現代(dài)航空工業中使(shǐ)用的鍍膜辦法種類很多,比如電鍍(dù)、噴鍍、化學鍍、擴散度以及軋壓、包鍍等。其中不少鍍(dù)膜(mó)工藝已為人們掌握,並在生產中發揮了顯著作用(yòng)。但是(shì),已有(yǒu)的鍍膜工藝(yì)跟不上產(chǎn)品日新月異的發展,從而促使人們(men)探索新的鍍膜技術。“離子鍍”就是近十幾年來發展起來的一種最新的(de)真空鍍膜技術。
離子鍍是(shì)真空鍍膜工藝的一項新發展。普通真空鍍膜(亦(yì)稱真空蒸鍍)時,工件夾固在真空罩內,當高溫(wēn)蒸發源通電加熱後,促(cù)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動能,則沿(yán)著視線方向徐徐上升,最後附著於(yú)工件表麵上堆積成(chéng)膜。用這種工藝形(xíng)成的鍍(dù)層,與零件表(biǎo)麵既無牢固的化學結合,有無擴散連接,附著(zhe)性能很差,有(yǒu)時就像桌麵上落的灰塵一樣,用手一摸也(yě)會擦掉。然而(ér),離子鍍工藝則有(yǒu)所不同,雖然也是在真(zhēn)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(liào)的粒子作(zuò)為帶正(zhèng)電荷的高能(néng)離子在高壓陰極(即工(gōng)件)的吸引下,以很高的速度注(zhù)入到工件表麵。相當於(yú)一個從槍管(guǎn)中(zhōng)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的擴散鍍(dù)層。
離子鍍(dù)的作用過程如下: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(yuán)與工件之間產(chǎn)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(xià)部分氬氣被電離,從而在陰極工件周(zhōu)圍形成一等(děng)離子暗區。帶正電荷的氬離子受陰極負高壓的吸(xī)引,猛烈地轟擊工件表麵,致使工件表(biǎo)層粒子和髒物(wù)被轟濺拋出,從而使工件待鍍表麵(miàn)得到了充分的離子轟擊清洗。隨後,接通蒸發源交流電源,蒸發料粒(lì)子熔化(huà)蒸發(fā),進入(rù)輝光放電(diàn)區並被電離。帶正電荷的蒸發料離子,在陰極吸引下,隨同(tóng)氬(yà)離子一同(tóng)衝向工件,當拋鍍於工件表麵上的蒸發料離子超過濺失離(lí)子的數量(liàng)時,則(zé)逐漸堆積形成一層牢固粘附於工件表麵的鍍層。這就是離子鍍的簡單作用過程。
特(tè)點
鍍層附著(zhe)性能好
普通真空鍍膜時,蒸(zhēng)發料粒子大約隻以一個電子伏特的能(néng)量向(xiàng)工件表(biǎo)麵蒸鍍,在工件表麵與鍍層之間,形(xíng)成的界麵擴(kuò)散深度通常僅為幾百個埃(10000埃=1微(wēi)米=0.0001厘米)。也(yě)就是說比一(yī)根頭發絲的百分之(zhī)一還要小。兩者間可以說幾乎沒有連(lián)接的過渡層,好似截然分開(kāi)。而離子鍍時,蒸發料粒子電離後具有三千到五千電子(zǐ)伏特的動能。如果說(shuō)普通真空鍍膜的粒子相當於一個氣喘籲籲的長跑運動員,那麽離子鍍的粒子則好似乘坐了高速火箭的乘客,當其高速轟擊(jī)工件時,不但(dàn)沉積速度快,而且能夠穿透工件表麵,形成一種注入基體很深的擴散層,離子鍍的界麵擴散深度可達四至五微米(mǐ),也就是說比(bǐ)普通真空鍍(dù)膜的擴散(sàn)深度要深幾十倍,甚至上百(bǎi)倍,因而彼此粘附(fù)得特(tè)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(liè)時,鍍層仍隨基體金屬一起塑性(xìng)延伸,無起皮或剝落現象發生。可見附著得多麽牢固啊!
繞鍍能力強
離子(zǐ)鍍時,蒸(zhēng)發料粒子是(shì)以帶(dài)電離(lí)子(zǐ)的形式(shì)在(zài)電場中沿著電力線方向運(yùn)動,因而(ér)凡是(shì)有電場存在的部位,均能(néng)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(zhēn)空鍍膜隻(zhī)能鍍直射表麵,蒸發料粒子尤如攀登(dēng)雲梯一樣,隻能順梯而上;而離子鍍則能均勻地繞鍍到零件的背麵和內孔中,帶(dài)電離子則好比坐上了直升飛機,能(néng)夠(gòu)沿著規定的航線飛抵其活(huó)動半(bàn)徑範圍內的任(rèn)何地方。
鍍層質量好
離(lí)子鍍的(de)鍍層組織致密、無(wú)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(wén)一類的零件也能鍍複,由於這種(zhǒng)工(gōng)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(gǎi)善被鍍零件的(de)表麵質量和物(wù)理機械性能。疲勞(láo)試驗表(biǎo)明,如果處理得當,工件疲勞壽命可比鍍前高百分之(zhī)二、三十。
清洗過程簡化
現有鍍膜工藝,多數均要(yào)求事先對工件進行(háng)嚴格清洗,既複雜(zá)又費事。然而,離子鍍工藝自身就有一種離子轟擊清洗作用,並且這一作用(yòng)還(hái)一直延續於整個鍍膜過程。清洗效果極好,能使鍍層直接(jiē)貼近基體(tǐ),有效地增強了附著(zhe)力,簡化了大量的(de)鍍前清洗工(gōng)作(zuò)。
可鍍材料(liào)廣泛(fàn)
離子鍍由於是利用高能離(lí)子轟擊工件表麵,使(shǐ)大量的電能在工件表麵轉換(huàn)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,受到的局限性則較小。通常,各種(zhǒng)金屬、合金以(yǐ)及某些合成材料、絕(jué)緣材料(liào)、熱敏材(cái)料和高熔(róng)點材料等均可鍍複。即可在金屬工件上鍍非金屬或(huò)金屬,也可在非金(jīn)屬(shǔ)上(shàng)鍍金屬或非金屬,甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等。