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。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。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。