Principio y aplicación del recubrimiento iónico.

- Mar 16, 2019-

Principio y aplicación del recubrimiento iónico.

 

Existen muchos tipos de métodos de revestimiento utilizados en la industria de la aviación moderna, como la galvanoplastia, la pulverización, el revestimiento químico, la difusión, el laminado y el revestimiento. Muchos de estos procesos se han dominado y han jugado un papel importante en la producción. Sin embargo, la tecnología de recubrimiento existente no puede mantenerse al día con el rápido desarrollo de los productos, por lo que las personas exploran la nueva tecnología de recubrimiento. "Ion plating" es una nueva tecnología de recubrimiento al vacío desarrollada en los últimos años.

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1. Introducción

Recubrimiento iónico, recubrimiento iónico) Recubrimiento iónico en condiciones de vacío, utilizando la descarga de gas para la ionización del gas o la parte del material evaporado, y el ión gas o el material vaporizado bajo el bombardeo de iones, el material de evaporación o la forma de deposición del reactivo sobre el sustrato . Éstos incluyen placas iónicas de pulverización catódica por magnetrón, placas iónicas reactivas, placas iónicas de descarga de cátodo hueco (método de evaporación de cátodos huecos), placas iónicas de arco múltiple (placas iónicas de arco catódico), etc.

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2. La importancia de

En la industria aeronáutica y aeroespacial, los componentes de varias aeronaves, misiles, satélites y aeronaves a menudo funcionan en condiciones complejas y perjudiciales. Las aeronaves, por ejemplo, las alas, la piel del fuselaje y el tren de aterrizaje y otras partes externas, se ven directamente afectadas por la atmósfera, la humedad, el polvo y los productos de combustión del combustible contenidos en la actividad química de la corrosión del gas. Las partes externas de un hidroavión, especialmente el fuselaje y la boya, a menudo son erosionadas por el agua de mar, el lago o el río. Las cámaras de combustión, las piezas de la turbina y las piezas de los pistones de los aeromotores también se oxidan con frecuencia mediante flujos de gas a alta temperatura que contienen ácidos y otras sustancias activas. También hay componentes de instrumentos tales como aerobear, dispositivos de microdetransmisión, engranajes de precisión, potenciómetros, etc., que a menudo están sujetos a diversos grados de fricción y desgaste. Para que las partes anteriores se adapten a la temperatura, la corrosión, el desgaste y otros requisitos exigentes, simplemente a partir de las partes de la estructura o del material a pensar, a menudo no es suficiente. ¿Cómo hacer? Uno de los métodos más utilizados es utilizar el método de revestimiento de superficie para proteger las partes de la matriz para cumplir con los requisitos anteriores. Esto es como las personas según las diferentes condiciones ambientales que se ponen en diferentes ropas, según la necesidad de las partes del calor, la corrosión o el revestimiento resistente al desgaste.

 

3. Desarrollo

Existen muchos tipos de métodos de revestimiento utilizados en la industria de la aviación moderna, como la galvanoplastia, la pulverización, el revestimiento químico, la difusión, el laminado, el revestimiento, etc. Muchos de estos procesos se han dominado y han jugado un papel importante en la producción. Sin embargo, la tecnología de recubrimiento existente no puede mantenerse al día con el rápido desarrollo de los productos, por lo que las personas exploran la nueva tecnología de recubrimiento. "Ion plating" es una nueva tecnología de recubrimiento al vacío desarrollada en los últimos años.

 

4. Principio y proceso.

 

El recubrimiento iónico es un nuevo desarrollo de la tecnología de recubrimiento al vacío. El recubrimiento de vacío ordinario (también conocido como evaporación al vacío), la pieza de trabajo sujeta en la cubierta de vacío, cuando la calefacción eléctrica de la fuente de evaporación a alta temperatura, promueve que el material sea plateado - evaporación de fusión del material de evaporación. Debido al aumento de temperatura, las partículas del evaporador ganan algo de energía cinética, luego aumentan lentamente a lo largo de la línea de visión y finalmente se adhieren a la superficie de la pieza de trabajo acumulada en una película. La capa de revestimiento que se forma con este tipo de arte, ni tiene una unión química firme con la superficie de la pieza, tiene sin conexión de difusión, el rendimiento adherente es muy pobre, el polvo que cae como el escritorio a veces es el mismo, toque con la mano también puede borrar. Sin embargo, el proceso de recubrimiento iónico es diferente, aunque también en la cubierta de vacío, pero luego el proceso de recubrimiento es en forma de transferencia de carga para lograr. En otras palabras, las partículas del evaporador, como iones de alta energía con carga positiva, son atraídas por el cátodo de alta presión (es decir, la pieza de trabajo) y se inyectan en la superficie de la pieza a alta velocidad. Equivalente a un disparo de bala de alta velocidad desde el cañón, puede penetrar profundamente en el objetivo, formando una capa de difusión sólida en la pieza de trabajo.

