离子镀铝技术介绍
离子镀铝技术介绍
离子镀铝技术介绍-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII离子镀铝技术离子镀铝是通过物理气相沉积方法的方法在产品表面镀覆一层厚度均匀、结合力好的纯铝涂层。
离子镀铝是一门新技术，它具有工艺温度低、镀层组织致密附着性、绕镀性良好、无公害等优点。
目前主要有磁控溅射、多弧和电阻加热蒸发这三类设备。
美国等国开展了离子镀铝研究工作较早，已取得较好成果，并应用于生产上。
我国在80年代前后开展了离子镀的研究工作，并相继开始了离子镀铝的研究，但由于缺少环保意识，未获得大规模推广。
1、离子镀铝工艺流程（1）入炉前的工件清洗：金属清洗剂浸泡—金属清洗剂超声波清洗—去离子水冲洗—脱水—烘干。
通过清洗，使工件表面达到去油、去污、脱水的状态；（2）装炉后的离子溅射清洗：工件装卡入炉，抽真空、待真空度抽到8x 10-3Pa时，加热烘烤工件，同时通入氩气到2.6～6.67Pa之后，施加800～1000V的负偏压，对工件进行离子清洗，离子轰击15～20min，以保证铝涂层与工件有良好的结合力；（3）离子沉积镀铝：起铝靶、调正氩分压、调整所需的靶功率。
等铝靶工作正常后，打开挡板，镀制铝涂层；（4）镀覆后处理：镀制结束，工件随炉冷却到150℃后，出炉，进行化学氧化处理（在7.5～15g/l阿洛丁1200S溶液中氧化30～60s）。
2、离子镀铝涂层的特点离子镀铝是为了取代电镀镉涂层而发展起来的。
由于电镀镉的一些问题，现在欧美国家已禁止使用电镀镉涂层，这些问题主要有：普通的电镀镉工艺不但造成环境污染，而且要引起高强钢和钛合金氢脆；电镀镉涂层的耐蚀性能低于离子镀铝层；电镀镉涂层的使用温度低于232℃，而离子镀铝层可用于500℃。
离子镀铝有下列优点：（1）离子镀铝层的组织结构可以通过工艺参数控制，从而得到晶粒细小、厚度均匀、结台力优异的涂层；（2）采用离子镀铝工艺不会造成环境污染，也不损害基体的机械性能，甚至能明显提高某些基体材料的疲劳性能；（3）离子镀铝涂层比电镀镉和锌涂层具有更好的保护性能和更高的使用温度；（4）铝涂层除了保护作用之外，还具有其它许多优异的性能，例如优异的导电性和漂亮的外观等。
离子镀的原理与作用过程
离子镀的原理与作用过程
离子镀是一种利用离子束在材料表面形成薄膜的表面改性技术。
其主要原理是利用离子束中的带电粒子对目标材料表面进行轰击，从而形成薄膜。
其作用过程如下：
1. 原材料制备：首先，制备要被镀的原材料。
通常是将原材料制成片状或块状。
2. 清洗和准备：将原材料进行清洗，去除表面的杂质和油脂，确保表面光洁干净。
此外，还需在原材料表面植入金属离子，增强镀层与原材料的结合力。
3. 离子源生成：使用电子加速器产生高能离子束。
离子束的成分、能量和密度都会影响镀层的质量和性能。
4. 离子束轰击原材料：将原材料放置在真空室中，使其暴露在离子束中。
离子束轰击原材料表面，使表面原子被击出或扰动，形成表面原子的骚动，从而改变原材料的表面结构。
5. 薄膜形成：原材料表面上的金属离子与被轰击的表面原子反应，形成新的化合物或合金。
这些化合物或合金沉积在原材料表面上，逐渐形成薄膜。
薄膜的厚度和均匀性可通过离子束能量和轰击时间进行控制。
6. 薄膜清洗和处理：将得到的薄膜进行清洗和处理。
这一步旨在去除残余的杂质和改善薄膜的质量。
离子镀技术可以用于制备具有不同性质和功能的薄膜，如防腐蚀涂层、耐磨涂层、陶瓷涂层等。
离子镀薄膜具有良好的附着力、致密度高、硬度高、抗腐蚀性好等特点，可以改善材料表面的性能。
离子镀膜技术概述
可镀制的膜层包括几乎全部金属盒部分合金材料。而且，在镀制合金镀层时，该 方法所获得的膜层能保留靶源合金材料的成分比例不变。因此，阳极真空电弧镀 膜方法出现伊始就引起了广泛重视。 1.3.2.3 辅助阳极技术 辅助阳极多弧沉积技术所用弧源与偏压电源和一般的阴极电弧沉积设备相 同， 其目标是提供一种真空电弧沉积装置，不是通过等离子流中离子在进行离子 清洗和基体加热， 而是通过增强此阶段中使用的气体的离化率的一种辉光放电来 达到。 由于辅助阳极的点位相对于等离子体为正，部分等离子体中的电子加速移 向阳极， 获得相应电势差加速带来的能量。此外还可以通过气体的离子轰击基材 表面来达到清理和加热， 防止形成有害的中间层。进一步的发明在于辅助阳极采 用磁性材料制成。为防止大颗粒污染基体表面，对部分阴极靶安装了隔离装置。 它可在两个位置上移动， 一个位置完全挡住靶与基体的直线距离位置，另一位置 完全打开通道。 前一位置主要用在清洗、 加热阶段。 图 1.11 为辅助阳极示意图。
镀膜技术
一、多弧离子镀
