼（C-BN）等材料硬度很高，耐磨性很好，但它们的抗拉强度低，抗冲击能力差，不易加工成型，妨碍了它们获得更广泛的应用。若通过复合电镀把金刚石、立方氮化硼等颗粒镶嵌在镀镍层中，制成各种磨具（钻头、金刚石滚轮等），则能在很大程度上克服金刚石、氮化硼等的缺点，保持并发扬其耐磨性的优点。这些工具已在成型磨削、高速磨
削、地质钻探等方面获得了广泛应用。
3.2复合镀层的分类
由于考虑的角度不同，对复合镀层的分类方法也自然不同。
首先，可以根据构成复合镀层的组分来分类。例如，根据所采用的基质金属，可将它们区分为：
镍基复合镀层（以镍为基质金属）；
铜基复合镀层（以铜为基质金属）；
银基复合镀层（以银为基质金属）等等。
其中镍基复合镀层是当前应用最广泛的一种复合镀层。
除了基质金属外也可以以固体颗粒的材料种类来分类。
目前，能够用于制备复合镀层的固体颗粒品种已经很多了，这些材料的性质彼此常常有很大的差异。它们可以是无机颗粒，包括金刚石、石墨、各种氧化物（如Al2O3，ZrO2)、碳化物（如SiC，WC）、硫化物（如MoS2)、硼化物（如CrB2）、氮化物（如BN）、硫酸盐（如BaSO4）、硅酸盐（如高岭土、Al2O3·2SiO2·2H2O）等等；它们也可以是有机颗粒，例如，聚四氟乙烯、氟化石墨、尼龙、聚氯乙烯、氨基甲醛树脂等等。此外，金属粉（如镍、铬、钨粉等等）也可作为与基质金属共沉积的颗粒。用不同性质的颗粒与金属共沉积，在工艺上当然会有一定的差别。
因此，可以依据所使用的固体颗粒材料的性质，将复合镀层区分为无机的、有机的与金属的三大类。在当前研究和使用的复合镀层中，以无机的复合镀层为数最多。
另外一种比较常用的分类法是按照复合镀层的用途，将它们分为装饰防护性复合镀层，功能性复合镀层及用做结构材料的复合镀层三大类。这和普通镀层的分类方法是一致的。
3.3复合电沉积机理
电镀复合膜成膜机理主要为：
1.机械截留机理：即粒子依靠机械作用力（搅拌等）悬浮于镀液并与镀件表面接触，根据Guglietmi提出的粒子共沉积两步吸附理论，一部分物理吸附的粒子实现了化学吸附而形成共沉积；
2.电化学机理：即粒子依靠吸附正离子，在界面和外加电场的作用下移向阴极表面实现共沉积。
3.4复合电镀的工艺特点
一、基质金属与固体微粒分散相的选择
复合电镀是将固体微粒经表面活化后均匀地悬浮于电镀溶液中，在直流电场作用下，在阴极发生固体微粒与金属的共沉积形成复合镀层，也可以用化学镀的方法使固体微粒的金属共沉积。
复合镀层由基质金属和分散微粒两相组成，两相之间有明显的界限。复合镀层的性能主要取决于基质金属和固体微粒，应根据镀层的不同用途和性能要求来选择，可作为基质金属的有单金属，如Fe、Co、Ni、Cu等，合金如Ni-Cu、Ni-Fe、Ni-P、Ni-B等。作为分散粒子的有碳化物、氧化物、硫化物、氮化物、金属粉末、高分子化合物等。表6为目前国内外曾用于复合电镀的基质金属与分散粒子汇总。
复合电镀的镀液体系对复合镀层的获得有重要影响。选择同一基质金属和固体微粒，采用不同的镀液体系，共沉积状况有显著差别。如铜和三氧化二铝微粒，在硫酸铜溶液中几乎不能共沉积，但在氰化物镀铜溶液中却很容易共沉积。
二、微粒的活化处理
固体微粒的活化处理十分重要，以保证微粒在镀液中润湿并均匀地悬浮，形成表面带有电荷的胶体微粒。微粒的活化处理主要有以下三种：
1.碱处理。将微粒加到适量的10％～20％NaOH溶液中，煮沸5~10分钟，用水清洗数遍，再用10％～15％的HCl或H2SO4溶液中和。
2.酸处理。将微粒加入适量的溶液，加热至60～80℃、10～30分钟，用清水清洗数遍，可除去微粉中的铁等重金属杂质。
3.表面活性剂处理。憎水性强的固体微粒在加入镀液前，应先与适量表面活性剂混合，高速搅拌至数小时，静止后待用。
三、颗粒的悬浮方法
使固体微粒均匀地悬浮于电解液中是获得复合镀层的必要条件。搅拌可以使颗粒均匀地悬浮于电解液中。搅拌方法、搅拌速度不同，微粒与金属的共沉积也不同。搅拌方法通常有以下几种：
（1）机械搅拌法。用可调速电动机带动搅拌棒，按一定速度旋转。搅拌棒转速以溶液上部没有清液，底部无颗粒沉淀为宜。
（2）溶液循环法。用泵使镀液和微粒强制循环搅拌，溶液从槽上部抽出，再从槽底部送入（见图4）
（3）气液法。它是在溶液强制循环的同时，加入经过过滤的空气，以强化搅拌作用（见图5）
其它搅拌方法还有板泵法、上流反冲法等
3.4影响复合镀层中固体微粒含量的因素
除了上述搅拌方式、方法对微粒的共沉积有重要影响外，固体微粒在镀液中的载荷量、添加剂、电流密度、温度、pH值等均影响微粒与金属的共沉积。对于不同的镀液体系，不同微粒，其影响规律也不相同，难以用某一规律概括各种镀液体系和微粒。下面我们仅就一般规律举例说明。
一、固体微粒在镀液中的载荷量
通常，在大多数复合电镀体系中，固体微粒在镀液中的载荷量（c，V％）增加，镀层中微粒的含量（a，V％）也随之增加。这是由于微粒到达阴极表面的碰撞几率和在电极表面吸附的可能性随载荷量的增加而增加。但载荷量增加到一定数值时，镀层中微粒的含量不再继续增加，有时甚至略有下降。
二、电流密度
复合电镀中电流密度的影响十分复杂。随着电流密度的增加，对不同的微粒和体系，微粒的共沉积量有的增加，有的却减少。在同样的氨磺酸镀镍溶液中，随着电流密度的增加，我们发现SiC的共沉积量是增加的。
三、pH值
pH值对微粒共沉积量的影响比较复杂，不同的复合电镀体系有明显的区别，主要有以下三种类型：
1.溶液pH值对镀层中微粒含量没有影响，如Co-Cr3C2体系。
2.随pH值降低，微粒在镀层中含量明显下降，如Ni-Al2O3体系，见图10。
3.随pH值降低，微粒在镀层中含量直线上升，如Ni-MoS2分散电镀体系，
四、温度
温度对微粒的共沉积量影响不大。通常，当溶液温度升高时，微粒在阴极表面的物理吸附减弱，因而使微粒的共沉积量略有下降。
其他因素，如电流波形、超声波、磁场等对微粒与金属的共沉积量也均有一定影响。
化学复合镀共沉积机理简介
化学复合镀是在电镀复合镀基础上发展起来的，因而它与电镀复合镀有许多相似的
地方，但也存在着不同点。
化学复合镀由于不存在外加电场，其沉积机理更多被认为是以机械截留为主，与复合电沉积一样，化学复合镀粒子同样存在三个步骤：即颗粒向镀件表面迁移；粘附在镀件表面并部分粒子实现强吸附；粒子被基质金属包覆。一般认为，化学复合镀同样符合粒子共沉积两步吸附模型，由于处于弱吸附阶段的颗粒并不涉及界面作用力，因此处于一种动态平衡状态，而弱吸附转化为强吸附需要越过一个能垒，能量来源于搅拌的机械能以及界面电场与
颗粒间的静电作用能。
复合化学镀时，镀件表面对沉积金属具有均匀的催化活性，镀层已叠层方式生长，基质金属以面沉积方式同时俘获大量颗粒，而不是复合电镀中只有靠近沉积金属附近的粒子才能被镶入镀层，因此化学复合镀中基质金属在短时间内可以完成大量颗粒的俘获。
第四章新型涂镀工艺
4.1耐磨涂层的研究进展
一、热喷涂WC- Co复合涂层的研究
WC-Co涂层具有优良的耐磨性能，被广泛用于航空航天、石油化工、造纸等工业的相关领域。
（一）热喷涂WC- Co复合涂层材料
常规的WC- Co金属陶瓷复合粉末是由高硬度WC 颗粒及高韧性Co金属组成，其制备的涂层硬度高、韧性好、耐磨性能优良。在WC-Co涂层材料中，Co的含量在8%~20%范围内，随着Co含量的增加，热喷涂涂层的韧性和强度提高、裂纹敏感性降低，但耐磨性下降。在涂层中，WC尺寸一般在1~6μm范围内，大部分WC颗粒为1~3μm。
1.微纳米WC 颗粒涂层
在普通的WC- Co 硬质合金中，WC 颗粒尺寸的减小虽然能提高复合材料的硬度，但同时会引起材料断裂韧性的下降，然而近年来随着纳米材料的发展，人们开始认识到纳米材料的独特性能。
在WC-Co复合材料中，随着WC 颗粒尺寸进一步减小到纳米尺寸范围，烧结的WC-Co硬质合金的硬度和韧性会同时增加，WC-Co硬质合金的耐磨粒磨损与滑动磨损性能得到了有效提高，由此热喷涂纳米结构WC- Co涂层的研究在国内外引起了广泛重视。
1994年，美国Connecticut 大学的Strutt 研究小组首先应用高速火焰喷涂进行了纳米结构WC-10Co 涂层制备研究，研究结果显示：利用高速火焰喷涂技术不仅可以制备出具有纳米结构的金属陶瓷涂层，而且所制备的纳米结构WC-10Co涂层还具有较高的硬度和很好的结合强度。
考虑到纳米WC-Co粉末制造成本高，进入本世纪以来发展了一种新的微纳米WC-Co涂层材料，其粉末一般由一定比例的纳米WC颗粒和微米WC颗粒组成，或由纳米WC颗粒与亚微米WC颗粒组成（多峰粉末）。
2. WC-Co涂层热喷涂制备工艺
目前制备WC-Co涂层的热喷涂方法主要有等离子喷涂、爆炸喷涂、冷喷涂、及超音速火焰喷涂（HVOF）四种方法。
等离子喷涂的原理为在等离子喷涂装置中，钨阴极与喷嘴铜阳极的小孔同轴对中，二者之间有一定空隙。一种气体或混合气体通过空隙之间时被电离产生电弧。工作气体在电弧中被加热，温度升高、体积急剧膨胀、产生很大压力，迫使等离子体以极高速度从喷嘴喷出。引入的粉末在电弧中受热而被熔化，并随气体高速喷射到工件表面上。
等离子喷涂的特点是等离子体射流温度高。
超音速等离子喷涂技术的出现改变了传统等离子喷涂在WC-Co涂层制备上的劣势。它使粒
子在空中的运行速度增加到400~800m/s，达到了爆炸喷涂的水平，WC的分解和失碳现象大为改善，涂层的氧化低于超音速火焰喷涂，性能显著高于传统等离子喷涂。
爆炸喷涂的原理是：①首先将一定比例的氧气和乙炔气送到枪体(水冷式)中的燃烧室，