El proceso de recubrimiento iónico es el siguiente: la fuente de evaporación está conectada al ánodo y la pieza de trabajo está conectada al cátodo. Se genera una descarga luminiscente entre la fuente de evaporación y la pieza de trabajo después de que se aplica una corriente continua de alto voltaje de tres a cinco mil voltios. A medida que se llena gas inerte de argón en la cubierta de vacío, parte del gas argón se ioniza bajo la acción del campo eléctrico de descarga, formando así un área oscura de plasma alrededor de la pieza de trabajo del cátodo. Los iones de argón positivos, atraídos por la alta presión negativa del cátodo, bombardearon violentamente la superficie de la pieza de trabajo, lo que provocó que las partículas y la suciedad en la superficie de la pieza de trabajo se salpicaran, de modo que la superficie de la pieza de trabajo a recubrir estaba completamente Limpiado por bombardeo de iones. Las partículas del evaporador se funden y se evaporan, entran en el área de descarga incandescente y se ionizan. Los iones del evaporador cargados positivamente, atraídos por el cátodo, se precipitaron hacia la pieza de trabajo junto con los iones argón. Cuando la cantidad de iones evaporadores en la superficie de la pieza de trabajo excedió la cantidad de iones salpicados, se acumularon gradualmente para formar una capa de recubrimiento que se adhirió firmemente a la superficie de la pieza de trabajo. Este es el proceso simple de recubrimiento de iones.

 

5. caracteristicas

El recubrimiento tiene buena adherencia.

En el recubrimiento al vacío ordinario, las partículas del evaporador solo tienen una energía de voltios de un electrón en la superficie de la pieza de trabajo, en la superficie de la pieza y entre el recubrimiento, la formación de la profundidad de difusión de la interfaz suele ser de unos pocos cientos de angstrom (10000 angstrom = 1 micrón = 0,0001 cm). Eso es menos del uno por ciento de un cabello humano. Se puede decir que casi no hay conexión entre las dos capas de transición, como si estuvieran completamente separadas. En el revestimiento iónico, las partículas del evaporador se ionizan y tienen una energía cinética de 3.000 a 5.000 voltios de electrones. Si las partículas ordinarias de recubrimiento al vacío son equivalentes a un corredor sin aliento, las placas iónicas son como los pasajeros en el cohete de alta velocidad, cuando su pieza de bombardeo de alta velocidad se deposita no solo rápido, sino que también puede penetrar en la superficie de la pieza, formando una profunda penetración. la capa de difusión de la matriz, la profundidad de difusión de la interfaz del revestimiento iónico sería de cuatro a cinco micrones, es decir, que la profundidad de difusión del revestimiento de vacío ordinario, varias veces, incluso cien veces, y se adhirieron entre sí tan rápido. La prueba de tracción de la muestra después del revestimiento iónico muestra que el recubrimiento aún se extiende plásticamente junto con el metal base y no se produce peladura o peladura hasta que la muestra está a punto de romperse. ¡Muestra cuán fuerte es el apego! En el caso de placas iónicas con alta capacidad de placas, las partículas del evaporador se mueven en el campo eléctrico en forma de iones cargados a lo largo de la dirección de la línea eléctrica, de modo que todas las partes con campo eléctrico pueden obtener un buen recubrimiento, que es mucho mejor que el revestimiento de vacío ordinario sólo se puede obtener en la dirección directa. Por lo tanto, este método es muy adecuado para piezas chapadas en el orificio interior, ranura y ranura estrecha. Otros métodos difíciles de chapado de piezas. Con el recubrimiento al vacío ordinario solo se puede colocar directamente en la superficie, las partículas de material de evaporación, como la escalada, solo pueden seguir la escalera; Por otro lado, las placas iónicas se pueden enrollar uniformemente alrededor de la parte posterior de la pieza y dentro del orificio interno, y los iones cargados se pueden transportar a cualquier lugar dentro del radio de su radio siguiendo una ruta prescrita, como en un helicóptero. El revestimiento con buena calidad tiene una estructura compacta, sin orificios, sin burbujas y con un espesor uniforme. Incluso los bordes y las ranuras se pueden colocar de manera uniforme sin formar nódulos metálicos. Las piezas como las roscas también se pueden enchapar, ya que este proceso también puede reparar las micro fisuras y los defectos de las picaduras de la superficie de la pieza de trabajo, por lo que puede mejorar la calidad de la superficie y las propiedades físicas y mecánicas de las piezas chapadas. Las pruebas de fatiga muestran que, si se manejan adecuadamente, la vida útil de la pieza de trabajo es de 20 a 30 por ciento más alta que antes de la colocación de la placa.