多弧离子镀技术是采用阴极蒸发源的一种离子镀技术。 阴极电弧蒸发源可以 是 Ti、Al、Zr、Cr 等单相靶材也可以是由它们组成的多相靶材。多弧离子镀应 用面广，实用性强，除了具有其他各种离子镀方法的广泛用途之外，特别是在高 速钢刀具镀覆 TiN 涂层的应用方面发展的最为迅速，并进入了工业化阶段。
图 1.3 阴极靶表面离化区域示意图
离化区域的空间电荷， 是导致加速区强电场的主要原因，该电场一方面使电 子加速离开阴极表面， 另一方面也使得离子回归阴极表面，该回归的离子流可能 导致阴极表面温度在一定程度上的增加。此外，回归的离子流对熔池表面的冲击 作用可能是液滴喷溅的原因， 这可以与一杯水在表面受到冲击时产生的喷溅现象 相类比。按照这种解释，在阴极表面附近只有离子和液滴向外空间发射，即在基 片上只能接收到离子和液滴，而无中性原子。
离子镀铝技术介绍
离子镀铝技术离子镀铝是通过物理气相沉积方法的方法在产品表面镀覆一层厚度均匀、结合力好的纯铝涂层。
离子镀铝是一门新技术，它具有工艺温度低、镀层组织致密附着性、绕镀性良好、无公害等优点。
目前主要有磁控溅射、多弧和电阻加热蒸发这三类设备。
美国等国开展了离子镀铝研究工作较早，已取得较好成果，并应用于生产上。
我国在80年代前后开展了离子镀的研究工作，并相继开始了离子镀铝的研究，但由于缺少环保意识，未获得大规模推广。
1、离子镀铝工艺流程（1）入炉前的工件清洗：金属清洗剂浸泡—金属清洗剂超声波清洗—去离子水冲洗—脱水—烘干。
通过清洗，使工件表面达到去油、去污、脱水的状态；（2）装炉后的离子溅射清洗：工件装卡入炉，抽真空、待真空度抽到8x 10-3Pa时，加热烘烤工件，同时通入氩气到2.6～6.67Pa之后，施加800～1000V的负偏压，对工件进行离子清洗，离子轰击15～20min，以保证铝涂层与工件有良好的结合力；（3）离子沉积镀铝：起铝靶、调正氩分压、调整所需的靶功率。
等铝靶工作正常后，打开挡板，镀制铝涂层；（4）镀覆后处理：镀制结束，工件随炉冷却到150℃后，出炉，进行化学氧化处理（在7.5～15g/l阿洛丁1200S溶液中氧化30～60s）。
2、离子镀铝涂层的特点离子镀铝是为了取代电镀镉涂层而发展起来的。
由于电镀镉的一些问题，现在欧美国家已禁止使用电镀镉涂层，这些问题主要有：普通的电镀镉工艺不但造成环境污染，而且要引起高强钢和钛合金氢脆；电镀镉涂层的耐蚀性能低于离子镀铝层；电镀镉涂层的使用温度低于232℃，而离子镀铝层可用于500℃。
离子镀铝有下列优点：（1）离子镀铝层的组织结构可以通过工艺参数控制，从而得到晶粒细小、厚度均匀、结台力优异的涂层；（2）采用离子镀铝工艺不会造成环境污染，也不损害基体的机械性能，甚至能明显提高某些基体材料的疲劳性能；（3）离子镀铝涂层比电镀镉和锌涂层具有更好的保护性能和更高的使用温度；（4）铝涂层除了保护作用之外，还具有其它许多优异的性能，例如优异的导电性和漂亮的外观等。
离子镀原理
离子镀原理一、引言离子镀是一种先进的表面处理技术，其基本原理是将气体引入真空镀膜室内，通过气体放电和离子化过程，将气体或固体颗粒离子化，然后将这些离子沉积在基材表面形成薄膜。
与传统的镀膜技术相比，离子镀具有许多独特的优点，如沉积速率高、附着力强、薄膜质量好等。
因此，离子镀在许多领域得到了广泛的应用，如光学、电子、机械、化学等领域。
二、离子镀原理概述离子镀的基本原理主要包括气体放电和离子化过程、基材偏压和离子能量、薄膜沉积过程等几个方面。
1.气体放电和离子化过程气体放电和离子化过程是离子镀的关键环节之一。
在真空镀膜室内，通过辉光放电或弧光放电等方式，使引入的气体或固体颗粒发生电离，形成大量的正离子和负离子。
这些离子在电场的作用下加速向基材表面运动，从而实现沉积。
气体的放电和离子化过程可以通过各种不同的电源和控制方式来实现。
2.基材偏压和离子能量基材偏压和离子能量是影响离子镀的重要因素。
基材偏压是指基材表面相对于镀膜室电极的电位差，它可以影响离子的运动轨迹和能量。
通过调整基材偏压，可以控制离子的沉积速度、薄膜的质量和附着力等。
离子的能量则决定了其与基材表面原子的相互作用程度，从而影响薄膜的结构和性能。
离子的能量可以通过控制放电电压和电流来调节。
3.薄膜沉积过程薄膜沉积过程是离子镀的主要环节之一。
在气体放电和离子化的过程中，正离子和负离子在电场的作用下加速向基材表面运动，并与基材表面碰撞，将能量传递给基材表面的原子或分子，使其脱离基材表面并被蒸发或溅射。
这些被蒸发或溅射的原子或分子在基材表面重新凝结形成薄膜。
在沉积过程中，可以通过控制沉积速率、温度、气体流量等参数来优化薄膜的结构和性能。
三、离子镀的特点离子镀作为一种先进的表面处理技术，具有许多独特的优点。
其主要特点包括：1.沉积速率高：由于气体放电和离子化的过程中可以形成大量的离子，因此离子镀的沉积速率较高，可以大大缩短加工时间和降低生产成本。
2.附着力强：由于离子镀过程中基材表面被高能离子反复轰击和刻蚀，使其表面粗糙度增加，形成“锚定”效应，使得薄膜与基材的附着力更强。
