Princip och tillämpning av jonbeläggning
Mar 16, 2019| Princip och tillämpning av jonbeläggning
Det finns många typer av beläggningsmetoder som används i modern luftfartsindustri, såsom elektroplätering, sprutning, kemisk plätering, diffusion, rullande och beläggning. Många av dessa processer har behärskats och spelat en viktig roll i produktionen. Den befintliga beläggningstekniken kan emellertid inte hålla sig till den snabba utvecklingen av produkter, så att människor utforskar ny beläggningsteknik. "Ion plating" är en ny vakuumbeläggningsteknik som utvecklats under senare år.
1. Introduktion
Jonplätering, jonplätering) jonplätering under vakuumbetingelser med användning av gasutloppet gör gasjoniseringen eller avdunstningsmaterialdelen och gasjonen eller förångat material under bombning av joner, avdunstningsmaterialet eller sättet för reaktantavsättning på substratet . Dessa innefattar magnetron-sputtering-jonplätering, reaktiv jonplätering, ihålig katodladdning-jonplätering (ihålig katodavdunstningsmetod), multi-arc-jonplätering (katodbågplätering), etc.
2. Betydelsen av
I flyg- och rymdindustrin arbetar komponenterna i olika flygplan, missiler, satelliter och luftfartyg ofta under komplexa och skadliga förhållanden. Flygplan, till exempel vingar, skrov och landningsutrustning och andra yttre delar påverkas direkt av atmosfär, fukt, damm och bränsleförbränningsprodukter som ingår i kemisk aktivitet hos gasskorrosionen. De yttre delarna av en sjöflygplan, speciellt flygplanet och bögen, är ofta utrustade av havsvatten, sjövatten eller flodvatten. Förbränningskamrar, turbondelar och cylinderkolvdelar av flygmotorer oxideras också ofta genom högtemperaturgasflöden innehållande syror och andra aktiva substanser. Det finns också instrumentkomponenter som aerobearings, mikroöverföringsanordningar, precisionsutrustning, potentiometrar etc. som ofta utsätts för varierande friktionsgrad och slitage. För att göra ovanstående olika delar kan anpassa sig till temperaturen, korrosion, slitage och andra hårda krav, helt enkelt från delar av strukturen eller materialet att tänka, är det ofta inte tillräckligt. Hur göra? En av de mest använda metoderna är att använda ytbeläggningsmetod för att skydda delar av matrisen för att uppfylla ovanstående krav. Det här är precis som människor enligt olika miljöförhållanden på olika kläder, beroende på värden, korrosion eller slitstark beläggning.
3. Utveckling
Det finns många typer av beläggningsmetoder som används i modern luftfartsindustri, såsom elektroplätering, sprutning, kemisk plätering, diffusion, rullande, beläggning och så vidare. Många av dessa processer har behärskats och spelat en viktig roll i produktionen. Den befintliga beläggningstekniken kan emellertid inte hålla sig till den snabba utvecklingen av produkter, så att människor utforskar ny beläggningsteknik. "Ion plating" är en ny vakuumbeläggningsteknik som utvecklats under senare år.
4. Princip och process
Ionplating är en ny utveckling av vakuumbeläggningsteknik. Ordinär vakuumbeläggning (även kallad vakuumavdunstning), arbetsstycket fastklämd i vakuumkåpan, då den höga temperaturen avdunstningskällan elektrisk uppvärmning, främjar att pläteras material - avdunstningsmaterialets smältångning. På grund av temperaturhöjningen får förångarpartiklarna viss kinetisk energi, sedan stiga långsamt längs synfältet och slutligen hålla sig vid ytan av arbetsstycket som ackumuleras i en film. Pläteringsskiktet som bildar sig med denna typ av farkoster, har inte en fast kemisk fackförening med ytan av delen, har ingen diffusionskoppling, vidhäftande prestanda är väldigt dålig, det damm som faller som skrivbordet är ibland samma, berör också handen kan radera. Emellertid är jonpläteringsprocessen annorlunda, även om den är i vakuumkåpan, men då är beläggningsprocessen i form av laddningsöverföring för att uppnå. Med andra ord attraheras partiklar av förångaren, som högenergiska joner med positiv laddning, av högtryckskatoden (dvs arbetsstycket) och injiceras i arbetsstyckets yta med hög hastighet. Motsvarar ett höghastighetsskottskott från tunnan, det kan penetrera djupt in i målet, bilda en fast diffusionsbeläggning på arbetsstycket.