 

Simplificación del proceso de limpieza.

Proceso de recubrimiento existente, la mayoría de los requisitos anteriores a la pieza de trabajo para una limpieza estricta, tanto complejos como problemáticos. Sin embargo, el proceso de recubrimiento iónico en sí mismo tiene un efecto de limpieza por bombardeo de iones, y este efecto se ha continuado durante todo el proceso de recubrimiento. Excelente efecto de limpieza, puede hacer que el revestimiento esté directamente cerca del sustrato, mejorar la adherencia y simplificar la limpieza antes de aplicar el revestimiento.

 

Una amplia gama de materiales de chapado.

 

El revestimiento iónico es el uso de iones de alta energía que bombardean la superficie de la pieza de trabajo, de modo que una gran cantidad de energía eléctrica en la superficie de la pieza de trabajo se convierte en energía térmica, promoviendo así la difusión del tejido de la superficie y la reacción química. Sin embargo, toda la pieza de trabajo, especialmente el núcleo de la pieza, no fue afectada por la alta temperatura. Por lo tanto, este tipo de proceso de recubrimiento tiene una amplia gama de aplicaciones, pero las limitaciones son pequeñas. En general, todos los tipos de metales, aleaciones y algunos materiales sintéticos, materiales de aislamiento, materiales térmicos y materiales de alto punto de fusión pueden ser chapados. Se puede enchapar en la pieza de metal no metálica o en metal, también se puede enchapar en no metal o no metal, o incluso en plástico, caucho, cuarzo, cerámica, etc.

 

6. Aplicaciones aeroespaciales.

 

Aceite no lubricante

En las aeronaves modernas, los motores de las aeronaves o los instrumentos de la aeronave, especialmente en el sector aeroespacial, como las naves espaciales, los satélites, se requiere una cantidad de piezas giratorias para tener una buena lubricación, pero a menudo, debido al sellado demasiado largo, la temperatura ambiente es demasiado alta. o volatilización espacial, el lubricante de grasa ordinario ya no es aplicable, por lo que en lugar de adelantar el lubricante sólido. Los resultados experimentales muestran que es mejor hacer una película de lubricación sólida mediante recubrimiento iónico que otros métodos. No solo la adherencia fuerte, el recubrimiento delgado y uniforme, no afecta las partes de la precisión dimensional y la tolerancia. La economía también es buena, un poco de material de lubricación se puede recubrir en un área grande. La calidad de la película de lubricación también es mejor, el coeficiente de fricción es pequeño, la vida útil es larga. Por ejemplo, hay un satélite en los cojinetes de precisión, no chapados antes de la vida útil de solo unos minutos, simplemente no se puede usar; Sin embargo, la película sólida de lubricación iónica puede funcionar de manera confiable durante miles de horas en vuelo. El recubrimiento iónico no solo puede recubrir muchos tipos de materiales de lubricación sólidos a temperatura ambiente, sino que también puede recubrirse con una variedad de materiales de lubricación sólidos de alta temperatura, algunos incluso pueden estar a más de ochocientos grados Celsius bajo la temperatura alta. en lubricación. Los materiales lubricantes sólidos que pueden ser chapados incluyen plata, oro, cobre, plomo, aleación de plomo-estaño, fluoruro, etc.

 

El verdadero oro no teme al fuego.

