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航空航天真空应用技术

    在现代飞机、航空发动机或航空仪表中,特别是在航宇器,如宇宙飞船、人造卫星中,有不少旋转零件都要求有良好的润滑,但往往由于封存过久、环境温度过高或太空挥发等原因,普通油脂润滑剂已不再适用,从而提出以固体润滑剂代替。试验表明,用离子镀来制作固体润滑膜,比现有其他方法为优。不但附着力强,镀层又薄又匀,不影响零件的尺寸精度和公差配合。经济性也好,少许润滑材料即可镀很大面积。润滑膜的质量也较好,摩擦系数小,使用寿命也长。例如有一个人造卫星上的精密轴承,未镀前工作寿命仅为几分钟,根本无法使用;但是经离子镀固体润滑膜后,则可在飞行中可靠地工作数千小时之久。离子镀不仅能够镀许多种常温固体润滑材料,而且还能镀复各种高温固体润滑材料,有的甚至可以在摄氏八百度以上的高温下发挥良好的润滑作用。可镀的固体润滑材料有银、金、铜、铅、铅锡合

 

    航空零件,特别是许多发动机零件往往需要在高温下工作。例如涡轮叶片及导向叶片工作温度通常在摄氏一千度左右,有的甚至达摄氏一千四百度。神话小说《西游记》里孙悟空被太上老君放在炉内烧炼时,恐怕也达不到这么高的温度吧。现代航空发动机零件在这样高的温度下工作,仅仅依赖零件基体材料本身的性能是很难满足要求的。那么,发动机零件怎样才能不怕高温烧蚀呢?目前除在零件结构上采取措施(如采用空心冷却叶片、发散冷却叶片等)以外,大都需用耐热镀层进行保护。离子镀对于沉积耐热膜有相当多的优点,能镀各种高熔点材料,如氧化铝、氧化硅、氧化铍、铪合金等。合金镀层的成份也比较容易控制,适合于镀成分较复杂的耐热合金,如铁铬铝钇,钴铬铝钇或镍铬铝钇合金等。

 

    目前涡轮叶片是试图采用离子镀耐热镀层的主要对象。据悉,有一种叶片用此法镀复一种镍铬铝钇合金后,其高温工作寿命比镀铝提高了三倍。适于采用离子镀耐热镀层的发动机零件还有涡轮盘、气缸活塞零件等。有些零件经过这种先进工艺处理后,可在高温下工作上千小时。

 

 

    金属零件是要锈蚀的,但如果零件上镀有一层防蚀镀层,就能防止零件生锈。由于离子镀所获得的镀层致密度高,针孔少,耐腐蚀性能好,并能沉积许多其他工艺至今不能沉积的优良防腐蚀镀层。因此,离子镀目前在镀防腐蚀材料方面应用最广。如水上飞机的壁板及其他外表零件,可用此法镀复防止盐雾和海水腐蚀的防蚀镀层;与铝合金零件相配合的其他材料零件也可用此法镀铝,以防止电位差腐蚀。此外,随着飞机飞行速度和高度的提高以及宇宙探索的进展,钛合金的应用越来越多,如果仍象铝合金零件那样采用镀镉防腐蚀,使用中就有镉脆的危险;但如若镀以三氧化二铝,则能完全满足要求。不过电镀等工艺是无法镀这种材料的。离子镀却能大显神通。到目前为止,适合于用离子镀的防蚀材料除氧化铝以外,还有铬、钛、钽、不锈钢等。所镀的航空零件有螺钉、螺帽、铆钉、销钉、导管、接头、陀螺转子、精密齿轮、金属密封环等。

 

    总之,离子镀在航空工业及其他部门的应用潜力是很大的,除以上几种以外,还有许多,比如镀导电膜、硬化膜、装饰膜以及用于精密焊接、精微密封、表面修补等。

 

    离子镀工艺是近十多年才发展起来的一项新技术,具有一定独特优点,有可能解决若干过去难于克服的生产关键,因此有较大的应用潜力。但是,由于出现的时间还不长,尚有许多有待解决的技术关键,诸如镀层厚度控制、工件非镀表面的屏蔽等都有待进一步实验。其次是设备容量小,大型零件难镀,投资大。我们相信,随着对这种技术的进一步研究,离子镀将会得到逐步完善和发展,也会在航空工业部门中得到充分的应用和推广。

 

 

 

 

  
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