Principe en toepassing van ionencoating

Principe en toepassing van ionencoating

Er zijn veel soorten coatingmethoden die worden gebruikt in de moderne luchtvaartindustrie, zoals galvaniseren, spuiten, chemische beplating, diffusie, walsen en coaten. Veel van deze processen zijn beheerst en hebben een belangrijke rol gespeeld in de productie. De bestaande coatingtechnologie kan de snelle ontwikkeling van producten echter niet bijbenen, zodat mensen nieuwe coatingtechnologie verkennen. "Ion plating" is een nieuwe vacuüm coatingtechnologie die de afgelopen jaren is ontwikkeld.

1. Inleiding

Ionenplattering, ionenplattering) ionenplattering onder vacuümomstandigheden, gebruikmakend van de gasontlading maken gasionisatie of verdampen materiaaldeel, en het gasion of verdampt materiaal onder het bombardement van ionen, het verdampingsmateriaal of de weg van de reactantafzetting op het substraat . Deze omvatten magnetron sputtering ionenplateren, reactieve ionenplateren, holle kathode ontlading ionenplattering (holle kathode verdampingsmethode), multi-arc ionenplateren (kathode boog ion plating), etc.

2. Het belang van

In de lucht- en ruimtevaartindustrie werken de componenten van verschillende vliegtuigen, raketten, satellieten en luchtschepen vaak onder complexe en schadelijke omstandigheden. Vliegtuigen, bijvoorbeeld vleugels, romphuid en landingsgestel en andere uitwendige delen, worden rechtstreeks beïnvloed door de atmosfeer, vocht, stof en brandstofverbrandingsproducten die aanwezig zijn in de chemische activiteit van de gascorrosie. De externe delen van een watervliegtuig, met name het casco en de boei, worden vaak geërodeerd door zeewater, meerwater of rivierwater. Verbrandingskamers, turbinedelen en cilinderzuigeronderdelen van vliegtuigmotoren worden ook vaak geoxideerd door hoge temperatuur gasstromen die zuren en andere actieve stoffen bevatten. Er zijn ook instrumentcomponenten zoals aerobearings, micro-transmissieapparatuur, precisiespanning, potentiometers, etc., die vaak worden blootgesteld aan verschillende mate van wrijving en slijtage. Om de bovengenoemde verschillende onderdelen kunnen aanpassen aan de temperatuur, corrosie, slijtage en andere zware eisen, eenvoudigweg uit de delen van de structuur of het materiaal om na te denken, is vaak niet genoeg. Hoe doe je? Een van de meest gebruikte methoden is het gebruik van de oppervlaktecoatingmethode om de delen van de matrix te beschermen om aan de bovenstaande vereisten te voldoen. Dit is net als mensen die volgens verschillende omgevingsomstandigheden verschillende kleding aantrekken, afhankelijk van de behoefte aan de delen van de hitte, corrosie of slijtvaste coating.

3. Ontwikkeling

Er zijn veel soorten coatingmethoden die worden gebruikt in de moderne luchtvaartindustrie, zoals galvaniseren, spuiten, chemische beplating, diffusie, rollen, coaten enzovoort. Veel van deze processen zijn beheerst en hebben een belangrijke rol gespeeld in de productie. De bestaande coatingtechnologie kan de snelle ontwikkeling van producten echter niet bijbenen, zodat mensen nieuwe coatingtechnologie verkennen. "Ion plating" is een nieuwe vacuüm coatingtechnologie die de afgelopen jaren is ontwikkeld.

4. Principe en proces

Ion plating is een nieuwe ontwikkeling van vacuüm coatingtechnologie. Gewone vacuüm coating (ook bekend als vacuümverdamping), het werkstuk geklemd in de vacuümafdekking, wanneer de hoge temperatuur verdamping bron elektrische verwarming, bevordert worden uitgeplaat materiaal - verdamping materiaal smelten verdamping. Door de temperatuurstijging krijgen de verdamperdeeltjes enige kinetische energie, stijgen dan langzaam langs de zichtlijn en hechten zich uiteindelijk aan het oppervlak van het werkstuk dat zich in een film heeft opgehoopt. De bekledingslaag die met dit soort vaartuig wordt gevormd, geen stevige chemische verbinding met het oppervlak van het onderdeel heeft, zonder diffusieverbinding, de aanhankelijke prestaties zijn zeer slecht, het stof dat valt zoals het bureaublad is soms hetzelfde, raakt ook met de hand aan kan wissen. Het ionenplateringsproces is echter anders, hoewel ook in de vacuümbedekking, maar dan is het coatingproces in de vorm van ladingsoverdracht om te bereiken. Met andere woorden, deeltjes van de verdamper, als hoogenergetische ionen met positieve lading, worden aangetrokken door de hogedrukkathode (dwz het werkstuk) en met hoge snelheid in het werkstukoppervlak geïnjecteerd. Gelijk aan een hoge snelheid schot van de loop, kan het diep in het doel doordringen en een vaste diffusie coating op het werkstuk vormen.

