現代(dài)航空工業中使用的鍍膜辦法種類很多,比(bǐ)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(rén)們掌握,並在生產中發揮了(le)顯著作用。但(dàn)是,已有的鍍膜工藝跟不(bú)上(shàng)產品日新月異的發展,從而促使人們探索新(xīn)的鍍膜技術。“離子鍍”就(jiù)是近十幾年來發展起來的一(yī)種最新的真空鍍膜技術。
離子鍍是真空鍍膜工藝的一項新(xīn)發展。普通真(zhēn)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,促使待鍍材料--蒸發料熔化蒸發。由(yóu)於溫升,蒸發料粒子獲得一定(dìng)動能,則沿著視線方向徐徐上升,最後附著於工件表麵上堆(duī)積成膜。用(yòng)這種工藝形(xíng)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(néng)很差,有時就像桌麵(miàn)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(shì)在真空罩內(nèi)進行的(de),但這時鍍膜過程是以電荷傳遞的(de)形式來實現的(de)。也就是說,蒸發料的粒子(zǐ)作為帶正電荷(hé)的高能離子在高壓陰極(即工件)的吸(xī)引(yǐn)下,以很高的速度注入到工件表麵。相當於一(yī)個從槍管中射出的(de)高速彈頭,可以穿入靶體很深,在工件上形成一種附著牢固(gù)的擴散鍍層。
離子鍍的作用過程如下:蒸(zhēng)發源接陽極,工件接陰極,當通以三至五千伏高壓直(zhí)流(liú)電以後,蒸發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(qì)被電離(lí),從而在陰極工件周圍(wéi)形成一等離子暗(àn)區。帶正電荷的氬離子受陰極負高(gāo)壓的吸引,猛烈地轟擊工件表(biǎo)麵,致使工件表層粒子(zǐ)和髒物(wù)被轟濺(jiàn)拋出,從而使工件待鍍表麵得(dé)到了充分(fèn)的離子轟(hōng)擊清洗。隨後,接通蒸(zhēng)發源交流電源,蒸發料(liào)粒子熔化蒸發,進入輝光(guāng)放電區並(bìng)被電離。帶(dài)正電荷的蒸(zhēng)發料離子,在(zài)陰極吸引下,隨同氬離子(zǐ)一同衝(chōng)向工(gōng)件,當拋鍍於工件表麵(miàn)上的(de)蒸發料離子超過濺失離子的數(shù)量(liàng)時,則逐漸堆積形成一層牢固粘附於工件表(biǎo)麵(miàn)的鍍層。這就是離子鍍的簡(jiǎn)單(dān)作(zuò)用過程。
特點
鍍(dù)層附著性能好
普通真空鍍膜時,蒸發料粒(lì)子大約隻以一個電子伏(fú)特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。兩者間可以說(shuō)幾乎沒有連接的過渡層,好似截然(rán)分開。而離子鍍時,蒸發料粒子電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當於一(yī)個氣喘籲籲的長跑運動員,那麽離(lí)子鍍(dù)的粒子則好(hǎo)似乘坐了高速火箭的乘(chéng)客,當其高速轟擊工件時,不但沉積速度(dù)快(kuài),而且能夠穿透工件表麵,形成一種注入基體很深的擴散層,離(lí)子鍍的界麵擴散深度可達四至五微米(mǐ),也(yě)就是說比普通真空鍍膜(mó)的擴散(sàn)深度要深幾十倍(bèi),甚至上(shàng)百(bǎi)倍,因而彼此粘附得特別牢。對離子鍍後的試件作拉伸試(shì)驗表明,一直拉到快要(yào)斷裂(liè)時,鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸,無起皮或(huò)剝落現(xiàn)象發生。可見附著得多(duō)麽牢固啊(ā)!
繞(rào)鍍能力強
離子鍍時,蒸發料粒子是(shì)以(yǐ)帶電離子的形式在電場中(zhōng)沿著電力線方向運動,因而凡是有電場存在的部位,均(jun1)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,這種方法非常適合(hé)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(mó)隻能(néng)鍍直射表麵,蒸發料粒子尤如攀登雲梯一樣,隻能順梯而上;而離子鍍則能均勻地繞鍍到零件(jiàn)的背麵和內孔中,帶電離子則好比坐上(shàng)了直升飛機,能夠沿著規定(dìng)的航(háng)線飛抵其活動半徑(jìng)範圍內(nèi)的(de)任(rèn)何地方。
鍍層質量(liàng)好(hǎo)
離子鍍的鍍層組織(zhī)致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻。甚至棱麵和(hé)凹槽都可均勻鍍複,不致形成金屬瘤(liú)。像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,故可有效地改善被鍍零(líng)件的表麵質量和物理機械性能。疲勞(láo)試(shì)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(dù)膜工藝,多數均(jun1)要求事先對工件進行嚴格清洗,既複雜又費事。然而(ér),離子鍍工藝自身就有一種離子轟擊清洗作用,並且這一(yī)作用還一(yī)直延續於(yú)整個鍍膜過程。清洗(xǐ)效(xiào)果(guǒ)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(lí)子鍍由於是利用高能離子轟擊工件(jiàn)表麵,使大量的電能在工件表麵轉換成熱(rè)能,從而促進了表(biǎo)層組織的擴散作用和化學反應。然而,整個工件,特別是工件心部並未受到(dào)高溫的影響。因此(cǐ)這種鍍膜工藝(yì)的應用(yòng)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、絕緣材料、熱敏材(cái)料和高熔點(diǎn)材料等均可鍍複。即可在(zài)金屬工(gōng)件上鍍非金屬(shǔ)或金屬,也可在非金屬上鍍金屬或非金屬,甚至可鍍塑料(liào)、橡(xiàng)膠、石英、陶瓷等。