現代航空工業中使用的(de)鍍膜辦法(fǎ)種(zhǒng)類很多,比如電鍍、噴鍍、化學鍍、擴散(sàn)度以及軋壓、包鍍等。其(qí)中不少(shǎo)鍍膜工藝已為人們掌握,並在生產中發揮了顯著作用。但是,已有的鍍膜工藝(yì)跟(gēn)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(de)一種最新的真(zhēn)空(kōng)鍍膜技術。
離子鍍是真空鍍膜工藝的一項新發(fā)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後(hòu),促使待(dài)鍍材料--蒸(zhēng)發料熔化蒸(zhēng)發。由於溫(wēn)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(jiàn)表麵上(shàng)堆積(jī)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,附著性能很差,有時就像桌麵上落的(de)灰塵一樣,用手一(yī)摸也會擦掉。然而,離子鍍工藝則有所不同,雖(suī)然也是在真空罩(zhào)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(shuō),蒸發料的粒子作為帶正電荷(hé)的高能(néng)離子在高壓陰極(即工件)的吸引下,以很(hěn)高的速度注入到工(gōng)件表麵(miàn)。相當於一個從槍管中射出的高速彈頭,可以穿入靶體(tǐ)很深,在工(gōng)件上(shàng)形成一種附著牢固的擴散鍍層。
離子鍍的作用過程如(rú)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(diàn)以後,蒸發(fā)源與工件之間產生弧光放電。由於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(xíng)成一等離子暗區。帶正電荷的氬(yà)離子受陰極負高壓的吸引,猛烈地轟擊工件表麵,致使工件表層粒子和髒物被(bèi)轟濺拋出(chū),從而使工件待(dài)鍍表(biǎo)麵得到了充分的離(lí)子轟擊清洗(xǐ)。隨後,接通蒸發源交流電源,蒸發(fā)料粒子熔(róng)化蒸(zhēng)發,進入輝光放電區並被電離。帶正電(diàn)荷的蒸發料離子(zǐ),在陰極吸引下(xià),隨同氬離子一同衝向工件,當拋鍍於工件表麵上的蒸發料離(lí)子超過濺失離子的(de)數量時,則逐漸堆積形成(chéng)一(yī)層牢固粘附於(yú)工(gōng)件(jiàn)表麵的鍍層。這就是離子鍍的簡單作用過程。
特(tè)點
鍍層附著性能好
普(pǔ)通真空鍍膜時,蒸發料粒子大約隻以(yǐ)一個電子伏特的能量向工件表麵蒸(zhēng)鍍,在工件表麵與鍍層之間,形成的界麵擴散(sàn)深度通常僅(jǐn)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(de)百分之一還要小。兩者間可以說幾(jǐ)乎沒有連接的過渡層,好似截然分開。而離子鍍時,蒸發料粒子電離後具有三千(qiān)到五千電子伏特的動能。如果說普通真空鍍膜的粒子相當(dāng)於一個氣喘籲籲的長跑運動員,那麽離(lí)子鍍的粒子則(zé)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(ér)且能夠穿透工件表麵,形成一種注入基(jī)體很深的擴散層(céng),離子鍍的界麵擴散深度可(kě)達四至五微米,也就是說比普通真空(kōng)鍍膜的擴散深度要深幾十倍,甚(shèn)至上百倍,因而彼此粘附得特別牢(láo)。對離(lí)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,無起皮或剝落現象發生。可見附著得多麽牢固啊(ā)!
繞鍍能力強
離子鍍時,蒸發料粒(lì)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,這比普通真空鍍膜隻(zhī)能在直射方向上(shàng)獲(huò)得鍍層優越得(dé)多。因此,這種方(fāng)法非常適合(hé)於鍍複(fù)零(líng)件上的內孔、凹(āo)槽和窄縫。等(děng)其他方法難鍍的部位(wèi)。用普通真空鍍膜隻能鍍(dù)直射表麵,蒸發料粒(lì)子尤(yóu)如攀登雲梯一樣,隻能順梯而上;而離子(zǐ)鍍則(zé)能均勻地繞(rào)鍍到零件的背麵和內孔中,帶電離子則好比坐上了直升飛機,能夠(gòu)沿著(zhe)規定的航(háng)線飛抵其活動半徑範圍(wéi)內的任何地方。
鍍層質量好
離子鍍的鍍層(céng)組織致密、無(wú)針孔、無氣泡、厚度均勻(yún)。甚至(zhì)棱麵和凹槽都可均勻鍍(dù)複,不致形成金屬瘤。像螺紋一類(lèi)的零件也能鍍複,由於這種(zhǒng)工藝方法還能修補工件表麵的微小裂紋和麻點(diǎn)等缺陷,故(gù)可有效地改善被鍍零件的表麵質量和物理機械性能。疲勞試驗表明,如果處理得當,工件(jiàn)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,既複雜又費事。然而(ér),離子鍍工藝自身就(jiù)有一種離子轟擊清洗作用,並且(qiě)這一作用(yòng)還一直延續於整個(gè)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(de)鍍前清洗工作。
可(kě)鍍材(cái)料廣泛
離子鍍由於是利用高能離子轟擊工件表(biǎo)麵,使大量的電能(néng)在(zài)工件表麵轉換成熱能,從而促進(jìn)了表層組織的擴散作用和化學反應(yīng)。然而,整個工件,特別是工件心(xīn)部並未受到高溫的影響。因此這種(zhǒng)鍍膜(mó)工藝(yì)的應用範圍較廣,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(liào)、絕緣材料、熱敏材料和高熔(róng)點材料等均可鍍複。即可在金屬工件(jiàn)上鍍非金屬或(huò)金屬,也可在非金屬上鍍金屬或非金屬,甚至可(kě)鍍塑料、橡膠、石(shí)英、陶瓷等。