現代航空工業中使用的鍍(dù)膜辦法種類很多,比如電(diàn)鍍、噴鍍、化學鍍(dù)、擴散度以及軋壓、包鍍等。其中不少鍍膜工藝已為人們掌(zhǎng)握,並在生產中發揮了顯著作用。但是(shì),已有的鍍膜工藝跟不上產品日(rì)新月異的發展,從而促使人們探索新的(de)鍍膜技術。“離子鍍”就(jiù)是近十幾年來發展起來的一種最新(xīn)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(dù)膜(亦稱真空蒸(zhēng)鍍)時,工件夾(jiá)固(gù)在真空罩內,當高溫蒸發源通電加熱後,促使(shǐ)待鍍材料--蒸發料熔化蒸(zhēng)發。由於溫升,蒸發料粒子獲得一(yī)定動能(néng),則沿著視線方向徐徐上升,最後附著於工件表麵上堆積成膜。用這種工藝形成的鍍層,與零件表麵既無牢固的化學結合,有無擴散連接,附著性(xìng)能很(hěn)差,有時就像(xiàng)桌麵上落的灰塵一樣,用手(shǒu)一摸(mō)也會擦掉。然而,離子鍍工藝則(zé)有所不同,雖然(rán)也是在真(zhēn)空罩內進行的,但這時鍍膜過程是(shì)以電荷傳遞的形式(shì)來實現的。也就是說,蒸發料的粒子作為(wéi)帶正電荷的高能離子在高壓陰極(即工件)的(de)吸引下,以很高(gāo)的速度注入到工件表麵。相當於一個從槍管中射出的高速彈頭,可以穿入靶體很(hěn)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(yīn)極,當通以三至五千伏高壓直流電以後,蒸發源與工件(jiàn)之間(jiān)產生弧光放電。由於真(zhēn)空(kōng)罩內充有惰性氬氣(qì),在放電電場作用下部分氬氣(qì)被電離,從而在陰極工(gōng)件周圍形成一(yī)等離子暗區。帶正電荷的氬離子(zǐ)受陰極負高壓的吸引,猛烈地(dì)轟擊工件表麵(miàn),致使工件表層粒子和髒物被(bèi)轟濺拋出,從而使工件待鍍表麵得到了充(chōng)分的離子轟擊清洗。隨後,接通蒸發(fā)源交流電(diàn)源,蒸(zhēng)發料粒子熔化蒸發,進入輝光放電區並(bìng)被電離。帶正電荷的(de)蒸發料離子,在陰極吸引下,隨(suí)同氬離子一同衝向工件,當拋鍍於(yú)工件(jiàn)表麵(miàn)上的蒸發料離子超過濺失離子的數量時,則逐漸堆積(jī)形成一層牢固粘附於(yú)工件表麵的鍍(dù)層。這就是離子鍍的簡單作用過程。
特(tè)點
鍍層附著性能好
普通真空鍍膜(mó)時,蒸發料粒子大約隻以一個電子伏特的能量(liàng)向工件表麵蒸鍍,在工件表麵與鍍層之間,形成的(de)界麵擴散深度通常僅為(wéi)幾百個埃(āi)(10000埃=1微米=0.0001厘米(mǐ))。也就(jiù)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(yǒu)連(lián)接的過渡(dù)層,好似截然分開。而離(lí)子鍍時,蒸發料粒子電(diàn)離後具有三千到五千電(diàn)子伏特的動能。如果說普通真空鍍膜的粒子相(xiàng)當於一個(gè)氣(qì)喘籲籲的長跑運動員,那麽(me)離子鍍的粒子則好似(sì)乘坐了高速火箭(jiàn)的乘客,當其高速轟擊工件時(shí),不(bú)但沉積速度快,而且能夠穿透工件表麵,形成一種注入基體(tǐ)很深的擴散層,離子鍍的界麵(miàn)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(shèn)至上百(bǎi)倍,因而彼(bǐ)此粘附得特別牢。對離子鍍後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(yī)起(qǐ)塑(sù)性延伸,無起(qǐ)皮或剝落現象發生。可見附著得多麽牢固啊!
繞(rào)鍍能力(lì)強(qiáng)
離子鍍時,蒸發料粒子是(shì)以帶電離子的形式在電場中沿著電力線方向運動,因而凡(fán)是有電場存在(zài)的部位,均能獲得良好鍍層,這比普通真空鍍膜隻能在直(zhí)射方向(xiàng)上獲得鍍層優越得多。因此,這種方法非常適合於鍍複零件上的內(nèi)孔、凹槽和窄縫。等(děng)其他方法難鍍的部位。用普通真空鍍膜隻能(néng)鍍直射表麵,蒸發料粒子尤如攀登雲梯一樣(yàng),隻能(néng)順(shùn)梯而上;而離子鍍則能均勻地繞鍍到零件的背麵和內孔中,帶電離子則好比(bǐ)坐上了直升飛機,能夠沿著規定的航線(xiàn)飛抵其(qí)活動半徑範圍內的任何地方。
鍍層質量好
離(lí)子鍍的鍍層組織致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻。甚至(zhì)棱麵(miàn)和凹槽都可均(jun1)勻鍍複,不致形成(chéng)金屬瘤。像螺紋一類的零(líng)件(jiàn)也能鍍複,由(yóu)於這種工藝方法還能修補工件表麵的微小裂紋和麻點等缺陷,故可有效地改善被鍍零件的表麵質量(liàng)和(hé)物理(lǐ)機械性能。疲勞試驗表(biǎo)明,如果處(chù)理得當(dāng),工件疲勞壽命可比鍍前高百分之二、三(sān)十(shí)。
清洗過程簡化
現有鍍膜工藝,多數均要求事(shì)先對工件進行嚴格清洗,既複雜又(yòu)費事。然而,離子鍍工藝自身就有一種(zhǒng)離子轟擊清洗作用(yòng),並且這一作用(yòng)還一直延續於整個鍍膜過(guò)程。清洗(xǐ)效果極好,能使鍍層(céng)直接貼近基體,有效地增強了附著力,簡化了大量的鍍(dù)前清洗工作。
可鍍材料廣泛
離子鍍由於是利用(yòng)高能離子轟擊工件表麵,使大量的電能在工件表麵轉換成熱能,從而促進了表層組織的擴散作用和化學反(fǎn)應。然而,整(zhěng)個工件(jiàn),特別是工件心部並未受(shòu)到高溫的影響。因此這種鍍膜工藝的應用範圍較廣,受到的局限性則(zé)較小。通常,各(gè)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(liào)等均(jun1)可鍍複(fù)。即可在金屬工件(jiàn)上鍍非金(jīn)屬或金屬,也可在非金屬上鍍金屬(shǔ)或非金屬,甚至可(kě)鍍塑料、橡膠、石(shí)英、陶瓷等。