②然后从另一入口将氮气与喷涂材料(WC)粉末混合送入；③当粉末在燃烧部浮游时，火花塞点火。令氧—乙炔混合气产生爆炸、产生热量及压力波，将粉末熔融并在压力作用下以700～820m／s的高速喷射于工件表面形成涂层。
在爆炸条件下燃烧温度超过4200℃．因而绝大多数粉末能够熔化。粉末在高速枪中被输运的长度远大于等离子枪，这是其粒子速度高的原因。爆炸次数一秒钟约4～8次。即喷涂频率为4～8次／秒。每次爆炸的粉末流产生一个直径近25mm和几微米厚的圆形涂层，整个涂层即由这样一些小圆形薄片重叠而成，重叠的过程是严密控制的，尽量减少基体受热和残余应力．以形成一个光滑的涂层。
爆炸火焰喷涂涂层的特点是：
（1）涂层与基体结合强度高。颗粒速度高，动能大，温度高（局部瞬时温度可高达4000℃)。故可令涂层与基体界面紧密结合。
（2）涂层气孔率低，一般＜2％；
（3）涂层硬度高、耐磨性高。例如Co－WC (13％的Co，87％的WC)涂层与50Mn 摩擦副的磨损试验，在3分钟内磨擦表面温度从198℃，升至610℃，其涂层磨损量是对偶材料50Mn的1／4。
（4）工件基体的热损失小。由于爆炸喷涂是脉冲式的，每次受热气流和颗粒冲击时间短，工件温度＜200℃。
（5）涂层结构和涂层表面加工性能。由于粒子高速撞击界面，被撞成直径比厚度大很多倍的薄片，故涂层形成明显层状结构。涂层致密，气孔率低，可用金刚石砂轮磨削加工或用金刚石研磨加工。表面光洁度可达到▽9以上。
（6）爆炸喷涂的缺点
1）喷涂沉积率低。
2）噪音大。迫使工作区与周围环境隔离
3）对内孔喷涂困难。
爆炸喷涂制备的WC-Co涂层，结合强度是等离子喷涂的2倍以上，涂层硬度比等离子喷涂高50%以上，涂层孔隙率可低0.5%，因此它发明以来就是制备WC- Co涂层的主要工艺方法，但正如爆炸喷涂的缺点所显示的生产效率低因而生产成本高。
Jet kote装置喷涂原理是：与氧混合的可燃气(C3H4)通入燃烧室，由一直维持燃烧的氢氧火焰点燃，由燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀喷嘴（Laval管）得到超音速（马赫数4以上），同时，通入送粉气（N2）加粉末，一同射出喷涂于工件形成涂层。
D.J装置喷涂原理是：与氧混合的可燃气(丙烯、丙烷或氢)通入燃烧室，由电子点火器点燃，引起爆震（爆震亦产生激波。借助激波传送能量且诱发化学反应，维持连续不断的爆炸。激波是由于突然释放大量能量而形成的），产生超音速射流。同时通入送粉气（N2）加粉末，一同射出喷涂于工件形成涂层。
超音速火焰喷涂的涂层性能
（1）涂层孔隙率小，由于超音速喷涂粒子飞行速度高(马赫数4以上)，故一般涂层孔隙率＜3％，最小可达0.5％。
（2）涂层与基体结合强度高，一般均＞70N／mm2，最高可达80~90N／mm2。
（3）涂层硬度高，一般WC/Co合金的硬度为70~72HRC。
超音速火焰喷涂技术是20 世纪80 年代发展起来的一种高速火焰喷涂工艺，其突出的特点是火焰速度高，可达2000m/s 以上，温度较等离子喷涂低，约为3000℃，可有效防止喷涂过程中粒子的过度氧化，特别适合喷涂加热后易于分解的WC-Co金属陶瓷材料。
HVOF 喷涂优异的低温、高速特性使WC- Co金属陶瓷涂层保持良好的组织结构，涂层具有结合强度高，致密性好，耐磨性能优越等优点。由于HVOF喷涂的WC-Co涂层质量与爆炸喷涂的质量相当，并且HVOF 喷涂成本相对爆炸喷涂低，喷涂效率高，因此HVOF 工艺出现后快速地取代了爆炸喷涂。
由于纳米结构WC 颗粒尺寸细小、比表面积大、活性高，在热喷涂过程中纳米WC 颗粒具有晶粒长大，产生分解及脱碳的倾向，由此影响WC- Co涂层的组织结构及耐磨性，因此，HVOF工艺更适合制备多峰及纳米结构WC- Co涂层。也是国内外主要采用此方法制备WC- Co涂层的原因。
（二）热喷涂WC- Co 涂层研究展望
目前国内外主要采用HVOF喷涂方法制备WC-Co复合涂层，虽然对其粉末特性、涂层组织结构与耐磨性作了大量的研究工作，并且研究的重点为多峰WC- Co制备过程中HVOF喷涂方法与参数对涂层结构、机械性能及耐磨性的影响，但许多研究领域有待进一步深入探讨。
（1）对于WC-Co涂层粉末的研究主要集中在纳米结构、亚微米，特别是多峰粉末上，其多峰粉末一般由纳米与微米WC-Co 或纳米与亚微米WC-Co组成，实际上为双峰粉末。对多峰WC-Co粉末的成分设计需进一步优化。
（2）在制备多峰或纳米结构WC-Co过程中，WC颗粒不可避免地会产生脱碳分解，生成W2C、W、CoxWyC等新生相，这些相的尺寸、数量及分布会不同程度地影响涂层的硬度、韧性及耐磨性。WC脱离程度以及WC、W2C、W、CoxWyC 等相的尺寸、数量及分布对涂层性能的影响，特别是对耐磨性的影响有待深入研究。
（3）在不同的磨损类型及工况下，WC-Co 涂层的磨损机理是不同的，即WC-Co 涂层中WC、W2C、W、Co6W6C等相在不同磨损类型及工况下的作用及失效机理是不同的，它们的综合作用决定了涂层的耐磨性能，对此应开展进一步研究, 为多峰及纳米结构WC-Co 粉末的设计及制备、HVOF工艺的优化及WC-Co涂层的工程应用提供有价值的参考。
二、高温固体润滑涂层最新研究与进展
高温固体润滑涂层材料主要包括基体材料、减摩润滑材料、耐磨材料以及少量填充材料。其中组成高温固体润滑涂层的润滑材料设计渐有纳米化、超晶格、智能化的趋势。常被选为高温润滑材料的有无机单质、金属硫化物、金属氧化物及无机硼酸盐、氧化物、氟合物等；以及部分耐高温的高分子材料,如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮等。目前发展得比较活跃且值得关注的有以下几种。
（1）过渡金属硫属化物
过渡金属硫属化物是指含有ⅥA族的化合物MX2(M为过渡金属,如Mo、W、Ta、Nb等；X为ⅥA族元素，如S、Se)。由于该类化合物大多具有层状结构，其晶系为六方晶系而被广泛应用于特殊领域的润滑。随着温度的升高，MX2晶体由于边缘的不饱和悬键活性很好，极易被氧化，摩擦学性能急剧降低，在潮湿气氛中尤甚。鉴于此，各国学者从改变2H-MX2的晶体结构着手，开发了富勒烯过渡金属硫属化物(IF-MX2）。
注：2H-MoS2的晶体结构：MoS2具有三种晶体结构形式：1T- MoS2,2H-MoS2,3R MoS2,其中2H-MoS2的结构特点是Mo原子为三角菱柱配位，二个S-Mo-S单元构成一个晶胞。
MoS2与石墨相似具有层状的密排六方结构，层与层之间通过较弱的范德华力结
合，层内原子通过共价键结合，层间易于沿密排面滑移，很容易剥离，具有良好的各向异性和较低的摩擦系数，且S具有对金属很强的粘附能力，使MoS2能很好地附着在金属表面始终发挥润滑作用，特别是在高温、高真空条件下仍有较低的摩擦系数。但是MoS2晶体边缘的不饱和悬挂键具有较强的化学活性，容易被氧化而导致摩擦学性能急剧恶化，这种现象在潮湿的气氛中尤其突出。
IF-MX2纳米颗粒呈球形且具有良好的化学稳定性。
因IF-MX2异于2H-MX2结构，化学性质也不同，在湿气或较高温度下不被氧化或很少氧化，其富勒烯结构也很少被破坏，显示了良好的抗氧化性、减摩性和稳定性。L.Rapoport等对IF-MoS2/WS2纳米微粒进行了深入研究，结果表明,在恶劣的接触条件下，IF-MoS2/WS2纳米粒子渗入到接触界面,因其球状结构,摩擦方式由滑动变为滚动，即所谓的“滚珠效应”，有效防止了两摩擦表面的直接接触，并且从IF-MoS2/WS2纳米粒子中分离出的MoS2/WS2分子膜沉积在粗糙表面的“峰谷”,覆盖在接触点处，从而大大提高了摩擦性能。Manish Chhowalla等也发现在湿度为45%的空气中，IF-MoS2摩擦系数可达0.008~0.001，而相同条件下，普通的2H-MoS2的摩擦系数为0.1~0.3，即使在干氮环境下，其摩擦系数也才为0.03。另外，S.Watanabe采用溅射沉积法制备了MoS2/WS2的纳米级多层混合薄膜，取得了“协同效应”。该薄膜具有超过单组分涂层不可比拟的摩擦性能，并在航天工业和某些特殊环境中得到使用。
（2）类金刚石碳/碳纳米管/碳纤维/富勒烯碳
自通过离子束沉积成功制备类金刚石碳膜(Diamond-like carbon,DLC)以来，众多学者始终致力于各种新型DLC薄膜的制备研究。A.A.V oevodin等利用磁控溅射辅助激光沉积技术制备无氢DLC涂层，发现在真空/空气交替、完全大气环境下的摩擦系数分别为0.01、0.6。将1~3nm的WC与5~10nm的WS2嵌入无定形DLC基中，形成W-C-S系的高温固体自适应润滑涂层,发现无取向的WS2发生再结晶和重取向，无定形DLC的石墨化，导致涂层摩擦性能随外界条件变化而发生改变，从而使涂层摩擦性能稳定可靠。V.P.Poliakov运用脉冲电弧放电技术将DLC分别沉积在Co-Cr-Mo、Ti基、不锈钢、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等材料上，结果表明Co-Cr-Mo上的DLC涂层比Ti基、不锈钢上的涂层的摩擦性能更优异，并且由于显微硬度和弹性模量的差异，导致金属基DLC膜比聚乙烯基DLC膜的性能要好。（3）氧化物和氟化物涂层
许多自润滑材料在空气中在高温条件下就丧失润滑性能，因此，能在更高温度下使用的自润滑材料氧化物应运而生。其中显示出最好润滑效果的是PbO,其摩擦因数随温度上升而降低，在400℃以上显示出比MoS2更好的润滑性。PbO在370℃~480℃可氧化成Pb3O4，在480℃以上又形成PbO，因而PbO长时间显示良好润滑性的温度范围是480℃~850℃。