离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究
离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究詹中伟;孙志华;汤智慧;张骐【摘要】目的对比研究离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层的性能.方法针对高强度钢表面环保表面处理的需求,对比研究300M钢表面离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对两种涂层的表面、断面微观形貌和成分进行表征;采用原子力显微镜(AFM)对两种涂层表面三维形貌和粗糙度进行观察和测量;采用电偶腐蚀测试两种涂层与铝合金的电偶腐蚀性能;采用缺口试样拉伸方法检测两种涂层对300M钢基体氢脆性能的影响;采用5%NaCl人工海水周浸试验的方法检测两种涂层的耐蚀性能,与电镀镉钛镀层进行对比,采用电化学方法对涂层试验前后的阻抗谱特性进行检测分析.结果两种涂层表面形貌存在较大差异,离子镀铝经过致密化处理后,表面为均匀的圆饼状形貌,致密度很高,粗糙度约为0.88μm,而离子液体电镀铝涂层表面则为圆顶状的凸起物组成,没有明显的孔洞缺陷,粗糙度约为0.71μm;电偶腐蚀测试显示,两种涂层都能够与铝合金相容连接;缺口试样的拉伸试验结果显示,两种涂层的对基体的氢脆性能没有影响;腐蚀试验结果显示,两种涂层对于300M钢基体都具有良好的保护效果,与传统的电镀镉钛相当,具备了未来替代镉类镀层的潜质.结论两种涂层均匀致密,没有明显的气孔、裂纹等缺陷,电偶腐蚀性能优异,对300M钢基体都不会产生氢脆隐患,耐蚀性能优异.%Objective To have comparative study on performances of IVD and ILE aluminum coatings.Methods In allusion to the requirement of environmental treatment on high-strength steel surface, two aluminum coatings were formulated on 300M steel and studied. The morphology of surface and cross section of the two coatings were characterized by scanning electron mi-croscope (SEM) and energy dispersive spectrometer(EDS). Atomic force microscope (AFM) was applied to observe the mor-phology and measure the roughness of the coatings. The contact corrosion was tested between the two aluminum coatings and aluminum alloy. Influences of two coatings on the hydrogen brittleness was evaluated by tensile test of notched bar. The corro-sion resistance of the two coatings was tested by neutral salt spray and alternative immersion in artificial seawater. It was also compared with the cadmium plating coating. Electrochemical method was conducted to evaluate the changes of impedance spectroscopy property during the corrosion test.Results Surface topographys of the two coatings were much different. After densifying treatment, the IVD Al coating exhibited uniform round concave pits withroughness of 0.88 μm, which is attributed to shot preening process. The Alep Al coating has a typical morphology