離子鍍的原理

現(xiàn)代航空工業(yè)中使用的涂層方法有很多種，如離子鍍、電鍍、噴涂、化學鍍、擴散度、滾涂等。許多涂層工藝已經(jīng)被人們掌握，并在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。然而，現(xiàn)有的涂層技術(shù)跟不上產(chǎn)品的快速發(fā)展，這促使人們探索新的涂層技術(shù)。“離子鍍”是近十年發(fā)展起來的一種新型真空鍍膜技術(shù)。
離子鍍是在真空條件下通過氣體放電使氣體或蒸發(fā)物質(zhì)部分電離，蒸發(fā)物質(zhì)或其反應物在氣體離子或蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下沉積在襯底上的方法。這些包括磁控濺射離子鍍、反應離子鍍、空心陰極放電離子鍍(空心陰極蒸發(fā)法)、多弧離子鍍(陰極弧離子鍍)等。

離子鍍在航空和航天工業(yè)中，各種飛機、導彈、衛(wèi)星和航天器的零部件經(jīng)常在復雜和有害的條件下工作。以飛機為例，機翼、機身蒙皮、起落架等外部零件直接受到大氣、水分、灰塵和燃料燃燒產(chǎn)物中含有的化學活性氣體的腐蝕。水上飛機的外部部件，特別是機身和浮標，經(jīng)常被海水、湖水或河水侵蝕。航空發(fā)動機的燃燒室、渦輪部件以及氣缸和活塞部件經(jīng)常被高溫和含有酸和其他活性物質(zhì)的氣流氧化。還有航空軸承、微型動力傳動裝置、精密齒輪、電位器等儀表元件。它們經(jīng)常受到不同程度的摩擦和磨損。為了使上述零件滿足耐溫、耐腐蝕、耐磨等苛刻要求。僅僅從零件的結(jié)構(gòu)或材料上想辦法往往是不夠的。
目前，應用廣泛的方法之一是使用表層涂層來保護零件的基底，使其滿足上述要求。就像人們根據(jù)不同的環(huán)境條件穿不同的衣服一樣，零件根據(jù)需要涂上耐熱、耐腐蝕或耐磨的涂層。
離子鍍是真空鍍膜工藝的新發(fā)展。在普通真空鍍膜(也叫真空蒸發(fā))中，將工件夾在真空罩中，當高溫蒸發(fā)源通電加熱時，待鍍膜材料——蒸發(fā)材料熔化蒸發(fā)。由于溫度升高，蒸發(fā)的材料顆粒獲得一定的動能，然后沿著視線緩慢上升，最后附著在工件表層形成薄膜。這種工藝形成的涂層與零件表層既沒有很強的化學鍵合，也沒有擴散連接，附著性能很差。有時候，就像落在桌面上的灰塵，用手一摸就會擦掉。但是，離子鍍工藝不同。雖然也是在真空外殼中進行，但是電鍍過程是以電荷轉(zhuǎn)移的形式實現(xiàn)的。也就是說，作為帶正電的高能離子，蒸發(fā)材料顆粒在高壓陰極(即工件)的吸引下高速注入工件表層。可以深入基體，在工件上形成附著堅固的擴散涂層。
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