現代(dài)航空工業中使用的鍍膜辦(bàn)法種類(lèi)很多,比如電鍍、噴鍍、化學鍍、擴散度以及軋壓、包鍍(dù)等。其中不少(shǎo)鍍膜工藝(yì)已(yǐ)為人們掌握,並在生產中發揮了顯著作用。但是,已有的鍍膜工藝跟不上產品日新(xīn)月異的發展(zhǎn),從而(ér)促使人們探索新的鍍膜技術。“離(lí)子鍍”就是近十幾年來發展起來的一種最新的真(zhēn)空鍍膜技術。
離子(zǐ)鍍是真空鍍膜工藝的一項新發展。普通(tōng)真空鍍(dù)膜(亦稱真(zhēn)空蒸鍍)時,工件夾固在真空罩內,當高溫蒸發源通電加(jiā)熱後,促使待鍍材料--蒸發料熔化(huà)蒸發(fā)。由於溫升,蒸發料粒子獲(huò)得一定動(dòng)能,則沿著視線方向徐徐上升,最後附著於工件表麵上堆積(jī)成膜。用這種工藝形成的鍍(dù)層(céng),與零件表麵既無(wú)牢(láo)固的化學結合,有無擴散連接,附著性能很差,有時(shí)就像桌麵上落的灰塵一樣,用手一(yī)摸也會擦掉。然而,離子(zǐ)鍍工藝則有所不同,雖然也是在真空罩內(nèi)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(de)粒子作為帶正電荷的高能離子在高壓陰極(即工件)的吸引下(xià),以很高的速度(dù)注入到工件(jiàn)表麵。相當於一個從槍管中射(shè)出的高(gāo)速彈頭,可以(yǐ)穿入靶體很深,在工(gōng)件上形成一種(zhǒng)附著牢固的擴散鍍層。
離子鍍的作用(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(zhí)流電以後,蒸發源與工件之間產生弧(hú)光放電。由於真空罩內充有惰(duò)性氬氣,在(zài)放電電場(chǎng)作用(yòng)下(xià)部分氬氣被電離,從而在(zài)陰極工件周圍形成一等離子暗區。帶正(zhèng)電荷的氬離子受陰極負高壓的(de)吸引,猛烈地轟擊工件表麵,致使工件表層粒子(zǐ)和髒物被轟濺拋出,從而使(shǐ)工件待鍍表(biǎo)麵得到了充分的離子轟擊清洗。隨後,接通蒸發源交流電源,蒸發料粒子熔化蒸發,進入輝光放電區並(bìng)被電離。帶正電荷的蒸發(fā)料離子,在陰極吸(xī)引下,隨同氬(yà)離子一同衝向工(gōng)件,當拋鍍於工件表麵上的蒸發料離(lí)子超過(guò)濺失離子的數量時,則逐漸堆積形成一層牢固粘附於工件表麵(miàn)的鍍層。這就是離子鍍的(de)簡單作用過程。
特點
鍍層附著性能(néng)好
普通真空鍍膜時,蒸發料(liào)粒子大約隻以一個電子伏特的能量向工件表麵蒸鍍,在工件表麵(miàn)與鍍層之間,形成的界麵擴散深度通常僅為幾百個埃(10000埃=1微米=0.0001厘米)。也就(jiù)是說比一根頭發絲的百分之一還要(yào)小。兩者間可以說幾乎沒有連接的過渡層,好似截然分開。而離(lí)子鍍時,蒸發料(liào)粒子電離後具有三千到五千電子伏特的動能。如果說普通真空鍍膜的粒子相當於一個氣喘籲(yù)籲的長跑(pǎo)運動員,那麽離子鍍的粒(lì)子(zǐ)則好(hǎo)似乘坐了高速火箭的乘客,當其高速(sù)轟(hōng)擊工件時,不但沉積(jī)速度快,而且能夠穿透(tòu)工件表麵,形成一種注入基體很深的(de)擴散層(céng),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度要深幾十倍,甚至上百倍,因而彼此粘附得特別牢(láo)。對離子(zǐ)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延伸,無起(qǐ)皮或(huò)剝落現象發生。可見附著得多麽牢固啊!
繞鍍能力強
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,均能獲得良好鍍層,這比普通真空鍍膜(mó)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(dù)複零件上的(de)內孔、凹槽和(hé)窄縫(féng)。等其他(tā)方法難鍍的部位。用普通真空鍍膜隻能鍍直射表麵,蒸發料粒子尤如攀登雲(yún)梯一樣,隻能順梯而上;而離子(zǐ)鍍則能均勻地繞鍍到零件的背麵和內(nèi)孔中,帶電離子則好比坐上了直升飛機,能夠沿(yán)著規定的航線飛抵其活動半徑範圍內的任何地方。
鍍層質量好
離子(zǐ)鍍的鍍層組織致(zhì)密、無針孔、無氣(qì)泡、厚度均勻。甚至棱麵和凹槽都可均勻(yún)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(zhǒng)工藝方法還(hái)能修補工件(jiàn)表麵的微小裂紋和麻點等缺陷,故可有效地改善被鍍零件的表麵質量和物理(lǐ)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(guò)程簡化
現有鍍膜工(gōng)藝,多(duō)數均要求事先對工件進行嚴格清洗,既複雜又費事。然而,離子鍍工藝自身就有(yǒu)一種離子轟擊清洗作用,並且這一作用還一直延(yán)續於整個鍍膜過程。清洗效果極好,能使鍍層(céng)直接貼近基體,有效地(dì)增強了(le)附著(zhe)力(lì),簡化了大量的(de)鍍前清洗(xǐ)工作。
可鍍材料廣泛
離子(zǐ)鍍由於是利用高能離子轟擊工件表麵(miàn),使大量的電(diàn)能在工件表麵轉換成熱能,從而促進了表層組織的擴散作用和化(huà)學反應。然(rán)而,整個工件,特別是工(gōng)件心部並未(wèi)受到(dào)高溫的影響。因此這種鍍膜工藝(yì)的應用範圍(wéi)較廣,受到的局限性則較小。通常,各種(zhǒng)金屬(shǔ)、合金以及某些合成(chéng)材料、絕緣材料、熱敏材料和高熔點材料等(děng)均可鍍複。即可在金屬工件上鍍非金屬或金屬,也可在(zài)非金屬(shǔ)上鍍金屬或非金屬,甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等。