現代航空工業中使用的鍍膜(mó)辦法種類很多,比如電鍍、噴鍍、化學鍍、擴散度以及軋(zhá)壓、包鍍等。其(qí)中不(bú)少鍍膜工藝已為人們掌握,並在生產中發揮(huī)了顯著作用。但是,已(yǐ)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。“離子鍍”就是近十幾年來發展起來的一(yī)種最新的(de)真空鍍膜技術。
離子(zǐ)鍍是真空鍍(dù)膜工(gōng)藝的一項新(xīn)發(fā)展。普通真空鍍膜(mó)(亦稱真空蒸鍍)時(shí),工件夾固(gù)在真空罩內,當高溫蒸發(fā)源通電加熱後,促使待鍍材料--蒸發料熔化蒸發。由於溫升,蒸發料粒子獲(huò)得(dé)一定動能,則沿著視線方向徐徐上升,最後(hòu)附著於工件表麵上堆積成膜。用(yòng)這種(zhǒng)工藝形成的鍍層,與零件表麵既無牢固的化(huà)學結合,有(yǒu)無擴散連接,附著性能很差,有時就像(xiàng)桌麵上落的灰塵一樣(yàng),用(yòng)手一摸也會擦掉。然(rán)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(mó)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(zuò)為帶正電荷的高能(néng)離子在高壓(yā)陰極(即工件(jiàn))的吸引下,以很高的速度注入到工件表麵。相當於一個從槍(qiāng)管中射出的高速彈頭,可(kě)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(fā)源(yuán)接陽極,工件接陰極,當通(tōng)以三至五千(qiān)伏高壓直流電以後,蒸發源與(yǔ)工件之間產生弧光放(fàng)電。由(yóu)於真空罩(zhào)內充有惰性氬氣,在放電電場作用下部分氬(yà)氣(qì)被電離,從而在陰極工件周圍形成一(yī)等離子暗區(qū)。帶正電荷的氬離(lí)子受陰極負(fù)高壓的吸引(yǐn),猛(měng)烈地(dì)轟擊工件表(biǎo)麵,致使工(gōng)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分的離子轟擊清洗。隨後,接通蒸(zhēng)發源(yuán)交流電源,蒸發料粒子熔化(huà)蒸發,進入輝光放電區並被電離。帶正電荷的蒸發料離子,在陰極吸引下(xià),隨同氬離(lí)子一同衝向工(gōng)件,當拋鍍於工件表麵(miàn)上的蒸發料離子超(chāo)過濺失(shī)離子的數(shù)量時,則逐漸堆積形成一層牢固粘附於工(gōng)件表麵(miàn)的鍍層。這就是離子鍍的簡單作用過程。
特(tè)點
鍍層附著性能好
普通真空鍍膜時,蒸發料粒子大約隻以一個電子伏(fú)特(tè)的能量向工件表麵蒸鍍,在工件表麵與鍍層之間,形成的界(jiè)麵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(zhě)間可(kě)以說幾乎沒有連(lián)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(hòu)具有三千到五千電子伏特的動能。如果說普通(tōng)真(zhēn)空鍍膜的粒(lì)子相當於一(yī)個氣喘籲籲(yù)的(de)長跑運動員,那麽離子(zǐ)鍍的粒(lì)子(zǐ)則好似乘(chéng)坐了高速火箭的乘客,當其高速轟擊工件時,不但(dàn)沉積速度快,而且能夠穿透工件表(biǎo)麵,形成一種注入基體(tǐ)很深的擴散層,離子鍍的界麵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(shēn)度要深幾十(shí)倍,甚至上百倍,因而彼此粘附得特別牢(láo)。對離子鍍後的試(shì)件作拉伸試驗表(biǎo)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(xiàng)發生。可見附著得多麽(me)牢固啊!
繞鍍能(néng)力強
離子鍍時,蒸發料粒子是以帶電離子的形式(shì)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(néng)獲得良好鍍層,這比普(pǔ)通真(zhēn)空鍍膜隻能在直射方向上獲得鍍(dù)層優越得(dé)多。因此,這(zhè)種方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(tōng)真空(kōng)鍍膜隻能鍍直射表麵,蒸(zhēng)發料粒子尤如攀登雲梯一樣,隻能順梯而上;而離(lí)子鍍則(zé)能均勻地繞鍍到零件的(de)背麵和內(nèi)孔中,帶電離子則(zé)好比坐上了(le)直升飛機,能夠沿著規定的航線飛抵其活(huó)動(dòng)半(bàn)徑範(fàn)圍內的任何地方。
鍍層質量(liàng)好
離子鍍的鍍層組織(zhī)致密、無針孔、無氣泡、厚(hòu)度均勻。甚至棱麵和凹槽都可均勻鍍複,不致形成金屬瘤。像(xiàng)螺紋一類的零件也能鍍複,由於這種工藝方法還能修補工件表麵的微小裂紋和麻點等缺陷,故(gù)可有效地改善被鍍零(líng)件(jiàn)的表麵質量和物理機械性能。疲勞試驗表明(míng),如果處理得當,工件(jiàn)疲勞壽命可比鍍前高百分(fèn)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(jìn)行嚴格(gé)清洗,既複(fù)雜又費事(shì)。然而,離子鍍工藝自身就有一種離子轟擊清洗作用(yòng),並且這一作用還一直延續於整個鍍(dù)膜(mó)過程。清(qīng)洗效果極好(hǎo),能使鍍層直接貼近基(jī)體,有效(xiào)地增(zēng)強了附著(zhe)力(lì),簡化了大量的鍍前清洗工作。
可(kě)鍍材料廣泛
離子鍍由於(yú)是利用高能離子轟擊工件表麵,使大(dà)量的電能在工件表麵轉換成熱能,從而促進(jìn)了表層組(zǔ)織的擴散作用和(hé)化學反應(yīng)。然(rán)而,整個工件,特別是工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(zé)較小。通常,各種金屬、合金以及(jí)某(mǒu)些合成材料、絕緣材料、熱敏材料和(hé)高熔點材料等(děng)均可鍍(dù)複。即可在金屬工(gōng)件上鍍非金屬或金屬(shǔ),也可在非金屬上鍍金屬(shǔ)或非金(jīn)屬,甚至可鍍塑料、橡(xiàng)膠、石英、陶瓷等。