氟化物中常用的固体润滑剂是氟化钙和氟化钡，其适用温度范围都比PbO宽。有人研究了62%BaF2+38%CaF2涂层在空气中的摩擦因数与温度的关系。结果显示，室温下摩擦速度从2m/s提高到10m/s，摩擦系数始终保持在0.2左右的较低值。研究者认为，这种涂层的使用温度范围为500℃~950℃。
三、耐磨梯度涂层
梯度涂层是解决涂层与基体以及多涂层之间热膨胀系数不匹配的有效途径之一，构建成分和显微组织在空间呈现梯度变化的涂层，消除多涂层界面，消除或减轻应力集中，亦可提高涂层与涂层之间界面的结合强度，延长涂层硬质合金的使用寿命。
下面以电镀复合陶瓷颗粒复合耐磨涂层制备简单介绍一下耐磨涂层的制备。
在电沉积过程中通过控制镀液成分或在电镀溶液中添加陶瓷颗粒，并将这些颗粒混入到生长中的金属层的方法，可以制备梯度复合金属涂层。研究表明,在Ni-陶瓷颗粒复合镀层中，陶瓷颗粒的体积分数与复合镀液中陶瓷颗粒的浓度和电镀的电流密度密切相关，复合
镀液中陶瓷颗粒的沉积速度随电镀电流密度的增加而降低。因此,通过控制电镀过程中的电流密度和改变镀液中陶瓷颗粒浓度的方法。可以制备陶瓷颗粒在基体金属中的浓度成梯度变化的功能梯度镀层。这种方法与改变电镀电流密度不同，采用控制镀液中陶瓷颗粒浓度来制备梯度镀层的方法，其优点是可以在整个电镀过程中维持较低的电流密度，从而避免沉积过程中的不稳定性；缺点是沉积过程必须更新电镀液，或者通过某种机构向镀液供给不同数量的陶瓷颗粒。
4.2达克罗(锌铬膜)金属表面防腐技术的应用概况
一、达克罗技术简介
达克罗技术是指不用电沉积的方法把工件直接浸入含锌粉和铬酸的涂料中，或用刷涂法使涂料吸附于工件表面，然后经烧结形成含锌和铬的无机膜层的特殊表面防锈处理技术。该涂层由层层叠加的全面钝化的片状锌粉、铝粉构成，铬的化合物起粘结剂的作用。
上世纪80年代，中国二汽电镀工作者称达克罗技术为“锌铬膜”，美国人叫它“DACROTIZED "，法国人称之为含重铬酸盐的片状锌粉层，日本人称之为锌粉铬酸化学转化膜，也叫水溶性锌基涂覆技术，在台湾称之为“达克锈”，国内有人将它直译为“达克罗”。1．达克罗处理膜层及工艺特点
达克罗涂层具有高耐蚀性，外观为亚光银灰色，主要由微小锌粉、铝粉及粘合它们的无机铬聚合物组成。与传统的电镀锌、热镀锌工艺相比更是有相当大的优点。
（1）超常的耐蚀性
锌的受控电化学保护作用、铬酸盐钝化以及锌的屏蔽效应使得达克罗膜层具有很高的耐蚀性。达克罗膜层厚度仅为4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热浸锌或涂料涂覆法的7~10倍以上。
（2）极佳的耐热性
达克罗膜的固化温度为300℃左右，零件可长期在高温下工作而不变色，不降低其耐蚀性，甚至在500℃达克罗膜也保持其性能的稳定，耐热腐蚀性能极好。
（3）无氢脆型
传统的镀锌工艺采用酸洗除锈，并在锌沉积过程中析出氢，因此氢脆现象是这种处理方式固有的弊端。通常采用在镀后保温一段时间来除氢。但达克罗膜层不出现这种问题，因为其工件前处理不需进行酸洗，施工过程中无电解过程，无析氢的电化学反应，并在高温下固化，故其工艺就决定了达克罗涂层不会产生氢脆现象，特别适用与高强度零件和弹簧件。（4）极好的渗透性
达克罗是水溶性液体，所以它的流动性和渗透性极佳。并且对于一些紧固件以浸渍方式处理，不受工件形状的限制，即使及其细微的空隙、几何形状复杂的盲孔，达克罗液也能渗入其中，在紧密结合的缝隙中形成良好的涂层。
（5）优异的耐候性与耐化学品性
经达克罗处理的零件可长期在海洋环境、工业地区及大气污染严重的地区使用而不易腐蚀。此外，它对各种清洁剂、油脂、酸、碱等具有良好的化学稳定性。
（6）防止产生双金属腐蚀
电极电位不同的金属或合金相接触时，会发生电化学腐蚀，对于锌镀层来说，其防护的无论是锌基还是铝基，都会发生电化学反应而大大降低防腐性。
（7）配合精度好
一般达克罗涂覆的涂层可控制在6-8μm之间，因此紧固件的配合精度可以符合精度要求。不会出现象热镀锌处理过的紧固件在操作中易破坏涂层的现象。
（8）涂层均匀
电镀锌过程中，在工件的凹处产生的电流非常小，所以在凹部的膜层就非常薄，相
反，在工件的凸部由于产生的电流反而更大，所以这个部位的膜层就更厚。
（9）结合力及再涂覆性好
经高温烘烤后形成的锌、铝片及复合盐涂层不仅与金属基体具有良好的结合力。而且与其它附加涂层有强烈的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。
（10）无污染和公害
达克罗工艺采用闭路循环的方式，前处理采用有机溶剂除油，用喷砂或抛丸清理氧化皮及其它污物，除下的油和粉尘用专门的设备收集处理；并且在整个工艺过程中，没有水擦洗工序，不会象传统电镀工艺一样，产生酸、碱、含铬等严重污染环境的物质。
2.达克罗涂料的应用
达克罗的应用范围很广，它不但可以处理钢、铁及其合金，还可以处理铁基粉末冶金件。它所涉及到的产业、行业也相当多，并还在进一步的开发过程中，下面仅从已接触到的行业做一下简介。
（1）汽车摩托车
达克罗技术最初便因其优良的防热、防潮、防蚀性能高及稳定性好在汽车行业得到广泛的应用，世界著名的汽车生产厂家，如通用、福特、雷诺、丰田、三菱等均己形成规模生产，并应用于金属构件的防腐处理。现在在我国，上海大众、一汽大众、武汉神龙、上海通用、广州本田等汽车公司的很多零部件也都进行达克罗加工处理。
（2）电器电子
家用电器、电子产品.、通讯器材等高档产品的零部件、元器件、配套件等质量要求高，过去使用电镀锌，现在改用达克罗技术后，质量、寿命提高了，市场竞争力也提高了。
（3）地铁隧道、铁路及电气化铁路的金属件
地铁和隧道都处于地下，环境阴暗潮湿、通风较差，轨道、螺栓等金属件极易生锈，而达克罗技术正好可以很好的解决此问题。上海地铁、黄浦江的过江隧道、上海的城市明珠线路都已采用达克罗涂覆的产品。而在国外电气化的接触网件等都已广泛使用此技术。
（4）桥梁高架高速公路的金属件
一座大桥，一条高架，一条高速公路都是永久性建筑，百年大计，质量第一。高速公路波形护栏杆、高架、桥梁的金属构件，紧固件等，由于长期处于室外日晒雨淋，很快就发生锈蚀现象。关键的结构件和紧固件采用达克罗技术涂覆处理，不但安全可靠，而且美观持久。而其中的紧固件是大量采用达克罗处理工艺的典型零件。国外规定≥10.9级紧固件建议采用达克罗处理。目前，上海新建的高架中就使用了此技术。
（5）输配供电的金属结构件
高压输配电、城市供电、线路的铁塔、电杆的金属件、变压器罩壳、高压开关连接系统等，用达克罗涂覆处理，美观耐用，一劳永逸，可节约大量的常年维修费用。
（6）五金工具
小五金、小工具等市场消耗量相当大，过去大都采用电镀的工艺处理技术，一两年就生锈了，影响美观和质量。而采用达克罗技术处理，就美观耐用，不易生锈，成本增加也不多。
（7）农业工厂化温室屋架结构
由于温室的温度较高，湿度大，环境不好，结构件易生锈。现上海都市绿色工程公司引进吸收自行设计的全部自动化控制的暖房结构件已采用达克罗涂覆加工，青岛海滨温室花房的金属结构件己全部采用达克罗涂覆。
（8）其它应用
达克罗技术也在太阳能热水器、卫星天线以及煤气、液化气等金属件防腐处理中得
到了应用。并且除了以上所例举的几个行业外，在市政工程、机电设备、粉末冶金、铁路、码头、修船造船、建筑装演、航天航空、海洋工程、石油化工、农业技术、医疗器械、军事等领域，都可以开发运用达克罗涂层技术。
达克罗技术发展研究概况141-147
三、达克罗处理工艺及理论基础
1.达克罗涂液的成分组成及作用
现在的达克罗液已经系列化，可根据不同的用途在其中添加一些相应的组分，其基本组分如下:片状锌粉、铝粉，铬酐，还原剂，表面活性剂，pH调整剂，去离子水及其其它辅助成分。各组分的基本作用如下：
（1）片状锌粉、铝粉它是达克罗膜的主要组成部分，含量15-30%，其作用在于为零件提供优异的耐蚀性。
（2）铬酐
它也是膜层的重要组成部分，它稠密地分布在涂层中，使锌粉免遭大气腐蚀，保护涂层外观质量。
（3）还原剂
在固化过程中可以促进六价铬转化为三价铬，从而形成无机铬的聚合物，而有机物则被分解，膜层中没有残余有机物，这不仅不影响膜层性能，还能防止CrO3析出而导致膜层脱落。
（4）pH调整剂
其作用是为了调整涂液的pH值，在工作中处理液pH值会发生变化，pH值在3.5-5.0时涂液的稳定性和膜层质量最佳，超出范围则涂液稳定性和膜层的质量都会明显下降，高于5. 5涂覆液失效。因此，在处理过程中对pH值要进行严密的监测。主要的pH调整剂有LiCO3, CoCO3, ZnO, CaCO3, Li(OH)2,CaO等。而最常用的是ZnO。
（5）表面活性剂
表面活性剂包括消泡剂、分散剂、增稠剂等。其的主要作用是增稠、消泡及改变锌粉、铝粉的表面属性。由于锌粉、铝粉密度较大，在涂液中易沉淀，从而产生分层现象，为此需要在涂液中添加增稠剂防止锌粉、铝粉沉降，同时还可以调节达克罗液的粘度。
6）其它成分
为满足有些特殊的膜层要求，需在达克罗液中加入某些特殊的成分。如加入润滑剂聚四氟乙烯(塑料王)，它主要改善膜层的摩擦性能，稳定摩擦因数。此外，它还使涂层光滑，在腐蚀不断扩大时可减缓膜层的机械腐蚀。
2.达克罗涂液的配制过程
达克罗液可分为两到三个组分来配制。分成两个组分配制时，一个是把铬酐溶解在液体介质中，另一个是把金属锌粉溶解在另一液体介质中。每一组分中同时含有表面活性剂。在涂覆前把这两个部分先进行混合，搅拌均匀后施用于金属表面。或分成三个组分来配制，前两个组分的配制与两组分配制时差不多，唯一不同的是把增稠剂单独拿出来作为第三组分。使用时先把前两组分混合均匀再加入第三组分充分搅拌混合后，用于涂覆。