Processen med jonplätering är följande: förångningskällan är ansluten till anoden och arbetsstycket är anslutet till katoden. En glödladdning genereras mellan förångningskällan och arbetsstycket efter att en högspänningsström av tre till fem tusen volt har applicerats. När inert argongas fylls i vakuumkåpan joniseras en del av argongas under verkan av utmatningselektriskt fält och bildar sålunda ett plasma-mörkt område kring katod-arbetsstycket. De positiva argonjonerna, som drabbades av katodens negativa höga tryck, bombade kraftigt arbetsstyckets yta och orsakade att partiklar och smuts på arbetsstyckets yta skulle stänkas ut så att ytan på arbetsstycket som skulle pläteras var noggrant rengöras genom jonbombardemang. Förångarpartiklarna smälter och indunstar, går in i glödutmatningsområdet och joniseras. Positivt laddade förångarjoner, som attraherades av katoden, rusade till arbetsstycket tillsammans med argonjoner. När mängden av förångarjoner på arbetsstyckets yta överskred mängden joner sprutas, ackumulerades de gradvis för att bilda ett skikt av beläggning som fastnade fast vid arbetsstyckets yta. Detta är den enkla processen med jonplätering.
5. Egenskaper
Beläggningen har god vidhäftning
Vid vanlig vakuumbeläggning är förångarpartiklarna endast ungefär en elektromagnetisk energi till arbetsstyckets yta, på arbetsstyckets yta och mellan beläggningen är bildandet av gränssnittsdiffusionsdjupet vanligen bara några hundra ångström (10000 ångström = 1 mikron = 0,0001 cm). Det är mindre än en procent av ett mänskligt hår. Man kan säga att det nästan inte finns någon koppling mellan de två övergångslagen, som om de är helt separerade. Vid jonplätering ioniserar förångarpartiklarna och har en kinetisk energi av 3000 till 5000 elektronvolt. Om vanliga vakuumbeläggningspartiklar motsvarar en andningslösare, så är jonplätering som passagerare på höghastighetsraket, när dess höghastighetsbombardement arbetsstycke inte bara sätter fast, men kan också tränga in i arbetsstyckets yta och forma en djup in i matrisdiffusionsskikt skulle gränssnittsdiffusionsdjupet av jonplätering vara fyra till fem mikron, det vill säga än det vanliga dammsugningsdiffusionsdjupet djupt dussintals gånger, till och med ett hundra gånger, och vidhäftade varandra så snabbt. Dragprovningen av provet efter jonplätering visar att beläggningen fortfarande sträcker sig plastiskt tillsammans med basmetallen och ingen avskalning eller avskalning inträffar tills provet håller på att bryta. Det visar hur stark bilagan är! Vid jonplätering med hög pläteringskapacitet rör sig förångarpartiklarna i det elektriska fältet i form av laddade joner längs kraftledarens riktning så att alla delar med elfält kan få en bra beläggning, vilket är mycket bättre än den vanliga vakuumbeläggningen kan endast erhållas i direkt riktning. Därför är denna metod mycket lämplig för pläterade delar på innerhålet, spåret och smala slitsen. Andra metoder som är svåra att plätera delar. Med vanligt vakuumbeläggning kan endast pläteras direkt på ytan, kan avdunstningsmaterialpartiklar, såsom klättringsstege, bara följa stegen. Ionplätering kan å andra sidan vara jämnt lindad runt delens baksida och in i det inre hålet, och laddade joner kan transporteras till vilken plats som helst inom radien av sin radie genom att följa en föreskriven väg, som i en helikopter. Beläggningen med god kvalitet har kompakt struktur, inget pinhål, ingen bubbla och jämn tjocklek. Även kanterna och spåren kan pläteras jämnt utan att bilda metallknutor. Delar som trådar kan också pläteras, eftersom denna process också kan reparera arbetsstyckets ytmikroprickor och gropfel, så att den effektivt kan förbättra ytkvaliteten och de fysikaliska och mekaniska egenskaperna hos de pläterade delarna. Trötthetstest visar att arbetsstyckets trötthetstid är 20 till 30 procent högre än det innan det pläteras, om det hanteras korrekt.