Het ioneringsproces is als volgt: de verdampingsbron is verbonden met de anode en het werkstuk is verbonden met de kathode. Een gloeiontlading wordt gegenereerd tussen de verdampingsbron en het werkstuk nadat een hoogspanningsgelijkstroom van drie tot vijfduizend volt is toegepast. Terwijl er inert argongas wordt gevuld in de vacuümafdekking, wordt een deel van argongas geïoniseerd onder de actie van een ontlading elektrisch veld, waardoor een plasma donker gebied rondom het kathode-werkstuk wordt gevormd. De positieve argonionen, aangetrokken door de negatieve hoge druk van de kathode, bombardeerden heftig het oppervlak van het werkstuk, waardoor deeltjes en vuil op het oppervlak van het werkstuk werden weggespat, zodat het oppervlak van het te bekleden werkstuk grondig was schoongemaakt door ionenbombardement. De verdamperdeeltjes smelten en verdampen, komen in het gloeiontladingsgebied en zijn geïoniseerd. Positief geladen verdampingsionen, aangetrokken door de kathode, snelden samen met argonionen naar het werkstuk. Toen de hoeveelheid verdampingsionen op het oppervlak van het werkstuk de hoeveelheid ionenspatten overschreed, stapelden ze zich geleidelijk op om een laag coating te vormen die stevig aan het oppervlak van het werkstuk hechtte. Dit is het eenvoudige proces van ion-plating.

5. Kenmerken

De coating heeft een goede hechting

Bij gewone vacuümcoating zijn verdamperdeeltjes slechts ongeveer één elektronvolt-energie naar het oppervlak van het werkstuk, in het oppervlak van het werkstuk en tussen de coating is de vorming van interfacediffusiediepte meestal slechts een paar honderd angstrom (10000 angstrom = 1 micron = 0.0001 cm). Dat is minder dan één procent van een mensenhaar. Er kan worden gezegd dat er bijna geen verband is tussen de twee overgangslagen, alsof ze volledig gescheiden zijn. Bij ionenplateren ioniseren de verdamperdeeltjes en hebben een kinetische energie van 3.000 tot 5.000 elektronvolt. Als gewone vacuümcoatingdeeltjes equivalent zijn aan een ademloze runner, zijn ionenplaten als passagiers op de hogesnelheidsraket, wanneer het werkstuk voor snelle bombardementen niet alleen snel kan neerslaan, maar ook het oppervlak van het werkstuk kan binnendringen, waardoor diep in matrix diffusielaag, interfacediffusiediepte van ionenplatering zou vier tot vijf micron zijn, dat wil zeggen, dan de gewone diffusiediepte van de vacuümbekleding, tientallen malen diep, zelfs honderd keer, en zo snel aan elkaar gehecht. De trekproef van het monster na ionenplattering toont dat de bekleding zich nog altijd plastisch uitstrekt samen met het basismetaal en dat er geen afpellen of afpellen optreedt totdat het monster op het punt staat te breken. Het laat zien hoe sterk de bijlage is! In het geval van ionenplattering met een hoge platingcapaciteit bewegen de verdamperdeeltjes in het elektrische veld in de vorm van geladen ionen in de richting van de vermogenslijn, zodat alle onderdelen met een elektrisch veld een goede coating kunnen verkrijgen, wat veel beter is dan de gewone vacuüm coating kan alleen in de directe richting worden verkregen. Daarom is deze methode zeer geschikt voor geplateerde onderdelen op het binnenste gat, de groef en de smalle gleuf. Andere methoden die moeilijk zijn om delen te platteren. Met gewone vacuüm coating kan alleen direct worden geplateerd op het oppervlak, verdamping materiaal deeltjes, zoals klimmen ladder, kan alleen de ladder volgen; Ion-plating kan daarentegen gelijkmatig worden gewikkeld rond de achterkant van het onderdeel en in het binnenste gat, en geladen ionen kunnen naar elke plaats binnen de straal van de straal worden getransporteerd door een voorgeschreven route te volgen, zoals in een helikopter. De coating van goede kwaliteit heeft een compacte structuur, geen pinhole, geen bubbel en uniforme dikte. Zelfs de randen en groeven kunnen gelijkmatig worden geplateerd zonder het vormen van metalen knobbeltjes. Onderdelen zoals draden kunnen ook worden geplateerd, omdat dit proces ook de microscheuren en putjesdefecten van het werkstukoppervlak kan repareren, zodat het de oppervlaktekwaliteit en fysieke en mechanische eigenschappen van de geplateerde onderdelen effectief kan verbeteren. Uit vermoeidheidstests blijkt dat de levensduur van het werkstuk 20 tot 30 procent hoger is dan bij plating.

