Ioonkatte põhimõte ja rakendamine

Ioonkatte põhimõte ja rakendamine

Tänapäeva lennundustööstuses on palju erinevaid katmismeetodeid, nagu galvaniseerimine, pihustamine, keemiline plaatimine, difusioon, valtsimine ja katmine. Paljud neist protsessidest on õppinud ja mänginud olulist rolli tootmises. Kuid olemasolev kate tehnoloogia ei suuda sammu pidada kiire tootearendus, nii et inimesed uurivad uusi katte tehnoloogia. "Ioonplaatimine" on viimastel aastatel välja töötatud uus vaakumkatte tehnoloogia.

1. Sissejuhatus

Ioonplaatimine, ioonplaatimine) ioonplaatimine vaakumtingimustes, kasutades gaaslahendust, teeb gaasionisatsiooni või aurustab materjaliosa ning gaasiooni või aurustatud materjali ioonide, aurustamismaterjali või substraadi reaktiivi sadestamise teel. . Nende hulka kuuluvad magnetroni sputtereerimise ioonplaatimine, reaktiivne ioonpindamine, õõnsad katoodide tühjendamise ioonplaadid (õõnsad katoodide aurustamismeetodid), mitme kaare ioonplaatimine (katoodkaare ioonplaatimine jne).

2.

Lennundus- ja kosmosetööstuses töötavad erinevate õhusõidukite, rakettide, satelliitide ja õhulaevade komponendid sageli keerulistes ja kahjulikes tingimustes. Õhusõidukid, näiteks tiivad, kere nahk ja maandumisseadmed ning muud välised osad, mõjutavad otseselt gaasikorrosiooni keemilises aktiivsuses sisalduvaid atmosfääri, niiskuse, tolmu ja kütuse põlemissaadusi. Merelennu, eriti õhusõiduki kere ja poi väliseid osi kahjustavad sageli merevesi, järve vesi või jõe vesi. Aero-mootorite põlemiskambrid, turbiiniosad ja silindrilise kolvi osad on sageli hapnikke ja teisi toimeaineid sisaldavate kõrgtemperatuuriliste gaasivoogude kaudu oksüdeeritud. Samuti on olemas instrumendi komponendid, nagu aerobeasid, mikro-ülekandeseadmed, täppispüünised, potentsiomeetrid jne, mida sageli mõjutab erineva hõõrdumise ja kulumise aste. Ülaltoodud erinevate osade muutmine võib kohaneda temperatuuri, korrosiooni, kulumise ja muude karmide nõuetega, lihtsalt struktuurist või materjalist mõtlema, sageli ei piisa. Kuidas teha? Üks levinumaid meetodeid on kasutada pinnakatte meetodit maatriksi osade kaitsmiseks, et need vastaksid ülaltoodud nõuetele. See on nagu inimesed vastavalt erinevatele keskkonnatingimustele erinevatele riietele, vastavalt vajadusele kuumuse, korrosiooni või kulumiskindla katte osade suhtes.

3. Areng

Tänapäeva lennundustööstuses on palju erinevaid katmismeetodeid, nagu galvaniseerimine, pihustamine, keemiline plaatimine, difusioon, valtsimine, katmine ja nii edasi. Paljud neist protsessidest on õppinud ja mänginud olulist rolli tootmises. Kuid olemasolev kate tehnoloogia ei suuda sammu pidada kiire tootearendus, nii et inimesed uurivad uusi katte tehnoloogia. "Ioonplaatimine" on viimastel aastatel välja töötatud uus vaakumkatte tehnoloogia.

4. Põhimõte ja protsess

Ioonplaat on vaakumkatte tehnoloogia uus areng. Tavaline vaakumkate (tuntud ka kui vaakum-aurustamine), vaakumkatte külge kinnitatud toorik, kui kõrgtemperatuuriline aurustamisallikas elektriküte, soodustab pinnatud materjali - aurustusmaterjali sulamist aurustumist. Temperatuuritõusu tõttu saavad aurustajaosakesed mõnda kineetilist energiat, seejärel tõuseb aeglaselt mööda vaatevälja ja lõpuks kleepub kile kogunenud tooriku pinnale. Sellise veesõidukiga moodustuv plaadistamiskiht, millel ei ole kindlat keemilist liitumist osa pinnaga, on ilma difusioonikontaktita, kleepuv jõudlus on väga kehv, töölauaks langev tolm on mõnikord sama, puudutage käega võib kustutada. Kuid ioonplaatimisprotsess on erinev, kuigi ka vaakumkattes, kuid seejärel on katmisprotsess saavutatav laadimise vormis. Teisisõnu, kõrgsurve katood (st toorik) meelitavad aurustaja osakesi, millel on positiivse laenguga suure energiaga ioonid, ja sisestatakse suurel kiirusel tooriku pinnale. Võrreldes silindrilt tuleva suure kiirusega kuuliga, võib see tungida sihtmärgile sügavale, moodustades toorikule tahke difusioonkatte.