Förenkling av rengöringsprocessen
Befintlig beläggningsprocess, de flesta av kraven före arbetsstycket för strikt rengöring, både komplexa och problem. Emellertid har jonpläteringsprocessen själv en jonbombardrengöringseffekt, och denna effekt har fortsatt under hela beläggningsprocessen. Utmärkt rengöringseffekt kan göra beläggningen direkt nära substratet, höja vidhäftningen, förenkla mycket rengöring före plätering.
Ett brett utbud av pläteringsmaterial
Ionplätering är användningen av högenergiska joner som bombar ytan på arbetsstycket, så att en stor mängd elektrisk energi på arbetsstyckets yta i värmeenergi, vilket därigenom främjar ytvävnadsdiffusion och kemisk reaktion. Emellertid påverkades hela arbetsstycket, särskilt kärnan i arbetsstycket, inte av hög temperatur. Därför har denna typ av beläggningsprocess ett brett användningsområde, men begränsningarna är små. I allmänhet kan alla typer av metaller, legeringar och vissa syntetiska material, isoleringsmaterial, termiska material och material med hög smältpunkt pläteras. Kan pläteras på metallmetallmetallmetall eller metall, kan även pläteras på nonmetal eller nonmetal, eller till och med plast, gummi, kvarts, keramik och så vidare.
6. Flygteknikapplikationer
Smörjolja
I moderna flygplan, flygmotorer eller luftfartygsinstrument, särskilt inom rymdindustrin, som rymdfarkoster, satelliter, finns det ett antal roterande delar som krävs för att ha bra smörjning, men ofta på grund av att tätningen är för lång är omgivningstemperaturen för hög eller utrymmeförflyttning är det vanliga smörjmedlet inte längre tillämpligt, för att istället lägga fram ett fast smörjmedel. De experimentella resultaten visar att det är bättre att göra fast smörjfilm genom jonplätering än andra metoder. Inte bara stark vidhäftning, tunn och likformig beläggning påverkar inte delarna av dimensionens noggrannhet och tolerans. Ekonomin är också bra, lite smörjmedel kan pläteras ett stort område. Kvaliteten på smörjfilmen är också bättre, friktionskoefficienten är liten, livslängden är lång. Till exempel finns det en satellit på precisionslagren, inte pläterad före arbetslivet om några minuter, kan helt enkelt inte användas. Den jonpläterade fasta smörjningsfilmen kan emellertid på ett tillförlitligt sätt arbeta i tusentals timmar under flygning. Ionplätering kan inte bara pläteras många typer av fast smörjmedel vid rumstemperatur, men kan också beläggas med en mängd olika högtemperaturfasta smörjmedel, vissa kan även vara mer än åtta hundra grader Celsius under hög temperatur spelar en bra roll i smörjning. De fasta smörjmedlen som kan pläteras inkluderar silver, guld, koppar, bly, bly-tenn legering, fluor och så vidare.
