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    離子鍍

    作者: 來源: 日期:2016-02-01 10:35:43 人氣:2546

           現代航空工業中使用的鍍膜辦法種類很多,比如電鍍、噴鍍、化學鍍、擴散度以及軋壓、包鍍等。其中不少鍍膜工藝已為人們掌握,并在生產中發揮了顯著作用。但是,已有的鍍膜工藝跟不上產品日新月異的發展,從而促使人們探索新的鍍膜技術?!半x子鍍”就是近十幾年來發展起來的一種最新的真空鍍膜技術。

             離子鍍是真空鍍膜工藝的一項新發展。普通真空鍍膜(亦稱真空蒸鍍)時,工件夾固在真空罩內,當高溫蒸發源通電加熱后,促使待鍍材料--蒸發料熔化蒸發。由于溫升,蒸發料粒子獲得一定動能,則沿著視線方向徐徐上升,最后附著于工件表面上堆積成膜。用這種工藝形成的鍍層,與零件表面既無牢固的化學結合,有無擴散連接,附著性能很差,有時就像桌面上落的灰塵一樣,用手一摸也會擦掉。然而,離子鍍工藝則有所不同,雖然也是在真空罩內進行的,但這時鍍膜過程是以電荷傳遞的形式來實現的。也就是說,蒸發料的粒子作為帶正電荷的高能離子在高壓陰極(即工件)的吸引下,以很高的速度注入到工件表面。相當于一個從槍管中射出的高速彈頭,可以穿入靶體很深,在工件上形成一種附著牢固的擴散鍍層。

             離子鍍的作用過程如下:蒸發源接陽極,工件接陰極,當通以三至五千伏高壓直流電以后,蒸發源與工件之間產生弧光放電。由于真空罩內充有惰性氬氣,在放電電場作用下部分氬氣被電離,從而在陰極工件周圍形成一等離子暗區。帶正電荷的氬離子受陰極負高壓的吸引,猛烈地轟擊工件表面,致使工件表層粒子和臟物被轟濺拋出,從而使工件待鍍表面得到了充分的離子轟擊清洗。隨后,接通蒸發源交流電源,蒸發料粒子熔化蒸發,進入輝光放電區并被電離。帶正電荷的蒸發料離子,在陰極吸引下,隨同氬離子一同沖向工件,當拋鍍于工件表面上的蒸發料離子超過濺失離子的數量時,則逐漸堆積形成一層牢固粘附于工件表面的鍍層。這就是離子鍍的簡單作用過程。

             特點

             鍍層附著性能好
             普通真空鍍膜時,蒸發料粒子大約只以一個電子伏特的能量向工件表面蒸鍍,在工件表面與鍍層之間,形成的界面擴散深度通常僅為幾百個埃(10000埃=1微米=0.0001厘米)。也就是說比一根頭發絲的百分之一還要小。兩者間可以說幾乎沒有連接的過渡層,好似截然分開。而離子鍍時,蒸發料粒子電離后具有三千到五千電子伏特的動能。如果說普通真空鍍膜的粒子相當于一個氣喘吁吁的長跑運動員,那么離子鍍的粒子則好似乘坐了高速火箭的乘客,當其高速轟擊工件時,不但沉積速度快,而且能夠穿透工件表面,形成一種注入基體很深的擴散層,離子鍍的界面擴散深度可達四至五微米,也就是說比普通真空鍍膜的擴散深度要深幾十倍,甚至上百倍,因而彼此粘附得特別牢。對離子鍍后的試件作拉伸試驗表明,一直拉到快要斷裂時,鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸,無起皮或剝落現象發生??梢姼街枚嗝蠢喂贪?

             繞鍍能力強
             離子鍍時,蒸發料粒子是以帶電離子的形式在電場中沿著電力線方向運動,因而凡是有電場存在的部位,均能獲得良好鍍層,這比普通真空鍍膜只能在直射方向上獲得鍍層優越得多。因此,這種方法非常適合于鍍復零件上的內孔、凹槽和窄縫。等其他方法難鍍的部位。用普通真空鍍膜只能鍍直射表面,蒸發料粒子尤如攀登云梯一樣,只能順梯而上;而離子鍍則能均勻地繞鍍到零件的背面和內孔中,帶電離子則好比坐上了直升飛機,能夠沿著規定的航線飛抵其活動半徑范圍內的任何地方。

             鍍層質量好
             離子鍍的鍍層組織致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻。甚至棱面和凹槽都可均勻鍍復,不致形成金屬瘤。像螺紋一類的零件也能鍍復,由于這種工藝方法還能修補工件表面的微小裂紋和麻點等缺陷,故可有效地改善被鍍零件的表面質量和物理機械性能。疲勞試驗表明,如果處理得當,工件疲勞壽命可比鍍前高百分之二、三十。

             清洗過程簡化
             現有鍍膜工藝,多數均要求事先對工件進行嚴格清洗,既復雜又費事。然而,離子鍍工藝自身就有一種離子轟擊清洗作用,并且這一作用還一直延續于整個鍍膜過程。清洗效果極好,能使鍍層直接貼近基體,有效地增強了附著力,簡化了大量的鍍前清洗工作。

             可鍍材料廣泛
             離子鍍由于是利用高能離子轟擊工件表面,使大量的電能在工件表面轉換成熱能,從而促進了表層組織的擴散作用和化學反應。然而,整個工件,特別是工件心部并未受到高溫的影響。因此這種鍍膜工藝的應用范圍較廣,受到的局限性則較小。通常,各種金屬、合金以及某些合成材料、絕緣材料、熱敏材料和高熔點材料等均可鍍復。即可在金屬工件上鍍非金屬或金屬,也可在非金屬上鍍金屬或非金屬,甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等。

     

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