of electroplating composing of convex parts, with rough-ness of 0.71μm. The two aluminum coatings came into contact with aluminum alloy without little galvanic corrosion risk. The notched bars did not break after a 200 h tensile test, suggesting no hydrogen brittleness was introduced into the substrate. The two aluminum coatings exhibited excellent corrosion resistance. The main indexes including hydrogen brittleness and corrosion resistance were equal to that of cadmium plating.ConclusionThese two coatings are uniform and tight, and are free from ob-vious defects such as porosity and crack. They have galvanic corrosion performance, and won't produce hydrogen embrittlement of 300M steel matrix. Their corrosion resistance is excellent.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2017(014)005【总页数】8页(P74-81)【关键词】离子镀铝;离子液体电镀铝;耐蚀性;氢脆性;抗电偶腐蚀【作者】詹中伟;孙志华;汤智慧;张骐【作者单位】北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095;北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095;北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095;北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TJ07;TG178航空工业中，镉类镀层是钢制零件表面的重要防护技术[1—2]，具有优良的耐蚀性，尤其是在海洋大气环境中。
离子气相沉积镀铝技术研究
离子气相沉积镀铝技术研究丁艳红【摘要】采用电弧离子镀设备在30CrMnSiA钢基体上进行离子气相沉积镀铝实验,研究了离子气相沉积镀铝的前处理、镀层沉积及后处理的工艺参数,并测试了铝镀层的各项性能.实验结果表明,镀铝前不同轰击处理参数对离子气相沉积铝镀层结合力影响不大,但采用清洗轰击可改善镀层外观质量,铝镀层结合力和耐腐蚀性能良好,大大高于锌镀层;镀层与7B04铝合金不发生接触腐蚀;离子气相沉积镀铝工艺对30CrMnSiA钢力学性能影响,不会引起氢脆;喷丸+铬酸盐处理后可以增强铝镀层的耐腐蚀性能.离子气相沉积镀铝层可以对30CrMnSiA钢基体起到很好的防护作用.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2016(038)012【总页数】6页(P6-11)【关键词】离子气相沉积;接触腐蚀;纯铝镀层;环保【作者】丁艳红【作者单位】中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司技装中心,辽宁沈阳110850【正文语种】中文【中图分类】TG174.444离子气相沉积镀膜是物理气相沉积(PVD)技术的一种，是在真空蒸镀的基础上发展起来的新技术。
其原理是在一定的真空状态下，利用蒸发-辉光放电使蒸发的金属原子电离，在电场的作用下，轰击并沉积于工件上[1]。
离子气相沉积在镀膜的过程中，工件带负偏压，高能离子始轰击工件，膜层的结合力强、在较低温度下能够获得较好的涂层。
离子气相沉积镀铝在20世纪70年代被麦道公司用于飞机紧固件的防护，是一种先进、应用前景广阔的新工艺，可作为高强度钢代镉工艺。
其突出的优点是能获得结合力良好的均匀纯铝镀层，特性几乎与纯铝相同，无毒，环保[2]。
因此离子气相沉积镀铝适合于与铝合金接触的钢件的防护。
对于钢为阳极性镀层，特别适用于高强度钢的低氢脆防护。
离子气相沉积镀铝在国外已有较多应用，如离子气相沉积镀铝技术已广泛用于F/A-18起落架、波音767吊架等零件的表面防护，并有相关标准。
