現(xiàn)代航空工業中使用的鍍膜辦法種類很多,比如電鍍、噴(pēn)鍍(dù)、化學鍍(dù)、擴散(sàn)度以及軋壓、包鍍等。其中不少鍍膜工藝已為人們(men)掌(zhǎng)握,並在生(shēng)產中發揮了顯著作用(yòng)。但是,已有的鍍膜工藝跟不(bú)上產品日(rì)新月異的發展,從而促使人們探(tàn)索新的鍍膜技(jì)術。“離子鍍”就是近(jìn)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(yī)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(nèi),當高溫蒸發源(yuán)通電加熱(rè)後,促使(shǐ)待(dài)鍍(dù)材料--蒸發料熔化蒸發。由於溫升,蒸發料粒子獲得一定動能,則沿著視線方向徐徐上升,最後附著於工件表麵上堆積成膜。用這種工藝形成的(de)鍍層,與零件表麵(miàn)既無牢固的化學結(jié)合,有(yǒu)無擴散連接,附著性(xìng)能很差,有時就像桌麵(miàn)上落(luò)的灰塵一(yī)樣,用手一摸(mō)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(yǐn)下,以很高的(de)速度注(zhù)入到工件表麵。相當於(yú)一個從槍管(guǎn)中射(shè)出的高速彈頭,可以穿入靶體很深,在工件上形(xíng)成(chéng)一種(zhǒng)附(fù)著牢固的擴散鍍層。
離子鍍的作(zuò)用(yòng)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後,蒸發源與工件之間產生弧光放電。由於真空罩內充(chōng)有惰性(xìng)氬氣,在放電電場作用下部分氬氣被電離,從而在陰(yīn)極(jí)工(gōng)件周圍形成一等離子暗區。帶正電荷的(de)氬離子受陰極(jí)負(fù)高壓的吸引,猛烈地轟擊工件表麵(miàn),致使工件表層粒子和髒物被轟濺拋(pāo)出,從而使工件待鍍(dù)表麵得到了充分的離子轟擊清洗。隨後,接通蒸發(fā)源交流電(diàn)源,蒸發料粒子(zǐ)熔化蒸發,進入輝光放電區並被電離(lí)。帶正(zhèng)電荷的蒸(zhēng)發(fā)料離子,在陰極吸引下(xià),隨同氬離子一同衝向工件,當拋(pāo)鍍於工件表麵上的蒸(zhēng)發料離子超過濺失離子的數量時,則逐(zhú)漸堆積形(xíng)成一層牢固粘附於工件表麵的鍍層(céng)。這就(jiù)是離子鍍的簡單(dān)作用過程。
特點
鍍層附著性(xìng)能好
普通真空(kōng)鍍膜時(shí),蒸發料粒子大約隻以一個電子伏特的能量向工件表麵蒸鍍(dù),在工件表麵與鍍層之間,形成的界麵擴散(sàn)深度通常僅為幾百個埃(10000埃=1微(wēi)米=0.0001厘米(mǐ))。也就是說比一根頭發絲的百分之一還(hái)要小。兩者間可以說幾乎沒有連接的(de)過渡層,好似截然分開。而離子鍍時,蒸發料粒子電離後具有三千到五(wǔ)千電子伏特的動能。如果說普通真空鍍膜的粒子相當於一個氣喘籲籲的長跑(pǎo)運動(dòng)員(yuán),那麽離(lí)子(zǐ)鍍的粒子(zǐ)則好似乘坐了高速火箭(jiàn)的乘客,當其高速轟擊工件時,不但沉積速度快,而且(qiě)能夠穿(chuān)透工件表麵,形成一種注入基體很深的擴散層,離子鍍的(de)界麵擴散(sàn)深度可達四至五(wǔ)微(wēi)米,也就是說比普通真空鍍膜的擴散深(shēn)度要深幾十倍,甚至上百倍,因而彼此粘附得特別牢。對離子鍍後的試件作拉伸試驗表明(míng),一直拉到快要斷裂時,鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸(shēn),無起皮或剝(bāo)落現象發生。可見(jiàn)附著得多麽牢固啊!
繞鍍(dù)能力強
離子鍍時,蒸發料粒子是以帶電(diàn)離子的形式在電場中沿著電力線方(fāng)向運(yùn)動,因而凡是有電場(chǎng)存在的部(bù)位,均能獲得良好鍍層,這比普通真空鍍膜隻能在直射方向上獲得鍍層優越得多。因此,這種方(fāng)法非常適合於鍍複零件上的內孔、凹槽和窄縫。等其他方法難鍍的部位。用普通真空鍍膜隻能鍍直射表(biǎo)麵,蒸發料粒子尤如(rú)攀登雲梯一樣,隻能順梯而上(shàng);而離子鍍則能(néng)均勻地繞鍍到零件的背麵(miàn)和內(nèi)孔中,帶電離子則好比坐上了直升飛機,能夠沿著規定的(de)航線飛抵其活動半徑範(fàn)圍內的任何地方。
鍍層質(zhì)量好
離子鍍的鍍層組織致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻。甚至棱麵和凹槽都可均勻鍍複,不致形成金屬瘤。像螺紋一類的零件(jiàn)也能鍍複,由於這種工藝方法還能修補工件表麵的微小裂紋(wén)和麻點等缺陷,故可有(yǒu)效地改善被鍍零件的表麵質量(liàng)和物理(lǐ)機械性能。疲勞試驗表明,如果(guǒ)處(chù)理得(dé)當,工件疲勞壽命(mìng)可比鍍前高百分(fèn)之(zhī)二、三(sān)十。
清洗過程(chéng)簡化
現有鍍膜工藝,多數均要求事(shì)先對工件進行嚴格(gé)清(qīng)洗,既複雜又費事。然而,離子鍍工藝自身就(jiù)有一種離子轟擊清洗作用(yòng),並且這(zhè)一(yī)作用還一直延續於整個鍍膜過程。清洗(xǐ)效果極好(hǎo),能使鍍(dù)層直(zhí)接貼近基體(tǐ),有效地增強了附著力,簡(jiǎn)化了大量的鍍前清洗工作。
可鍍材料廣泛
離子鍍由於是利用高能離子轟(hōng)擊工件表(biǎo)麵,使大量(liàng)的電能在工件(jiàn)表麵轉換成熱(rè)能,從(cóng)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(gōng)件心部並未受到高溫的影響。因此這種鍍膜工藝的應用範圍較廣,受到的局限性則較(jiào)小。通常,各種金屬、合金(jīn)以及某些合成材料、絕緣材料、熱敏材料(liào)和高(gāo)熔點材料等均可鍍複(fù)。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(fēi)金屬,甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等。