4.达克罗的预处理工艺
达克罗的预处理包括除油和除锈。
除油可采用碱性除油、中性表面活性剂除油和有机溶剂清洗除油。
达克罗前处理中的除锈通常用机械抛丸的方式进行，不使用酸，所以污染小，这是它的优势之一。抛丸之后需用压缩空气除尘，不过除尘后零件温度高达60℃左右，要降到20℃时才可以进行下道工序。
5.达克罗的涂覆工艺
达克罗涂覆工艺的基本处理方法是浸涂，实际处理时根据处理零件的大小、形状、质量和要求性能不同可以采用不同的处理方法。一般工厂里采用的有:离心式浸涂(Dip-spin processing)、滴挂式浸涂(Dip-drain-spin processing).喷涂(Sprayprocessing)三种工艺。
（1）离心式浸涂(Dip-spin processing )
这种工艺主要用于处理螺栓、螺帽、弹簧及冲压件等尺寸较小的金属零件，首先将前处理过的零件放入网篮浸涂，然后用离心旋转法除去多余涂料，再进行烘烤。这是目前应用最广的一种处理方法，一般采用两次涂覆两次烘烤。
（2）滴挂式浸涂(Dip-drain-spin processing)
这种方法用于处理无法放入网篮的大型零件，如:管件、车厢壳等。将工件悬挂于传送带上，吊入涂覆槽中，浸渍后沥去多余涂料，待涂料均匀垂流后再进行烘烤，一般采用一次涂覆一次烘烤。
（3）喷涂(Spray processing)
这种工艺用于处理工件形状不易于用离心式旋转或滴沥法处理其表面涂料的工件。如:自动汽缸传动装置、卡钳和大型片状金属装配物等。通常处理的这些工件有2.5米长。也用于外观要求高的零件。方法是将零件置于吊架上，用静电喷涂枪在零件表面均匀喷涂一层涂料，然后烘烤，一般也是一次喷涂一次烘烤。
6.达克罗烘烤工艺
经过前处理及涂覆后的工件要先经过一个预烘过程，一般是在80-100℃的温度下，预烘15-20分钟，使水分蒸发干，流平均匀。也是为了防止水分在烘烤时快速蒸发，使得膜层中存在空隙，使膜层防蚀性降低。预烘后的工件必须在310士10℃的高温下烧结，烧结时间20-40min(根据工件的吸热量定)，固化涂覆达克罗涂液的工件加热到300℃左右，反应形成一种坚固的薄层，该薄层是铬氧化物的聚合物，即达克罗膜层。
7.理论基础
（1）达克罗膜成膜机理
浅谈遥感技术及其应用与发展 关键字：遥感技术 遥感，既遥远的感知，指的是通过传感装置，并不直接与被检测的对象进行直接的接触，而获得检测对象的相关信息（如电磁波，电场，磁场等），并分析这些信息，对此进行加工和表达，遥感技术是新型的尖端技术。广义的遥感是指用间接的手段来获取目标状态信息的方法。但一般多指从人造卫星或飞机对地面观测，通过电磁波的传播与接收，感知目标的某些特性并加以进行分析的技术。 遥感科学与技术是在测绘科学、空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新兴学科。 1. 5S技术的联合应用 遥感本身就是多学科的综合，多种技术的联合应用将大大拓宽遥感技术的应用范围，占领更广阔的市场。具有代表性的是智能引导系统。系统本身是在国际先进的超图数据结构 (HBDS)理论基础上，实现遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、智能系 统(IS)和多媒体系统(MMS)即五“S”的联合。在电子地图的支持下可对光盘CD- ROM 进行检索，采用分层技术，为用户提供自定义、多层次目标库，用户可自己定义起点、终点、绕行点、必经点。智能模块为用户提供最佳路径及最短距离。 2.高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容 高光谱分辨率传感器是指既能对目标成像又可以测量目标物波谱特性的光学传感器，其特点是光谱分辨率高、波段连续性强。其传感器在0.4μｍ-2.5μｍ范围内可细分成几十个，甚至几百个波段，光谱分辨率将达到5ｎｍ-10ｎｍ。但目前其发展仍停留在航空实验和应用阶段，预计下个世纪将会在轨道高度崭露头角，如澳大利亚的资源信息与环境卫星(ARIES-1)。美国一些公司或组织及空军、海军等部门也都在研制和发射自己的成像光谱卫星。美国Geosat Committee 目前正在对高光谱传感器Probe-1 进行矿产、油气、环境及农业等4 大领域的应用试验。人们希望通过高光谱遥感数据对矿物、岩石的类型，农作物、森林的种类，环境中各种污染物质的成份进行遥感定量分析。高光谱和超高光谱传感器的研制和应用将是未来遥感技术发展的重要方向。高空间分辨率已达米级，高光谱分辨率已达纳米级，波段数已达数十甚至数百个。 3.微波遥感技术 微波遥感技术(如合成孔径雷达等)是当前国际遥感技术发展重点之一，其全天候性、穿透性和纹理特性是其它遥感方法不具备的。利用这一特性对解决我国海况监测，恶劣气象条件下的灾害监测，冰雪覆盖区、云雾覆盖区、松散层掩盖区及国土资源勘查等将有重大作用。微波遥感的发展进一步体现为多极化技术、多波段技术和多工作模式。 4 小卫星群计划 为协调时间分辨率和空间分辨率这对矛盾，小卫星群计划将成为现代遥感的另一发展趋势。例如，可用6 颗小卫星在2～3 天内完成一次对地重复观测，可获得高于1 m 的高分辨率成像光谱仪数据。除此之外，机载和车载遥感平台，以及超低空无人机载平台等多平台的
我国遥感发展概况 目前，大量的遥感应用需求，对遥感技术提出了很高的要求，一是对遥感信息的精度要求越来越高，二是对遥感获取的数据量处理越来越大——海量遥感数据。因此，遥感科学发展和应用需求都需要遥感从定性过渡到定量。在这个体系中，主要包括：初具规模的国家对地观测系统；具有较高运行水平的国家级资源环境遥感信息服务；具有一定服务能力的重大自然灾害遥感监测评估系统；具有良好实效的农作物遥感估产系统；已见效益的全国土地资源遥感监测业务运行系统；初步的国民经济辅助决策系统；稳定运行的卫星气象应用系统；比较完善的海洋遥感立体监测系统；以及其它应用系统等。虽然说我们已经是遥感应用的大国，但应用主要是范围外延，项目扩大，技术方法不成熟，精度不足，遥感技术突破不多。主要原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才的共同研究。从应用、技术研究两个层面和技术与应用之间的联结来分析，我们可以进一步研究当前存在的问题。 应用层面：（1）已建立不同规模的卫星数据接收和处理系统，业务运行系统基本上都是基于RS和GIS的集成应用系统，但应用模型开发还很不够。缺少面向评估和决策的专业应用模型。（2）缺乏强有力的基础理论和运行性工具的支撑，不能很好地满足应用需求。（3）在网络应用环境下各种软件、工具和数据库不能很好地集成。（4）自主的高精度数据资源缺乏，需要更高分辨率数据的应用技术，但必须考虑业务化运行系统的运行成本的可承受性。（5）遥感业务运行系统建设的规范化和标准化还不够。在不同部门和不同应用领域中数据缺少连续性和一致性。新的数据源和技术难以嵌入应用于原有应用系统。（6）数据资源是共同面临的大问题，包括遥感数据的稳定性和连续性问题及对基础地理、地质等数据存在公共需求问题。必须在管理层面上走数据邦联的道路，相互自愿，形成机制，共同受益。（7）针对不同的业务，应由权威部门牵头，多家参与。当前存在重复投入和重复建设问题，加重了投资的浪费，加剧了数据来源间的不一致性。 技术研究层面：（1）不同的遥感业务、不同的数据源都需采用不同的技术路线。（2）目视解译仍是遥感图像解译的主要手段，必须发展专家系统技术（3）基于多时相、多源遥感数据的变化检测、估计与分类是遥感应用处理中的共性关
遥感技术的应用以及发展趋势
一前言 二遥感信息技术基础 三遥感信息技术的应用 3.1遥感信息技术在环境监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染 3.1.2利用遥感技术监测水体富营养化 3.1.3通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染 3.1.4应用红外扫描仪监测水体热污染 3.1.5通过遥感技术分析水域的分
布变化和水体沼泽化 3.2.遥感技术在大气环境监测方面的应用 3.2.1臭氧层 3.2.2大气气溶胶 3.2.3有害气体 3.2.4气候变化 3.3遥感技术在城市环境监测与管理中的应用 3.4应用遥感技术监控生态环境 3.5 利用遥感技术监测自然灾害 四遥感信息技术的发展趋势 4.1遥感影像获取技术越来越先进 4.2遥感信息处理方法和模型越来越科学 4.3 3S一体化 4.4建立高速、高精度和大容量的
遥感数据处理系统 4.5建立国家环境资源信息系统 4.6建立国家环境遥感应用系统 五总结 六参考文 一前言 遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界范围内得到广泛的应用。自20世纪80年代以来，随着遥感技术的发展，遥感技术在理论上、技术上和实际应用上发生了重大的变化。在遥感数据源向着更高光谱分辨率和更高空间分辨率发展的同时，处理信息技术也更加成熟；在应用方面，结合了地理信息系统（GIS)和全球定位系统（GPS)，向着更系统化，更定量化的方向发展，是遥感技术的应用更加广
