[发明专利]飞行员抗荷服铝合金气动阀门的表面处理技术

说明书

1、技术领域

《飞行员抗荷服铝合金气动阀门的表面处理技术》是采用氮化铝复合类金刚石薄膜表面处理技术，提高铝合金表面的硬度和光洁度及耐盐雾腐蚀性能，解决了铝合金运动部件在海洋环境下的适用性难题。本发明属于功能材料应用领域。适宜应用于航空、航天及运载工具制造领域。

2、背景技术

比重较小铝合金已广泛应用于航天、航空及运载工具制造领域。由于铝合金硬度较低、耐化学腐蚀性较差，尤其不耐盐雾腐蚀，因此铝合金在盐度较高的海洋环境中应用受到了一定限制。虽然现有技术采用氮化铝表面改性，在一定程度上提高了铝合金耐化学腐蚀和耐磨损性能，但是仍然不能解决铝合金在高盐度条件下的耐腐蚀性。现有技术制造的飞行员抗荷服铝合金气动阀门，虽然经过氮化铝处理，但在高盐度压缩空气环境下，常常会因腐蚀而失灵，造成机毁人亡的严重事故。类金刚石薄膜具有优异的化学稳定性和接近金刚石的硬度，采用等离子体化学气相沉积技术在已经进行氮化铝处理的铝合金表面复合类金刚石薄膜，可以进一步提高铝合金部件表面硬度、光洁度及耐化学腐蚀性能，不仅解决了飞行员抗荷服铝合金气动阀门的安全隐患问题，而且提高了铝合金材料机械与化学性能，拓展了铝合金的应用范围。

3、发明内容

采用氮化铝复合类金刚石薄膜作为功能材料，进一步提高铝合金表面的硬度、光洁度及化学稳定性，解决了铝合金部件在海洋环境下耐盐雾腐蚀的难题。

采用等离子体化学气相沉积技术，在已经进行氮化铝处理的铝合金表面复合厚度约0.2微米类金刚石薄膜。可有效地改善其表面性能。

采用具有电极功能的金属模具与铝合金部件共同组成高频等离子体电场电极，可以通过改变金属模具形状设计，解决在各种不同形状的铝合金部件表面及其内部腔体内壁表面沉积类金刚石薄膜的厚度均匀问题。

采用高频及直流偏压电源控制等离子体化学气相沉积反应，解决类金刚石薄膜定向沉积在铝合金运动部件特定表面问题。

4、附图说明

图1是在铝合金部件(1)内腔壁表面镀类金刚石薄膜(10)时等离子体化学气相沉积装置结构图。该装置包括：真空室(7)及安装在真空室(7)外部的高频及直流偏压电源(6)、真空泵(8)、含碳混合气源(9)；以及安装在真空室(7)内部的高频负偏压电极(4)和高频正偏压电极(5)。

在铝合金部件(1)内腔壁表面镀类金刚石薄膜(10)时，高频负偏压电极(4)与铝合金部件(1)连接，高频正偏压电极(5)与插入铝合金部件(1)腔体内的金属模具(3)连接，模具(3)形状是按比例缩小的铝合金部件(1)内腔形状。铝合金部件(1)内腔壁与模具(3)外部表面之间保持一定的空间距离(2)。此时，铝合金部件(1)内腔壁表面与模具(3)外部表面之间组成高频等离子体电极。当电场中发生等离子体化学气相沉积反应时，定向在铝合金部件(1)内腔壁表面沉积生成类金刚石薄膜(10)。

图2是在铝合金部件(1)外部表面镀类金刚石薄膜(10)时等离子体化学气相沉积装置电极结构图。在铝合金部件(1)外部表面镀类金刚石薄膜(10)时，高频负偏压电极(4)与铝合金部件(1)连接，高频正偏压电极(5)与覆盖铝合金部件(1)外部表面的金属模具(11)连接，模具(11)内部空腔形状是按比例放大的铝合金部件(1)形状。铝合金部件(1)外部表面与模具(11)内壁表面之间保持一定的空间距离(2)。此时，铝合金部件(1)外部表面与模具(11)内部表面之间构成高频等离子体电场的两个电极。电场中发生等离子体化学气相沉积反应时，在铝合金部件(1)外部表面沉积生成类金刚石薄膜(10)。

5、具体实施方式

在铝合金部件(1)内腔壁表面镀类金刚石薄膜(10)时；

＝＝》打开等离子体化学气相沉积装置真空室(7)，将高频负偏压电极(4)与铝合金部件(1)连接，高频正偏压电极(5)与插入铝合金部件(1)腔体内的金属铝模具(3)连接，模具(3)形状是按比例缩小的铝合金部件(1)内腔形状。铝合金部件(1)内腔壁与模具(3)外部表面之间保持约为1-2厘米的空间距离(2)。

＝＝》关闭真空室(7)，启动真空泵(8)使真空室(7)的真空度达到1-5帕。

＝＝》启动高频及直流偏压电源(6)、在铝合金部件(1)内腔壁表面与模具(3)外部表面之间产生高频等离子体电场。

＝＝》启动含碳混合气源(9)，向真空室(7)内通入甲烷与氢气混合气体，等离子电场中发生等离子体化学气相沉积反应。沉积时间控制在10-20分钟。在铝合金部件(1)内腔壁表面沉积生成厚度约0.2微米的类金刚石薄膜(10)。