Las piezas de aviones, especialmente muchas piezas de motores, a menudo necesitan trabajar a altas temperaturas. Por ejemplo, la temperatura de trabajo de las aspas de la turbina y las aspas guía generalmente es de alrededor de 1,000 grados centígrados, y algunas incluso alcanzan los 1,400 grados centígrados. En el viaje de la novela mitológica hacia el oeste, cuando el Señor supremo puso el wukong del sol en el horno, probablemente no pudo alcanzar una temperatura tan alta. Las piezas modernas de motores aeronáuticos funcionan a una temperatura tan alta, es difícil cumplir los requisitos solo en función del rendimiento del material de matriz de piezas en sí. Entonces, ¿cómo pueden las piezas del motor sin ablación de alta temperatura? Actualmente, además de las partes de la estructura para tomar medidas (como el uso de cuchillas de refrigeración huecas, cuchillas de refrigeración divergentes, etc.), la mayor parte de la necesidad de recubrimiento de resistencia al calor para la protección. El revestimiento iónico tiene muchas ventajas para la deposición de películas resistentes al calor. Se puede aplicar a una variedad de materiales de alto punto de fusión, como óxido de aluminio, óxido de silicio, óxido de berilio, aleación de hafnio, etc. La composición del revestimiento de aleación también es más fácil de controlar, adecuada para la composición del calor más complejo Aleación resistente, como hierro, cromo, aluminio, itrio, cobalto, cromo, aluminio, itrio o níquel, cromo, aluminio, itrio, aleación.

 

En la actualidad, la pala de la turbina es el principal objetivo de tratar de usar el revestimiento resistente al calor de la placa iónica. Se informa que la vida útil a alta temperatura de un tipo de cuchilla chapada por este método con una aleación de itrio-cromo-aluminio es tres veces más alta que la del aluminio chapado. Adecuado para el uso de piezas de motor resistentes al calor y placas de ion, discos de turbina y pistones de cilindro. Después de ser tratado con esta avanzada tecnología, algunas partes pueden funcionar durante miles de horas a altas temperaturas.

 

El metal no se oxida

Las partes metálicas están oxidadas, pero si las piezas están recubiertas con una capa de recubrimiento que evita la corrosión, puede evitar que se oxiden. Como resultado de la alta densidad del recubrimiento de recubrimiento iónico, menos orificio, resistencia a la corrosión, y puede depositar muchos otros procesos, no se puede depositar un buen recubrimiento de corrosión. Por lo tanto, el revestimiento iónico es actualmente el más utilizado en materiales resistentes a la corrosión. Como la pared del hidroavión y otras partes externas, este método se puede usar para prevenir la corrosión del rocío de sal y el recubrimiento de corrosión del agua de mar; Otras piezas de material con piezas de aleación de aluminio pueden recubrirse con este método para evitar la posible corrosión. Además, con la mejora de la velocidad y la altitud de vuelo y el progreso de la exploración del espacio, la aplicación de la aleación de titanio es cada vez más. Pero si está revestido con alúmina, puede cumplir completamente los requisitos. Sin embargo, la galvanoplastia y otros procesos no pueden ser chapados en este material. Ion plating, por otro lado, hace maravillas. Hasta el momento, además de la alúmina, los materiales resistentes a la corrosión adecuados para el revestimiento iónico incluyen cromo, titanio, tantalio, acero inoxidable, etc. juntas de metal, etc.

 

En resumen, el revestimiento iónico en la industria de la aviación y otros sectores del potencial de aplicación es grande, además de los anteriores, hay muchos, como el revestimiento de película conductora, película endurecida, película decorativa y se utiliza para soldadura de precisión, sellado de precisión, superficie reparar. El proceso de recubrimiento iónico es una nueva tecnología que se ha desarrollado durante más de diez años. Tiene algunas ventajas únicas y puede resolver algunas claves de producción que fueron difíciles de superar en el pasado. Sin embargo, debido a que la aparición del tiempo no es larga, hay muchas claves técnicas que deben resolverse, como el control del espesor del recubrimiento, la protección de la superficie de la pieza de trabajo, etc. En segundo lugar, la capacidad del equipo es pequeña, las piezas grandes son difíciles Para plating, gran inversión. Creemos que con el estudio adicional de esta tecnología, el recubrimiento iónico se mejorará y se desarrollará gradualmente, y se aplicará y promoverá plenamente en la industria de la aviación.

 

IKS PVD, sobre tecnología de recubrimiento de iones, tenemos mucha experiencia en aplicaciones industriales, contáctenos ahora, iks.pvd@foxmail.com