泛和深入。 二遥感信息技术基础 遥感技术是指从飞机、飞船、卫星等飞行器上，利用各种波段的遥感器，通过摄影、扫描、信息感应，识别地面物质的性质和运动状态的技术，具有遥远的感知的意思。从上个世纪六十年代提出“遥感”这个词，到1972年美国陆地卫星计划发射了第一颗对地观测卫星,经过几十年的发展，遥感技术已经广泛地应用在军事、国防、农业、林业、国土、海洋、测绘、气象、生态环境、水利、航天、地质、矿产、考古、旅游等领域，影响了人类生活的方方面面,它为人类提供了从多维和宏观角度去认识世界的新方法与新手段，遥感技术能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。 三遥感技术在环境科学中的应用 3.1.遥感技术在水污染监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染
《遥感技术及应用》教学大纲 课程代号：0707222080 课程名称：遥感技术及应用 课程英文名称：Remote Sensing Technology and Application 课内学时：48学时 学分：2.5学分 编写人：杨德明 一、课程目的与要求： 遥感技术及应用是为资源环境与城乡规划管理专业设立的专业基础课。本课程教学目的是通过课程的讲授和实验，使学习者掌握遥感科学技术的基本理论；掌握遥感信息的来源和遥感图像的成像原理；掌握遥感技术及应用的基本知识内容；基本掌握遥感在资源与环境等方面应用的技术方法；了解遥感技术的发展与应用领域。 二、课程简介： 遥感技术及应用是一门具有广泛实用性的专业基础课。该课程在遥感技术理论阐述基础之上，讲述该技术在地质、土地、海洋、农林、城市等资源环境调查、监测等方面的应用。遥感技术是当前被全世界广受重视的高新技术，在地球表层系统研究中又具广阔的应用领域。该课程在我校是地质、资源环境、自然地理、土地资源管理、地理信息系统、环境工程的专业的必修课，受到学生的普遍欢迎，也有望成为全校一年级的公共选修课。 课程英文简介： Remote Sensing Technology and Application is a wide-ranging pragmatic specialized basic course. Based on expounding the theory of remote sensing technology, the course tells about it’s applications of resources investigation and monitor in geology, land, ocean, agriculture, urban and so on. Nowadays, as being an advanced high technology, remote sensing technology is paid great attention by all over the world. It has a broad application field in the research of the earth’s surface system. In our school, this course has being widely taught for the specialties such as geology, resources and environment, natural geology, land resource management, GIS and environment engineering. Since it is began lecturing, students extend warm welcome, what’s more, it may be taken as a public elective course for the freshmen. 三、课程内容与学时分配： （一）课程安排（40学时） 第一章绪论2学时 一、遥感与遥感技术 （一）遥感的基本概念 讲解有关遥感的基本概念：遥感的涵义、遥感的信息源、主动遥感、被动遥感、广义遥感、狭义遥感、成像方式遥感和非成像方式遥感。 （二）遥感技术系统和特点 1.遥感技术系统涵义 2.遥感技术系统组成 （1）遥感信息收集系统（遥感仪器和运载平台） （2）遥感信息传输和与处理系统（地面接受站的工作和设备） （3）遥感图像处理解译分析系统（处理设备和专业解译人员）
功能安全技术与应用知识讲座功能安全的概念源于国际电工委员会的一个标准——IEC61508。该标准的全称是：《E／E／PE安全相关系统的功能安全》。该标准由7个分标准构成，共有700页的篇幅，分别是： 《IEC61508.1整体安全生命周期》； 《IEC61508.2 E／E／PE安全相关系统的安全生命周期》； 《IEC61508.3安全相关软件的安全生命周期》； 《IEC61508.4术语和概念》； 《IEC61508.5确定安全完整性的方法示例》； 《IEC61508.6 IEC61508，2和IEC61508.3的应用指南》；
《IEC61508.7技术和措施概览》。 其中前4个分标准是规范性文件，后3个是信息性文件。标准一经发布，就引起了全社会的广泛关注。由于该标准提炼了不同行业 安全工作的经验，并总结出一套基本的思想方法，因此在实践中得 到了很好的应用。目前国际上已基本形成了以功能安全为思路基础的，包括风险分析、基础安全产品生产、安全产品认证、安全集成、安全评估等在内的安全保障产业链。国际电工委员会也将这套标准 作为IEC的基础标准。 为说明功能安全的理念，首先必须理解工业技术界安全的概念，及其理念变迁。 根据传统词典解释，“安”的含义是：平静，稳定，如安定、 安心、安宁、安稳、安闲等；对生活、工作等感觉满足合适；没有 危险，不受威胁；做动词，有使得平静、安定（多指心情）的含义，如安民、安慰、安抚。“全”的含义是：完备，齐备，完整，不缺少，如齐全、完全；整个、遍，全部；做动词有使得不受损伤，保 全的含义。
“安全”的基本解释是：没有危险；不受威胁；不出事故。从传统的理念上看，安全是一个美好而绝对的境界，表现出人们对这种境界的追求。但现实中的绝对安全是不存在的，以绝对安全为目标是不现实的。但这并不意味着放弃安全工作，而是将安全工作的目标确定在一个相对安全的点上。为此，工业技术界为安全作出一个全新的定义，即：安全是不存在不可接受的风险。 这个定义有两个划时代的意义：一是把安全从一个绝对的概念转变为一个相对的概念，在这个概念中，安全不再是一个高不可攀的绝对目标，而是风险可接受即是安全。从此，安全成为了有现实目标的工作。此处引入了一个概念——可容忍风险（tolerable risk），根据当今社会的水准，即在给定的范围内能够接受的风险。在这个概念的引导下，安全工作的全部内涵就是将风险控制在可容忍的风险以内。 这个定义的另一个划时代的意义就是把对安全的控制转变为对风险的控制。此处引入了另一个概念——风险（risk），即：出现伤害的概率及该伤害严重性的组合。以这一概念为引导，安全工作产生了两种方式，一种是降低伤害的概率；另一种是降低伤害的严重程度。此处都含有一个伤害（harm）的概念，即：对人体健康的损害或损伤，以及对财产或环境的损害。也就是说，安全工作的保护对
一前言 二遥感信息技术基础 三遥感信息技术的应用 3.1遥感信息技术在环境监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染 3.1.2利用遥感技术监测水体富营养化 3.1.3通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染 3.1.4应用红外扫描仪监测水体热污染 3.1.5通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化 3.2.遥感技术在大气环境监测方面的应用 3.2.1臭氧层 3.2.2大气气溶胶 3.2.3有害气体 3.2.4气候变化 3.3遥感技术在城市环境监测与管理中的应用 3.4应用遥感技术监控生态环境 3.5 利用遥感技术监测自然灾害 四遥感信息技术的发展趋势 4.1遥感影像获取技术越来越先进 4.2遥感信息处理方法和模型越来越科学 4.3 3S一体化 4.4建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统 4.5建立国家环境资源信息系统 4.6建立国家环境遥感应用系统 五总结 六参考文
一前言 遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界围得到广泛的应用。自20世纪80年代以来，随着遥感技术的发展，遥感技术在理论上、技术上和实际应用上发生了重大的变化。在遥感数据源向着更高光谱分辨率和更高空间分辨率发展的同时，处理信息技术也更加成熟；在应用方面，结合了地理信息系统（GIS)和全球定位系统（GPS)，向着更系统化，更定量化的方向发展，是遥感技术的应用更加广泛和深入。 二遥感信息技术基础 遥感技术是指从飞机、飞船、卫星等飞行器上，利用各种波段的遥感器，通过摄影、扫描、信息感应，识别地面物质的性质和运动状态的技术，具有遥远的感知的意思。从上个世纪六十年代提出“遥感”这个词，到1972年美国陆地卫星计划发射了第一颗对地观测卫星,经过几十年的发展，遥感技术已经广泛地应用在军事、国防、农业、林业、国土、海洋、测绘、气象、生态环境、水利、航天、地质、矿产、考古、旅游等领域，影响了人类生活的方方面面,它为人类提供了从多维和宏观角度去认识世界的新方法与新手段，遥感技术能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。 三遥感技术在环境科学中的应用 3.1.遥感技术在水污染监测方面的应用 3.1.1利用红外扫描仪监视石油污染 全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。 3.1.2利用遥感技术监测水体富营养化 浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。 3.1.3通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染 废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。 3.1.4应用红外扫描仪监测水体热污染 应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。
