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真空离子镀简述

文字:[大][中][小] 发布时间:2019-1-24  浏览次数:437

离子镀在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离,并在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下,将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。

离子镀是真空镀膜工艺的一项新发展。普通真空镀膜(亦称真空蒸镀)时,工件夹固在真空罩内,当高温蒸发源通电加热后,促使待镀材料——蒸发料熔化蒸发。由于温升,蒸发料粒子获得一定动能,则沿着视线方向徐徐上升,最后附着于工件表面上堆积成膜。用这种工艺形成的镀层,与零件表面既无牢固的化学结合,有无扩散连接,附着性能很差,有时就像桌面上落的灰尘一样,用手一摸也会擦掉。然而,离子镀工艺则有所不同,虽然也是在真空罩内进行的,但这时镀膜过程是以电荷传递的形式来实现的。也就是说,蒸发料的粒子作为带正电荷的高能离子在高压阴极(即工件)的吸引下,以很高的速度注入到工件表面。相当于一个从枪管中射出的高速弹头,可以穿入基体很深,在工件上形成一种附着牢固的扩散镀层。


离子镀的作用过程如下:蒸发源接阳极,工件接阴极,当通以三至五千伏高压直流电以后,蒸发源与工件之间产生弧光放电。由于真空罩内充有惰性氩气,在放电电场作用下部分氩气被电离,从而在阴极工件周围形成一等离子暗区。带正电荷的氩离子受阴极负高压的吸引,猛烈地轰击工件表面,致使工件表层粒子和脏物被轰溅抛出,从而使工件待镀表面得到了充分的离子轰击清洗。随后,接通蒸发源交流电源,蒸发料粒子熔化蒸发,进入辉光放电区并被电离。带正电荷的蒸发料离子,在阴极吸引下,随同氩离子一同冲向工件,当抛镀于工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时,则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。这就是离子镀的简单作用过程。
普通真空镀膜时,蒸发料粒子大约只以一个电子伏特的能量向工件表面蒸镀,在工件表面与镀层之间,形成的界面扩散深度通常仅为几百个埃(10000埃=1微米=0.0001厘米)。也就是说比一根头发丝的百分之一还要小。两者间可以说几乎没有连接的过渡层,好似截然分开。而离子镀时,蒸发料粒子电离后具有三千到五千电子伏特的动能。如果说普通真空镀膜的粒子相当于一个气喘吁吁的长跑运动员,那么离子镀的粒子则好似乘坐了高速火箭的乘客,当其高速轰击工件时,不但沉积速度快,而且能够穿透工件表面,形成一种注入基体很深的扩散层,离子镀的界面扩散深度可达四至五微米,也就是说比普通真空镀膜的扩散深度要深几十倍,甚至上百倍,因而彼此粘附得特别牢。对离子镀后的试件作拉伸试验表明,一直拉到快要断裂时,镀层仍随基体金属一起塑性延伸,无起皮或剥落现象发生。可见附着得多么牢固啊!
绕镀能力强
离子镀时,蒸发料粒子是以带电离子的形式在电场中沿着电力线方向运动,因而凡是有电场存在的部位,均能获得良好镀层,这比普通真空镀膜只能在直射方向上获得镀层优越得多。因此,这种方法非常适合于镀复零件上的内孔、凹槽和窄缝。等其他方法难镀的部位。用普通真空镀膜只能镀直射表面,蒸发料粒子尤如攀登云梯一样,只能顺梯而上;而离子镀则能均匀地绕镀到零件的背面和内孔中,带电离子则好比坐上了直升飞机,能够沿着规定的航线飞抵其活动半径范围内的任何地方。

镀层质量好

离子镀的镀层组织致密、无针孔、无气泡、厚度均匀。甚至棱面和凹槽都可均匀镀复,不致形成金属瘤。像螺纹一类的零件也能镀复,由于这种工艺方法还能修补工件表面的微小裂纹和麻点等缺陷,故可有效地改善被镀零件的表面质量和物理机械性能。疲劳试验表明,如果处理得当,工件疲劳寿命可比镀前高百分之二、三十。
清洗过程简化
现有镀膜工艺,多数均要求事先对工件进行严格清洗,既复杂又费事。然而,离子镀工艺自身就有一种离子轰击清洗作用,并且这一作用还一直延续于整个镀膜过程。清洗效果极好,能使镀层直接贴近基体,有效地增强了附着力,简化了大量的镀前清洗工作。

可镀材料广泛

离子镀由于是利用高能离子轰击工件表面,使大量的电能在工件表面转换成热能,从而促进了表层组织的扩散作用和化学反应。然而,整个工件,特别是工件心部并未受到高温的影响。因此这种镀膜工艺的应用范围较广,受到的局限性则较小。通常,各种金属、合金以及某些合成材料、绝缘材料、热敏材料和高熔点材料等均可镀复。即可在金属工件上镀非金属或金属,也可在非金属上镀金属或非金属,甚至可镀塑料、万博manbetx官网手机版、石英、陶瓷等。

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