Ioonplaatimise protsess on järgmine: aurustamisallikas on ühendatud anoodiga ja toorik on ühendatud katoodiga. Pärast kõrgepinge alalisvoolu kolm kuni viis tuhat volti tekitatakse aurustamisallika ja tooriku vahel hõõglambi. Kuna inertne argoonigaas täidetakse vaakumkattesse, siis osa argoonigaasist ioniseeritakse väljalaske elektrivälja toimel, moodustades seega katooditööriista ümber pimedas tume ala. Positiivsed argoonioonid, mida meelitavad katoodi negatiivne kõrge rõhk, pommitasid tooriku pinna vägivaldselt, põhjustades detaili pinnal osakeste ja mustuse pritsimisega, nii et plaaditava detaili pind oli põhjalikult puhastatakse ioonpommitamise teel. Aurustiosakesed sulavad ja aurustuvad, sisenevad hõõgumislahenduspiirkonda ja on ioniseeritud. Positiivselt laetud aurusti ioonid, mis on katoodi poolt tõmmatud, tungisid tooriku juurde koos argoonioonidega. Kui aurusti ioonide kogus tooriku pinnal ületas ioonide pritsmete kogust, kogunesid nad järk-järgult, moodustades pinnakihi, mis kleepus kindlalt tooriku pinnale. See on ioonplaatimise lihtne protsess.

5. Omadused

Kattekiht on hea

Tavapärases vaakumkattes on aurustiosakesed töötlemata detaili pinnale vaid ühe elektronvoldi energiaga, tooriku pinnal ja katte vahel, liidese difusioonisügavuse teke on tavaliselt vaid mõni sada angstromi (10000 angstromi = 1 mikron = = 0,0001 cm). See on vähem kui üks protsent inimese juustest. Võib öelda, et kahe ülemineku kihi vahel ei ole peaaegu mingit seost, justkui täiesti eraldiseisev. Ioonplaatides ioniseerivad aurusti osakesed ja nende kineetiline energia on 3000 kuni 5000 elektronvoltti. Kui tavalised vaakumkattega osakesed on samaväärsed hingetõmbega, siis on ioonplaadid sarnased kiirreisil sõitvatele reisijatele, kui selle kiire pommitamisprofiil, mitte ainult kiire, vaid ka tungida tooriku pinnale, moodustades sügavale maatriksi difusioonikiht, ioonplaatide difusiooni sügavus on neli kuni viis mikronit, see tähendab, et tavaline vaakumkatte difusiooni sügavus on sügav kümneid kordi, isegi sada korda, ja üksteisele nii kiiresti kinni. Proovi tõmbekatse pärast ioonplaatimist näitab, et kattekiht ulatub metalli kõrvale ka metalliliselt ning koorumine või koorimine ei toimu enne, kui proov on peaaegu purunemas. See näitab, kui tugev on manus! Kõrge plaatimisvõimega ioonplaatide puhul liiguvad aurustiosakesed elektriväljas laetud ioonide kujul jõuvoolu suunas, nii et kõik elektriväljaosad võivad saada hea katte, mis on palju parem kui tavaline vaakumkate, on võimalik saada ainult otsesuunas. Seetõttu sobib see meetod väga hästi sisemise ava, soone ja kitsa pesa osadele. Muud meetodid, mida on raske osade katmiseks. Tavapärase vaakumkattega saab pinnale paigaldada ainult pinnale, aurustusmaterjali osakesed, näiteks ronimis redel, võivad järgida ainult redelit; Teisest küljest võib ioonpindamist ühtlaselt kerida ümber osa tagaosa ja sisemise ava ning laetud ioone saab transportida mis tahes kohas oma raadiuse raadiuses, järgides ettenähtud marsruuti nagu helikopteris. Kvaliteetne kate on kompaktse konstruktsiooniga, ilma nõelata, mullita ja ühtlase paksusega. Isegi servi ja sooni saab ühtlaselt pinnata ilma metallist sõlmedeta. Osad, nagu näiteks niidid, võib samuti plaatida, sest see protsess võib parandada ka tooriku pinna mikromurdu ja löögivigu, nii et see võib tõhusalt parandada pinnatud osade pinnakvaliteeti ning füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi. Väsimiskatsed näitavad, et nõuetekohase käsitsemise korral on tooriku väsimusaeg 20 kuni 30 protsenti kõrgem kui enne plaatimist.