Control Tech of Safety & Security 功能安全技术讲座 【摘 要】【关键词】Abstract: The paper introduces some typical voting structure and their analysis and application methods. Through the comparison between the various voting structures, ? nd their difference on implementing the safety integrity of Functional Safety. Keywords: Functional Safety V oting Redundancy 阐述功能安全理论中几种典型的表决结构及其分析应用方法，通过对不同表决结构的比较，确 定其在实现安全功能的安全完整性和可用性上的差异。 功能安全 表决 冗余 [编者按] 本刊在2007～2008的两年间，在“安全控制技术”栏目共安排了12讲功能安全技术讲座，系统介绍了功能安全的基本概念、方法与技术，并针对读者关心的一些问题进行了分析，得到广大读者的广泛关注与积极回应。2009年，该讲座还将继续进行，主题将集中在安全相关子系统的功能安全评估与认证技术上。本讲主讲人是熊文泽工程师。 第十六讲 功能安全中表决结构的分析与应用 Chapter 16: Analysis and Application on Voting Structure for Functional Safety 熊文泽 （机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，北京市 100055） Xiong Wenze (Instrumentation Technology & Economy Institute, P.R.China, Beijing 100055) 主讲人简介： 熊文泽，男，工学学士，机械工业仪器仪表综合技术经济研究所功能安全技术研发中心工程师，对功能安全标准I E C 61508（G B/T 20438-2006）和IEC 61511（GB/T 21109-2007）有深入的研究，参与多项国家科技部、863课题中功能安全子项的研究。 功能安全理论的服务对象为：执行多种安全功能的E/E/PE （电子、电气和可编程电子）安全相关系统，这些系统在石化、化工、电力、铁路等领域中已经得到广泛应用，如：主要应用于流程工业（石化、化工）的安全联锁系统（Safety Interlock System —SIS ）和紧急停车系统（Emergency Shutdown —ESD ）；在电厂中广泛应用的火灾及气体检测系统（Fire and gas systems —F&G ）和燃烧管理系统（Burner Management System ）以及应用于铁路的列车自动防护系统（ATP ）。这些系统不仅能响应生产过程因超过安全极限而带来的风险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定条件或程序使生产过程处于安全状态，对于保障人员、设备及工厂周边环境的安全至关重要。 不同的表决结构配置直接影响安全相关系统的好坏。如何选择表决结构，才能既保证安全相关系统
信息安全技术及应用· 浅谈网络信息安全及其防范技术 刘 辉 (天津滨海职业学院信息工程系,天津300451) 摘要:介绍网络信息安全的内容及其特性,分析了影响网络安全的主要因素,针对目前常见的网络安全隐患提出了有效的防范技术. 关键词:网络信息安全;防范技术 中图分类号: 文献标识码:A Simply Discussion of the Network Information Security and Precautionary Technology UU Hui (Department of Information ,Tianjin Coastal Polytechnic Imtitute,Tianjin Key words:Network information security;Precautionary technology 300451) 计算机网络是通过某种通信手段,把地理上分散的计算机连接起来实现资源共享的系统.因此在计算机网络的设计过程中,人们总是过多地考虑如何能够方便地实现资源共享,但在实际应用中,资源共享总是在一个局部或者某些特定用户之间进行的,超越了这个范围,就会造成信息泄密,信息破坏等危害网络安全的现象,这是所有设计者和使用者都不希望出现的,因此必须通过采用各种技术和管理措施,使网络系统正常运行.从而确保网络数据的可用性,完整性和保密性.确
保经过网络传输和交换的数据不会发生增加,修改,丢失和泄露等现象. 1 f1)完整性:是指信息在存储或传输过程中保持不被修改,不被破坏,不延迟,不乱序和不丢失的特性,即保证信息的来源,去向,内容真实无误.信息的完整性是信息安全的基本要求.破坏信息的完整性是影响信息安全的常用手段.许多协议确保信息完整性的方法大多是收错重传,丢弃后续包,但黑客的攻击可以改变信息包内部的内容. (2)保密性:是指信息不泄露给非授权人,实体和过程,或供其使用的特性,即保证信息不会被非法泄露扩散. (3)町用性:是指信息可被合法用户访问并能按要求的特性使用,即信息可被授权实体访问并能按需求使用.例如,网络环境下拒绝服务,破坏网络和有关系统的正常运行等都属于对于..一, 司用性的攻击. 誊'o丘 网络信息安全含义 计算机网络信息安全通常是指利用网络管理控制和技术措施使网络系统的硬件,软件及其中的数据受到保护,防止网络本身及网上传输的信息财产受偶然的因素或者恶意的攻击而遭到破坏,更改,泄漏,或使网上传输的信息被非法系统辨认,控制, 即确保网上传输信息的完整性(Integrity),保密性(confidentimid), 可用性fAvailability)及可控性(Controllability),也就是确保信息的安全有效性并使系统能连续,可靠,正常地运行,网络服务不中断.由于计算机网络通常由多级网络组成,其信息系统也由多级组成,各级网络信息的安全要求也各不相同. 针对计算机信息系统中信息存在形式和运行特点,信息安全包括操作系统安全,数据库安全,网络安全,病毒保护,访问控制,加密与鉴别等内容,大致可以概括为
遥感基础与应用 “遥感基础与应用”测试A 1，名词解释(3×8=24点) 1，遥感:遥感通常指空对地遥感，即不直接接触物体本身，通过仪器(传感器)从远处探测和接收目标物体的信息(如电场、磁场)；电磁波、地震波等信息)，通过信息传输和处理分析，识别物体的属性和分布等特征2.图像操作:在完成两个或多个单波段图像的空间配准后，可以通过一系列操作(加、减、乘、除)来提取一些信息或去除一些不必要的信息，从而实现图像增强。3.主动遥感:指当传感器具有能够发射信号(电磁波)的辐射源并在工作时将信号发射到目标时，从放牧目标反射或散射回来的电磁波。用这种方法制成的探针 4.辐射失真:实际测量地面物体的光谱反射率时，由于传感器本身、大气辐射和其他因素的影响，光谱反射率会发生变化。也就是说，由传感器获得的测量值与诸如目标的光谱反射率或光谱辐射率的物理量不一致。 5，大气窗:透过大气但较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段通常称为大气窗 6，辐射分辨率:指传感器接收光谱信号时可分辨的最小辐射差异。在遥感图像中，它被表示为每个像素的辐射量化水平。 7，遥感数字图像:可由计算机存储、处理和使用并以数字表示的遥感图像8.遥感图像判读专家系统:一种计算机技术系统，将遥感判读专家的知识和经验形式化，并输入计算机，计算机模仿遥感判读专家思考和解决问题10.空间分辨率:传感器上的扫描镜捕捉地面上的最小
点元素 11，多光谱摄影:使用不同滤光片和感光胶片的多光谱摄影仪，在不同波段同步拍摄同一场景的黑白照片，然后在特定波段进行色彩合成，得到不同类型的彩色照片，如自然色彩效果或假色彩效果。12，遥感过程:指遥感信息获取、传输、处理、分析、解释和应用的全过程13.空间遥感:又称卫星遥感，是指利用人造卫星、航天飞机和在空间运行的航空器作为 199遥感平台进行遥感，是在远离地球的空间观察地球及其表面的一种技术手段14.航拍照片的间接解释:指根据地物间的相互位置和相关规律，综合运用逻辑推理解释航拍照片的方法。 15，超光谱遥感:超光谱分辨率遥感的简称，指使用许多非常窄的电磁波波段从感兴趣的物体获得相关数据这是一种在电磁波谱的紫外、可见、近红外和中红外区域获得许多非常窄且光谱连续的图像数据的技术。 16，相对高度:指拍摄时拍摄物镜相对于拍摄区域地面的高度17.绝对高度:指摄影时摄影物镜相对大地水准面的高度，即高度18.摄影高度:指摄影时，摄影物镜相对于被摄区域地面平均高程基准面的高度2，判断对错，画“√”正确，画“x”不正确(2× 8 = 16点) 1，航空摄影是中心投影，由于存在投影误差和倾斜误差，实际上航空摄影上各点的比例是不同的。(√) 2，不同波段、不同周期或不同传感器卫星图像中相同位置的地物，像素亮度值相同(x)