Vereenvoudiging van het reinigingsproces

Bestaand coatingproces, de meeste eisen van voorafgaand aan het werkstuk voor strikte reiniging, zowel complex als problemen. Het ionenplateerproces zelf heeft echter een ionenbombardement-reinigingseffect en dit effect is gedurende het gehele coatingproces voortgezet. Uitstekend reinigend effect, kan de coating direct in de buurt van het substraat maken, de hechting effectief verbeteren, vereenvoudigen veel reiniging vóór platering.

Een breed scala aan plateringsmaterialen

Ionenbeplating is het gebruik van hoogenergetische ionen die het oppervlak van het werkstuk bombarderen, zodat een grote hoeveelheid elektrische energie op het oppervlak van het werkstuk wordt omgezet in warmte-energie, waardoor de diffusie van het oppervlakweefsel en de chemische reactie worden bevorderd. Het hele werkstuk, met name de kern van het werkstuk, werd echter niet beïnvloed door de hoge temperatuur. Daarom heeft dit soort coatingproces een breed scala aan toepassingen, maar de beperkingen zijn klein. In het algemeen kunnen alle soorten metalen, legeringen en sommige synthetische materialen, isolatiematerialen, thermische materialen en materialen met hoog smeltpunt worden uitgeplaat. Kan worden geplateerd op het metalen werkstuk, niet-metaal of metaal, kan ook op het niet-metalen of niet-metaal worden geplateerd, of zelfs kunststof, rubber, kwarts, keramiek enzovoort.

6. Lucht- en ruimtevaarttoepassingen

Niet-smerende olie

In moderne vliegtuigen, vliegtuigmotoren of vliegtuiginstrumenten, vooral in de lucht- en ruimtevaart, zoals ruimtevaartuigen, satellieten, zijn er een aantal roterende delen die goede smering moeten hebben, maar vaak vanwege te lange afdichting is de omgevingstemperatuur te hoog of ruimteverontreiniging, het gewone smeermiddel is niet meer van toepassing, om in plaats daarvan naar vast smeermiddel te komen. De experimentele resultaten tonen aan dat het beter is om een solide smeerfilm te maken door ionenplattering dan andere methoden. Niet alleen sterke adhesie, dunne en uniforme coating, heeft geen invloed op de onderdelen van de maatnauwkeurigheid en tolerantie. Economie is ook goed, een beetje smeermateriaal kan op een groot oppervlak worden geplateerd. De kwaliteit van de smeerfilm is ook beter, de wrijvingscoëfficiënt is klein, de levensduur is lang. Bijvoorbeeld, er is een satelliet op de precisie lagers, niet verguld vóór de levensduur van slechts een paar minuten, kan gewoon niet worden gebruikt; De ion-plated solid smeringsfilm kan echter betrouwbaar gedurende duizenden uren werken tijdens de vlucht. Ion plating kan niet alleen worden geplateerd vele soorten solide smeermiddelen bij kamertemperatuur, maar kan ook worden gecoat met een verscheidenheid aan hoge temperatuur solide smeer materialen, sommige kunnen zelfs meer dan achthonderd graden Celsius zijn onder de hoge temperatuur een goede rol spelen in smering. De vaste smerende materialen die kunnen worden geplateerd omvatten zilver, goud, koper, lood, lood-tin legering, fluoride en zo verder.