Puhastusprotsessi lihtsustamine

Olemasolev katmisprotsess, enamik nõudeid enne detaili ranget puhastamist, nii keerulisi kui ka probleeme. Ioonplaatimisprotsessil on aga ioonipommitamise puhastusefekt ja seda efekti on jätkatud kogu katmisprotsessi vältel. Suurepärane puhastusmõju, võib kattekihi vahetult substraadi lähedale viia, tõsta tõhusalt haardumist, lihtsustab palju puhastamist enne plaatimist.

Lai valik kattematerjale

Ioonplaatimine on kõrge energiasisaldusega ioonide kasutamine töödeldava detaili pinna all, nii et tooriku pinnal tekib suur hulk elektrienergiat soojusenergiasse, soodustades seeläbi pinnakudede difusiooni ja keemilist reaktsiooni. Kõrge temperatuur ei mõjutanud siiski kogu toorikut, eriti tooriku südamikku. Seetõttu on sellist tüüpi katmisprotsessil palju rakendusi, kuid piirangud on väikesed. Üldiselt võib igat liiki metallid, sulamid ja mõned sünteetilised materjalid, isolatsioonimaterjalid, termilised materjalid ja kõrge sulamistemperatuuriga materjalid kaetud. Võimalik, et see on metallist või metallist töödeldavale detailile kaetud, samuti võib seda kanda mittemetalsele või mittemetalsele või isegi plastikule, kummist, kvartsile, keraamikale jne.

6. Lennundus- ja kosmoseseadmed

Määrdeõli

Kaasaegsetes õhusõidukites, õhusõidukite mootorites või õhusõiduki instrumentides, eriti kosmosesõidukites, nagu kosmosesõidukid, satelliidid, on vaja palju pöörlevaid osi, et neil oleks hea määrimine, kuid tihti liiga pika sulgemise tõttu on keskkonna temperatuur liiga kõrge või ruumi lendumine, tavaline määrdeõli ei ole enam kasutatav, et panna selle asemel ette tahke määrdeaine. Katsetulemused näitavad, et on parem valmistada tahket määrdekile ioonplaatidega kui muud meetodid. Mitte ainult tugev haardumine, õhuke ja ühtlane kate ei mõjuta mõõtmete täpsuse ja tolerantsuse osi. Majandus on samuti hea, väikesele määrdematerjalile võib kanda suur ala. Määrdekile kvaliteet on samuti parem, hõõrdetegur on väike, kasutusiga on pikk. Näiteks on täppislaagritel satelliit, mida pole enne tööelu vaid mõne minuti peale paigaldatud, lihtsalt ei saa kasutada; Siiski võib iooniga kaetud tahkekiht usaldusväärselt töötada tuhandeid tunde lennu ajal. Ioonplaatimine ei pruugi toatemperatuuril olla kaetud paljude erinevate tahkete määrdeainetega, vaid ka võib olla kaetud mitmesuguste kõrge temperatuuriga tahkete määrdeainetega, mõned isegi võivad olla kõrgemal temperatuuril alla kaheksasada kraadi Celsiuse järgi määrimisel. Tahked määrdeained, mida saab kanda, hõlmavad hõbedat, kulda, vaske, plii, plii-tina sulamist, fluoriidi jne.