《遥感技术与应用》实习报告 实验一、ERDAS视窗的基本操作 实验目的：初步了解目前主流的遥感图象处理软件ERDAS的主要功能模块，在此基础上，掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图像的几何校正等后续实习奠定基础。 实验内容：视窗功能介绍；文件菜单操作；实用菜单操作；显示菜单操作；矢量和删格菜单操作等。 视窗操作是ERDAS软件操作的基础, ERDAS所有模块都涉及到视窗操作。本实验要求掌握视窗的基本功能，熟练掌握图像显示操作和矢量菜单操作，从而为深入理解和学习ERDAS软件打好基础。 1.视窗功能简介 二维视窗（图1-1）是显示删格图像、矢量图形、注记文件、AOI等数据层的主要窗口。通过实际操作，掌握视窗菜单的主要功能、视窗工具功能。 重点掌握ERDAS图表面板菜单条；ERDAS图表面板工具条；掌握视窗菜单功能和视窗工具功能等基本操作。 窗口图1： 2、图像显示操作（Display an Image） 第一步：启动程序（Start Program） 视窗菜单条：File→open→ RasterLayer→Select Layer To Add对话框。 第二步：确定文件（Determine File） 在Select Layer To Add对话框中有File和Raster Option两个选择项，其中File就是用于确定图像文件的，具体内容和操作实例如表。 第三步：设置参数（Raster option） 第四步：打开图像（Open Raster Layer） 窗口图2： 3.实用菜单操作 了解光标查询功能；量测功能；数据叠加功能；文件信息操作。
窗口图3： 4、显示菜单操作 掌握文件显示顺序；显示比例；显示变换操作等。 窗口图4： 实验二、遥感图像的几何校正 实验目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。 实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。 几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。 1、图像几何校正的途径 ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框。 ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框。 在Set Geo-Correction Input File对话框中，需要确定校正图像，有两种选择情况： 其一：首先确定来自视窗（FromViewer），然后选择显示图像视窗。 其二：首先确定来自文件（From Image File），然后选择输入图像。 2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model） ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如下： 表2-1 几何校正计算模型与功能
遥感技术基础习题 1、遥感的基本概念。 广义而言，遥感(Remote Sensing)泛指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术。对目标进行采集主要根据物体对电磁波的反射和辐射特性，利用声波、引力波和地震波等，也都包含在广义的遥感之中。 通常认为，遥感是从远距离、高空、以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等遥感器，通过摄影、扫描等各种方式，接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。 2、遥感探测系统包括哪几个部分 ①空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器） 遥感传感器：指搭载遥感器的运载工具 按高度大体可分为： 地面平台、空中平台和太空平台三大类 指搭载遥感器的运载工具，按高度大体可分为： 地面平台、空中平台和太空平台三大类 遥感平台：指搭载遥感器的运载工具 按高度大体可分为： 地面平台、空中平台和太空平台三大类 ②地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正） ③地面实况调查系统（如收集环境和气象数据） ④信息分析应用系统 3、与传统对地观测手段比较，遥感有什么特点 ①大面积实时观测。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及 时获取大范围的信息。 ②时效性强，获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的 最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。 ③信息客观、真实，信息量大。 ④数据的综合性和可比性好。 ⑤获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭 等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。 4、遥感有哪几种分类分类依据是什么 ①按遥感平台的高度分类：航天遥感、航空遥感和地面遥感 ②按所利用的电磁波的光谱段分类：可见光/反射红外遥感、热红外遥感、微波遥感三种类型。 ③按研究对象分类：资源遥感与环境遥感两大类。 ④按应用空间尺度分类：全球遥感、区域遥感和城市遥感。 ⑤按传感器的类型分类：主动遥感和被动遥感。 5、试述当前遥感发展的现状及趋势。
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 安全控制系统的理论研究与应用 (通用版)
安全控制系统的理论研究与应用(通用版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 一、引言 在石化、化工等相对危险性较大的行业中，随着科学技术的发展，生产规模的不断扩大，工艺流程越来越复杂，生产的安全性显得尤为重要。其中，自动化控制系统的功能安全占了很大一部分的比重。以往国内一般会将过程控制中与安全相关的部分与一般的DCS或PLC系统整合在一起，但现在从安全至上的角度出发，自动化供应商和最终用户本身都意识到了采用相对独立的、应用于安全相关的控制系统的必要性，基于此，安全控制系统应运而生。 二、与安全控制系统相关的国际标准 2000年5月，国际电工委员会(IEC)正式发布了IEC-61508标准，名为“电气／电子／可编程电子安全系统的功能安全”。该标准共计七个部分，涉及到1000多个规范。该标准针对起安全作用的电气／电子／可编程电子系统(E/E/PE)提出了一个基础、合理的技术方案，并建立一个相应的评价方法，综合考虑如传感器、通信系统、控制装置、
我国遥感应用的现状与技术发展对策 郁文贤等863-13主题专家组 一、需求总体分析 21世纪以来，我国区域产业结构、城乡结构不断调整，基础设施建设速度加快，国土资源整治全面展开，经济体制与增长方式正在发生重大转变。在这种新的形势下，区域协调发展问题日趋突出，为进一步缩小地区和城乡之间的发展差异，发挥地区资源优势，改变目前我国区域资源开发与环境决策滞后，城市管理手段落后，多部门、多领域、多项目的整体决策缺乏协调等局面，各级政府管理部门迫切需要通过遥感等手段及时获取区域时空变化信息，并应用空间信息综合分析技术，进行区域与城市发展辅助决策。 以下是“十五”期间国家有关部门的重点遥感技术应用任务及其目标。 （略） 二、当前遥感技术与应用的基本现状 遥感科学是一门综合学科，遥感基础研究本身就有很强的多学科综合性，而遥感技术又是应用性很强的学科。目前，大量的遥感应用需求，对遥感技术提出了很高的要求，一是对遥感信息的精度要求越来越高，二是对遥感获取的数据量处理越来越大——海量遥感数据。因此，遥感科学发展和应用需求都需要遥感从定性过渡到定量。 经过“六五”以来的发展，我国已经成为遥感应用的大国，我国的遥感应用体系已经初步形成。在这个体系中，主要包括： 初具规模的国家对地观测系统； 具有较高运行水平的国家级资源环境遥感信息服务； 具有一定服务能力的重大自然灾害遥感监测评估系统； 具有良好实效的农作物遥感估产系统； 已见效益的全国土地资源遥感监测业务运行系统； 初步的国民经济辅助决策系统； 稳定运行的卫星气象应用系统； 比较完善的海洋遥感立体监测系统； 以及其它应用系统等。 虽然说我们已经是遥感应用的大国，但应用主要是范围外延，项目扩大，技术方法不成熟，精度不足，遥感技术突破不多。主要原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才的共同研究。 从应用、技术研究两个层面和技术与应用之间的联结来分析，我们可以进一步研究当前存在的问题。 应用层面： （1）已建立不同规模的卫星数据接收和处理系统，业务运行系统基本上都是基于RS和GIS