Sant guld räddar inte eld
Flygplansdelar, särskilt många motordelar, behöver ofta arbeta vid höga temperaturer. Till exempel är arbetstemperaturen hos turbinblad och styrblad oftast cirka 1000 grader Celsius, och vissa når till och med 1400 grader Celsius. I den mytologiska novellreisen i väst, när solen wukong sattes i ugnen av den högste Herren, kunde han förmodligen inte nå en sådan hög temperatur. Moderna flygmotordelar arbetar vid en sådan hög temperatur, det är svårt att bara uppfylla kraven beroende på prestanda hos själva delmatrismaterialet. Så hur kan motorn delas utan högtemperaturablation? För närvarande förutom de delar av strukturen som ska vidta åtgärder (såsom användning av ihåliga kylbladen, divergerande kylbladen etc.), är det mesta av behovet av värmebeständighetsbeläggning för skydd. Ionplätering har många fördelar för deponering av värmebeständiga filmer. Det kan appliceras på en mängd olika material med hög smältpunkt, såsom aluminiumoxid, kiseloxid, berylliumoxid, hafniumlegering etc. Sammansättningen av legeringsbeläggningen är också lättare att kontrollera, lämplig för kompositionen av den mer komplexa värmen resistent legering, såsom järnkrom aluminium yttrium, kobolt krom aluminium yttrium eller nickel krom aluminium yttrium legering.
För närvarande är turbinblad det främsta syftet att försöka använda den värmebeständiga beläggningen av jonplätering. Det rapporteras att högtemperaturens livslängd för ett slags blad pläterat med denna metod med en nickel-krom-aluminium yttriumlegering är tre gånger högre än för aluminiumpläterad. Lämplig för användning av jonplätering, värmebeständiga motordelar och turbinskivor, cylinderkolvdelar. Efter att ha behandlats med denna avancerade teknik kan vissa delar fungera i tusentals timmar vid hög temperatur.
Metall rostar inte
Metalldelar är att rosta, men om delarna är pläterade med ett lager av korrosionsskyddande beläggning, kan det hindra delarna från rost. Som ett resultat av den höga densiteten av jonpläteringsbeläggning kan mindre korrosionsbeständighet, mindre pinhål, korrosionsbeständighet och kan deponera många andra processer inte deponera bra korrosionsbeläggning. Därför är jonplätering för närvarande den mest använda i korrosionsbeständiga material. Såsom sjöflyggen och andra yttre delar kan denna metod användas för att förhindra korrosion av salt- och havsvattenkorrosionsbeläggning. Andra materialdelar med aluminiumlegeringsdelar kan pläteras med denna metod för att förhindra potentiell korrosion. Dessutom, med förbättring av flyghastighet och höjd och framstegen i rymdutforskningen är tillämpningen av titanlegering allt mer. Men om det är pläterat med aluminiumoxid, kan det helt uppfylla kraven. Emellertid kan elektroplätering och andra processer inte pläteras detta material. Ionplätering gör å andra sidan underverk. Hittills har, förutom aluminiumoxid, korrosionsbeständiga material som lämpar sig för jonplätering inkludera krom, titan, tantal, rostfritt stål etc. De pläterade luftfartygsdelarna innefattar skruvar, muttrar, nitar, stift, rör, leder, gyrorotorer, precisionshjul, metalltätningsringar etc.
Kort sagt är jonplätering i luftfartsindustrin och andra sektorer av applikationspotentialen stor. Förutom ovanstående finns det många, såsom ledande filmplätering, härdfilm, dekorativ film och används för precisionssvetsning, precisionstätning, yta reparera. Ionplating är en ny teknik som har utvecklats i mer än tio år. Det har några unika fördelar och kan lösa några produktionsnycklar som var svåra att övervinna tidigare. På grund av tidens framväxt är emellertid inte lång, det finns många tekniska nycklar som ska lösas, såsom beläggningstjocklekontroll, arbetsstyckets icke-pläterande ytskärmning etc. För det andra är utrustningen kapacitet liten, stora delar är svåra att plätera, stora investeringar. Vi tror att vid den fortsatta studien av denna teknik kommer jonplätering gradvis att förbättras och utvecklas och kommer att tillämpas fullt ut och främjas inom flygindustrin.
IKS PVD, om jonbeläggningsteknik, vi har så många branschapplikationserfarenheter, kontakta oss nu, iks.pvd@foxmail.com