如MIL-DTL-83488D“高纯铝涂层细节规定”[3]和AMS 2427“离子镀铝涂层”[4]规定了离子气相沉积镀铝层的性能指标要求，在MIL-STD-1568A中有明确规定，钢铁零件的镀镉工艺可以由离子气相沉积镀铝工艺代替。
离子镀原理
离子镀原理
离子镀是一种常用的表面处理技术，通过在材料表面沉积一层薄膜来改善材料的性能。
离子镀的原理主要是利用离子轰击和沉积的过程，通过控制离子轰击的能量和角度，以及沉积材料的种类和厚度，来实现对材料表面性能的调控。
首先，离子镀的过程是通过将材料置于真空室中，利用离子束轰击材料表面，使其表面活性增强，然后在表面沉积一层薄膜。
在离子轰击的过程中，离子具有较高的能量，能够改变材料表面的晶体结构，提高表面的结合力和耐磨性。
同时，离子轰击还能清除表面的氧化物和杂质，使得沉积薄膜与基体结合更加牢固。
其次，离子镀的原理还涉及到沉积薄膜的过程。
在离子轰击后，通过引入沉积材料的离子或原子，使其在表面沉积形成薄膜。
沉积薄膜的种类和厚度可以根据具体的应用要求来选择，常见的有金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。
这些薄膜可以提高材料的导电性、光学性能、耐腐蚀性等，从而满足不同领域的需求。
离子镀的原理虽然简单，但是在实际应用中需要考虑很多因素。
首先是离子轰击的能量和角度的控制，这直接影响到表面的改性效果。
其次是沉积薄膜的选择和厚度的控制，这取决于具体的应用需求。
最后是离子镀的工艺参数的优化，包括真空度、离子束的密度和能量分布等，这些都会影响到最终薄膜的质量和性能。
总的来说，离子镀是一种非常有效的表面处理技术，可以在不改变材料体积的情况下，改善材料的性能。
通过合理的控制离子轰击和沉积过程，可以实现对材料表面性能的调控，从而满足不同领域的需求。
随着材料科学和工程技术的发展，离子镀技术将会得到更广泛的应用，并不断推动材料性能的提升和创新。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离子镀铝技术
离子镀铝是通过物理气相沉积方法的方法在产品表面镀覆一层厚度均匀、结合力好的纯铝涂层。
离子镀铝是一门新技术，它具有工艺温度低、镀层组织致密附着性、绕镀性良好、无公害等优点。
目前主要有磁控溅射、多弧和电阻加热蒸发这三类设备。
美国等国开展了离子镀铝研究工作较早，已取得较好成果，并应用于生产上。
我国在80年代前后开展了离子镀的研究工作，并相继开始了离子镀铝的研究，但由于缺少环保意识，未获得大规模推广。
1、离子镀铝工艺流程
（1）入炉前的工件清洗：金属清洗剂浸泡—金属清洗剂超声波清洗—去离子水冲洗—脱水—烘干。
通过清洗，使工件表面达到去油、去污、脱水的状态；
（2）装炉后的离子溅射清洗：工件装卡入炉，抽真空、待真空度抽到8x 10-3Pa时，加热烘烤工件，同时通入氩气到2.6～6.67Pa之后，施加800～1000V的负偏压，对工件进行离子清洗，离子轰击15～20min，以保证铝涂层与工件有良好的结合力；
（3）离子沉积镀铝：起铝靶、调正氩分压、调整所需的靶功率。
等铝靶工作正常后，打开挡板，镀制铝涂层；
（4）镀覆后处理：镀制结束，工件随炉冷却到150℃后，出炉，进行化学氧化处理（在7.5～15g/l阿洛丁1200S溶液中氧化30～60s）。
2、离子镀铝涂层的特点
离子镀铝是为了取代电镀镉涂层而发展起来的。
由于电镀镉的一些问题，现在欧美国家已禁止使用电镀镉涂层，这些问题主要有：普通的电镀镉工艺不但造成环境污染，而且要引起高强钢和钛合金氢脆；电镀镉涂层的耐蚀性能低于离子镀铝层；电镀镉涂层的使用温度低于232℃，而离子镀铝层可用于500℃。
离子镀铝有下列优点：
（1）离子镀铝层的组织结构可以通过工艺参数控制，从而得到晶粒细小、厚度均匀、结台力优异的涂层；
（2）采用离子镀铝工艺不会造成环境污染，也不损害基体的机械性能，甚至能明显提高某些基体材料的疲劳性能；
（3）离子镀铝涂层比电镀镉和锌涂层具有更好的保护性能和更高的使用温度；
（4）铝涂层除了保护作用之外，还具有其它许多优异的性能，例如优异的导电性和漂亮的外观等。
3、离子镀铝涂层的效果
美国军标列出了三级二类铝涂层厚度和耐蚀性能的Mil-C-83488B标准：
其中一级铝涂层的厚度不小于25μm，用于腐蚀条件比较苛刻的环境，例如高温和接触外界的环境；二级涂层厚度不小于12.5μm，用于中等程度的腐蚀环境，例如不和外界接触的环境；三级铝涂层厚度大于7.5μm，用于工件尺寸要求严格的工件，例如带有螺纹的紧固件。
一类铝涂层是指加涂后不经进一步表面处理的涂层。
二类铝涂层是指加涂后，涂层表面要经玻璃球喷射后再进行铬酸盐钝化处理的铝涂层。
钝化处理可以进一步提高涂层的耐蚀性能。
离子镀铝沉积设备镀覆前后处理设备。