我国遥感发展概况 目前,大量的遥感应用需求,对遥感技术提出了很高的要求,一就是对遥感信息的精度要求越来越高,二就是对遥感获取的数据量处理越来越大——海量遥感数据。因此,遥感科学发展与应用需求都需要遥感从定性过渡到定量。在这个体系中,主要包括: 初具规模的国家对地观测系统;具有较高运行水平的国家级资源环境遥感信息服务;具有一定服务能力的重大自然灾害遥感监测评估系统;具有良好实效的农作物遥感估产系统;已见效益的全国土地资源遥感监测业务运行系统;初步的国民经济辅助决策系统;稳定运行的卫星气象应用系统;比较完善的海洋遥感立体监测系统;以及其它应用系统等。虽然说我们已经就是遥感应用的大国,但应用主要就是范围外延,项目扩大,技术方法不成熟,精度不足,遥感技术突破不多。主要原因就是基础研究薄弱,缺乏多学科人才的共同研究。从应用、技术研究两个层面与技术与应用之间的联结来分析,我们可以进一步研究当前存在的问题。 应用层面:(1)已建立不同规模的卫星数据接收与处理系统,业务运行系统基本上都就是基于RS与GIS的集成应用系统,但应用模型开发还很不够。缺少面向评估与决策的专业应用模型。(2)缺乏强有力的基础理论与运行性工具的支撑,不能很好地满足应用需求。(3)在网络应用环境下各种软件、工具与数据库不能很好地集成。(4)自主的高精度数据资源缺乏,需要更高分辨率数据的应用技术,但必须考虑业务化运行系统的运行成本的可承受性。 (5)遥感业务运行系统建设的规范化与标准化还不够。在不同部门与不同应用领域中数据缺少连续性与一致性。新的数据源与技术难以嵌入应用于原有应用系统。(6)数据资源就是共同面临的大问题,包括遥感数据的稳定性与连续性问题及对基础地理、地质等数据存在公共需求问题。必须在管理层面上走数据邦联的道路,相互自愿,形成机制,共同受益。(7)针对不同的业务,应由权威部门牵头,多家参与。当前存在重复投入与重复建设问题,加重了投资的浪费,加剧了数据来源间的不一致性。 技术研究层面:(1)不同的遥感业务、不同的数据源都需采用不同的技术路线。(2)目视解译仍就是遥感图像解译的主要手段,必须发展专家系统技术 (3)基于多时相、多源遥感数据的变化检测、估计与分类就是遥感应用处理中的共性
资源遥感信息技术复习思考题 1.遥感的概念 遥感RS(remote sensing)就是遥远的感知，泛指各种非接触的，远距离的探测技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器(传感器)探测和接收来自目标物体的信息(如电场、磁场；电磁波、地震波等信息)，经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的综合性探测技术。 2.遥感技术系统组成？ 遥感信息源 遥感平台 遥感数据传输与接收 遥感信息处理 遥感信息应用 3.简述遥感过程？ 指遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的全过程 4.遥感技术的特点？ ?宏观性和综合性强 ?综合效益高 ?信息量大、技术先进、准确性高 ?获取信息快、更新周期短、动态信息丰富 ?应用领域广泛 ?多波段性 5.遥感分类？ ●按遥感工作平台：近地遥感、航空遥感、航天遥感； ●按传播信息载体或媒介来划分：电磁波遥感（光、热、无线电）、力场 遥感（重力、磁力）、声波遥感、地震波遥感； ●按遥感电磁波的工作波段分类：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微 波遥感、多波段遥感等； ●按目标与观测者的相对位置关系来划分：空对地遥感、地对空遥感、空 对空遥感； ●按遥感资料的记录方式：成像方式、非成像方式； ●按传感器的工作方式：主动式遥感、被动式遥感； ●按遥感应用目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、海 洋遥感、土壤遥感、其他遥感。
6.举例遥感技术的应用有那些？ （一）在资源调查及监测中的应用 A、在农业、林业方面的应用 ?农、林、牧土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测。 ?土地利用类型调查 ?作物估产 ?精确农业 B、遥感在地质矿产方面的应用 ?客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程 地质、地震地质、水文地质和灾害地质 C、在水文、水资源方面的应用 ?水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等。 （二）在环境监测及自然灾害方面的应用 A、在环境监测方面的应用 ?对大气污染、水体污染、土地污染以及海洋污染等进行监测。 B、在对抗自然灾害中的应用 ?为国家重大自然灾害提供及时准确的监测评估数据及图件 （三）在区域分析及建设规划方面的应用 （四）在全球性宏观研究中的应用 ?主要是宏观地、整体性地岩石圈、大气圈、水圈、生物圈的研究，以此 带动区域性研究的深化，促进全球环境的改善。 （五）在其他方面的应用 ?在测绘制图方面的应用（摄影测量） ?在历史遗迹、考古调查方面的应用 ?在军事上的应用 7.遥感技术的原理是什么？ 遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。不同物体表现各自不同的电磁波辐射特性，利用传感器接收不同物体所发射的电磁波会形成不同的影像特征，可以对物体进行判别。 8.遥感常用电磁谱段及主要特征？ 常用的有紫外线、可见光、红外线、微波。 紫外线；波长范围为0.01～0.38 μm，太阳光谱中，只有0. 3 ～0. 38 μm 波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在 2000 m 以下，对高空遥感不宜采用 可见光；波长范围：0.38～0.76 μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段 红外线；波长范围为0.76～1000 μm，不仅白天可以进行，夜间也可以进行，能进行全天时遥感。但它受大气衰减的影响很大 （近红外：0.76～3.0 μm，与可见光相似；绿色植物
实验一：ERDAS 视窗的基本操作 一、实验目的： 初步了解目前主流的遥感图象处理软件 ERDAS 的主要功能模块，在此基础上，掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图像的几何校正等后续实习奠定基础。 二、实验原理： 视窗功能介绍；文件菜单操作；实用菜单操作；显示菜单操作；矢量和删格菜单操作等。 视窗操作是 ERDAS 软件操作的基础 , ERDAS 所有模块都涉及到视窗操作。本实验要求掌握视窗的基本功能，熟练掌握图像显示操作和矢量菜单操作，从而为深入理解和学习 ERDAS 软件打好基础。 二维视窗（图 1-1 ）是显示删格图像、矢量图形、注记文件、 AOI 等数据层的主要窗口。通过实际操作，掌握视窗菜单的主要功能、视窗工具功能。 重点掌握 ERDAS 图表面板菜单条； ERDAS 图表面板工具条；掌握视窗菜单功能和视窗工具功能等基本操作。 三、实验步骤： 图像显示操作（ Display an Image ） 第一步：启动程序（ Start Program ） 视窗菜单条：File→open→ RasterLayer→Select Layer To Add 对话框。 第二步：确定文件（ Determine File ） 在 Select Layer To Add 对话框中有 File 和 Raster Option 两个选择项，其中 File 就是用于确定图像文件的，具体内容和操作实例如表。 表 1-1 图像文件确定参数 第三步：设置参数（Raster option ）
第四步：打开图像（ Open Raster Layer ) ?实用菜单操作 了解光标查询功能；量测功能；数据叠加功能；文件信息操作；三维图像操作等。 四、实验结果及分析： 通过对ERDAS 视窗的操作，掌握了文件菜单操作、实用菜单操作、显示菜单操作、矢量和删格菜单操作等。同时也掌握了 ERDAS 图表面板菜单条，ERDAS 图表面板工具条，掌握视窗菜单功能和视窗工具功能等基本操作；并且了解光标查询功能、量测功能、数据叠加功能、文件信息操作、三维图像操作等。学到了很多，操作能力也提高了不少，对此软件有了更进一步的了解，同时加深了对课本知识的理解和记忆，为下面的实验操作打下必要的基础。 实验二：遥感图像的几何校正 一、实验目的： 通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。 二、实验原理： 校正前的图像看起来是由行列整齐的等间距像元点组成的，但实际上，由于某种几何畸变，图像中像元点间所对应的地面距离并不相等。校正后的图像亦是由等间距的网格点组成的，且以地面为标准，符合某种投影的均匀分布，图像中格网的交点可以看作是像元的中心。校正的最终目的是确定校正后的图像的行列数值，然后找到新图像中每一像元的亮度值。 三、实验步骤： 图像校正的具体过程 第一步：显示图像文件（ Display Image Files ） 首先，在ERDAS 图标面板中点击Viewer 图表两次，打开两个视窗