Tõeline kuld ei karda tuld

Õhusõidukite osad, eriti paljud mootori osad, peavad sageli töötama kõrgel temperatuuril. Näiteks on turbiini labade ja juhiku terade töötemperatuur tavaliselt umbes 1000 kraadi Celsiuse järgi ja mõned isegi ulatuvad 1400 kraadini. Mütoloogilises uudisreisil läände, kui päike wukong pandi ahju kõrgema Issanda poolt, ei suutnud ta ilmselt sellist kõrget temperatuuri saavutada. Kaasaegsed lennukimootorite osad töötavad sellisel kõrgel temperatuuril, nõudmisi on raske täita ainult sõltuvalt osa maatriksmaterjali enda omadustest. Niisiis, kuidas saab mootori osad ilma kõrge temperatuuriga ablatsioonita? Praegu on lisaks konstruktsiooni osadele, mis võtavad meetmeid (näiteks õõnsate jahutusseadmete kasutamine, lahknevad jahutusterad jne), enamik kaitsekindluse vajadusest. Ioonplaatidel on kuumuskindlate kilede sadestamisel palju eeliseid. Seda võib kasutada mitmesugustes kõrge sulamistemperatuuriga materjalides, nagu alumiiniumoksiid, ränioksiid, berülliumoksiid, hafniumi sulam jne. Sulamikihi koostist on samuti lihtsam kontrollida, mis sobib keerulisema soojuse koostiseks. resistentne sulam, nagu rauakroom alumiiniumtrium, koobalti kroomi alumiinium ütrium või nikkel kroomi alumiiniumtrium sulam.

Praegu on turboplaat ioonplaatide kuumuskindla katte peamine eesmärk. On teatatud, et selle meetodiga nikkel-kroom-alumiinium-ütriumi sulamiga kaetud tera kõrge temperatuuriga tööiga on kolm korda kõrgem kui alumiiniumiga kaetud. Sobib ioonpindade kuumakindlate mootoriosade ja turbiinikettade, silindrilise kolvi osade kasutamiseks. Pärast seda arenenud tehnoloogiat töödeldakse mõned osad tuhandeid tunde kõrgel temperatuuril.

Metall ei roosteta

Metallosad peavad roostetama, kuid kui osad on kaetud korrosioonikindla kihiga, võib see takistada osade roostetamist. Ioonplaatide kõrge tiheduse, vähem pinhole, korrosioonikindluse ja paljude teiste protsesside ladestamise tulemusena ei saa hea korrosioonikate. Seetõttu on ioonplaatimine praegu kõige laialdasemalt kasutatav korrosioonikindlast materjalist. Sarnaselt merelennukile ja muudele välistele osadele võib seda meetodit kasutada soola pihustamise ja merevee korrosioonikate korrosiooni vältimiseks; Selle meetodi abil võib võimaliku korrosiooni ärahoidmiseks kasutada teisi alumiiniumisulamiga detaile. Lisaks on titaanisulamite kasutamine lennuki kiiruse ja kõrguse ning kosmoseuuringute edenemise tõttu üha enam. Aga kui alumiiniumoksiid on kaetud, võib see täielikult rahuldada. Sellegipoolest ei ole seda materjali võimalik galvaniseerimise ja muude protsesside abil kanda. Teisest küljest töötab ioonimine imet. Siiani on lisaks alumiiniumoksiidile ka korrosioonikindlad materjalid, mis sobivad ioonplaatide valmistamiseks: kroom, titaan, tantaal, roostevaba teras jne. Kihiga kaetud lennuki osad hõlmavad kruvisid, mutreid, neetid, tihvtid, torud, liigendid, güro-rootorid, täppispüünised, metallist tihendusrõngad jne.

Lühidalt öeldes on lennundustööstuse ja muude kasutusvaldkondade ioonpindamine suur, lisaks sellele on palju selliseid, nagu juhtiv kile, kõvastav kile, dekoratiivkile ja täppiskeevitus, täppis-tihendus, pind remont. Ioonplaatimisprotsess on uus tehnoloogia, mis on välja töötatud rohkem kui kümme aastat. Sellel on mõned unikaalsed eelised ja võib lahendada mõningaid tootmise võtmeid, mida varem oli raske ületada. Kuid aja tekkimise tõttu ei ole pikk, on palju lahendatavaid tehnilisi võtmeid, nagu näiteks katte paksuse kontroll, tooriku pinnakattevahend jne. Teiseks on seadme võimsus väike, suured osad on rasked plating, suured investeeringud. Usume, et selle tehnoloogia edasise uurimise käigus parandatakse ja arendatakse järk-järgult ioonplastimist ning seda rakendatakse ja edendatakse lennunduses täielikult.

IKS PVD, umbes ioni katmise tehnoloogia, meil on nii palju tööstuse rakenduskogemusi, võtke meiega ühendust nüüd, iks.pvd@foxmail.com