Echt goud is niet bang voor vuur

Vliegtuigdelen, vooral veel motoronderdelen, moeten vaak bij hoge temperaturen werken. De werktemperatuur van turbinebladen en geleidingsbladen is bijvoorbeeld meestal rond de 1000 graden Celsius en sommige bereiken zelfs 1400 graden Celsius. In de mythologische romanreis naar het westen, toen zonwukong in de oven werd gezet door de allerhoogste Heer, kon hij waarschijnlijk niet zo'n hoge temperatuur bereiken. Moderne onderdelen van vliegtuigmotoren werken bij een dergelijke hoge temperatuur, het is moeilijk om aan de vereisten te voldoen, alleen afhankelijk van de prestaties van het deelmatrixmateriaal zelf. Dus, hoe kunnen de motoronderdelen zonder hoge temperatuur ablatie? Op dit moment, naast de onderdelen van de structuur om maatregelen te nemen (zoals het gebruik van holle koelbladen, uiteenlopende koelbladen, enz.), Het grootste deel van de behoefte aan hittebestendige coating voor bescherming. Ion-plating heeft veel voordelen voor de depositie van hittebestendige films. Het kan op een verscheidenheid van hoog smeltpuntmaterialen worden toegepast, zoals aluminiumoxyde, siliciumoxyde, berylliumoxyde, hafniumlegering, enz. De samenstelling van de legeringsdeklaag is ook gemakkelijker te controleren, geschikt voor de samenstelling van de complexere hitte. bestendige legering, zoals ijzer chroom aluminium yttrium, kobalt chroom aluminium yttrium of nikkel chroom aluminium yttrium legering.

Tegenwoordig is turbineblad het hoofddoel van het proberen om de hittebestendige coating van ionenplattering te gebruiken. Naar verluidt is de hoge werkingsduur op de temperatuur van een soort blad dat met deze methode is bekleed met een nikkel-chroom-aluminium-yttriumlegering drie keer zo hoog als die van geplatineerd aluminium. Geschikt voor het gebruik van ion-plating hittebestendige motoronderdelen en turbineschijf, cilinderzuigeronderdelen. Na te zijn behandeld met deze geavanceerde technologie, kunnen sommige onderdelen duizenden uren werken bij hoge temperaturen.

Metaal roest niet

Metalen onderdelen moeten roesten, maar als de onderdelen zijn bedekt met een laag corrosiewerende coating, kan dit voorkomen dat de onderdelen roesten. Als resultaat van de hoge dichtheid van ionenplateren deklaag, minder speldeprik, corrosieweerstand, en kan vele andere processen deponeren kan geen goede corrosie deklaag deponeren. Daarom wordt ionenplattering momenteel het meest gebruikt in corrosiebestendige materialen. Zoals de watervliegtuigmuur en andere externe delen, kan deze methode worden gebruikt om de corrosie van zoute nevel en zeewater corrosie coating te voorkomen; Andere materiële delen met aluminiumlegering onderdelen kunnen op deze manier worden geplateerd om mogelijke corrosie te voorkomen. Bovendien, met de verbetering van vliegsnelheid en hoogte en de voortgang van ruimteverkenning, wordt de toepassing van titaniumlegering meer en meer. Maar indien bekleed met aluminiumoxide, kan het volledig aan de vereisten voldoen. Galvaniseren en andere processen kunnen echter niet worden uitgeplaat met dit materiaal. Ion-plating daarentegen doet wonderen. Tot dusver omvatten, naast aluminiumoxide, corrosiebestendige materialen die geschikt zijn voor ionenplattering chroom, titanium, tantaal, roestvrij staal, enz. De geplateerde luchtvaartonderdelen omvatten schroeven, moeren, klinknagels, pennen, pijpen, verbindingen, gyro-rotoren, precieze tandwielen, metalen afdichtringen, etc.

Kortom, ionenplatering in de luchtvaartindustrie en andere sectoren van het toepassingspotentieel is groot, naast het bovenstaande zijn er veel, zoals geleidende filmbeplating, verhardende film, decoratieve film en gebruikt voor precisielassen, precisiedichtheid, oppervlak reparatie. Ion-plating is een nieuwe technologie die al meer dan tien jaar wordt ontwikkeld. Het heeft een aantal unieke voordelen en kan sommige productietoetsen oplossen die in het verleden moeilijk te overwinnen waren. Vanwege de opkomst van de tijd is dit echter niet lang, er zijn veel technische sleutels die moeten worden opgelost, zoals laagdiktecontrole, het werkstuk zonder platterende oppervlaktescherming. Ten tweede is de apparatuurcapaciteit klein, grote onderdelen moeilijk plating, grote investering. Wij zijn van mening dat ion-plating met de verdere studie van deze technologie geleidelijk zal worden verbeterd en ontwikkeld en volledig zal worden toegepast en gepromoot in de luchtvaartindustrie.

IKS PVD, over ion coating technologie, we hebben zoveel ervaring met branchetoepassingen, neem nu contact met ons op, iks.pvd@foxmail.com