[發明專利]一種金屬表面離子注入強化方法

在審

• 申請號: 201710089859.8
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106835053A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 萬浩;王權;董斌;司乃潮;黃禮鑫
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;江蘇合力四通光電有限公司
• 主分類號: C23C14/48
• 分類號: C23C14/48;G01N23/20;G01L5/00
• 代理公司: 杭州新源專利事務所(普通合伙)33234
• 代理人: 余冬

1.一種金屬表面離子注入強化方法，其特征在于，按下述步驟進行：

①使用砂紙對金屬件的待離子注入面進行打磨；

②對金屬件超聲清洗，保證待離子注入表面的清潔；

③將金屬件置于離子注入真空系統靶盤中央位置并抽真空至工作狀態；

④根據需引入的壓應力層厚度，選取相應的注入離子和一組電壓、束流、劑量對金屬件表面進行高能離子注入處理；

⑤對離子注入處理前后的金屬件進行X射線衍射檢測，通過對比X射線衍射譜來確定離子注入面的應力狀態；

⑥若未引入壓應力，則根據X射線衍射檢測結果來調整離子注入的電壓和電流，繼續重復上述步驟①-⑤直至在制件表面層引入壓應力；

⑦若已引入壓應力，從而得到離子電壓、離子束流和離子種類，最后對金屬件進行批量離子注入處理來提高金屬的抗疲勞性能。

2.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：所述步驟①中金屬的離子注入處理面需達到普通鏡面效果，粗糙度要求為0.01-0.06 μm。

3.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：所述步驟②中超聲清洗方法是丙酮超聲清洗5分鐘，無水乙醇超聲清洗5分鐘，前后反復2-3次，吹干備用。

4.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：所述步驟③中離子注入真空系統的真空度需要10^-4Pa及以上。

5.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：所述步驟④中引入的壓應力層厚度滿足函數：，其中x是單個入射離子的射程，x₀是靶材中入射離子最大富集層距離表面的距離，Δx_p為入射離子射程的高斯函數標準偏差。

6.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：入射離子能量與壓應力層厚度滿足微分方程：，其中S(E)單個入射離子停止運動需消耗的能量。

7.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：所述束流大小應保證使金屬材料產生回火反應，可根據如下方程進行計算：，其中為靶體溫度，為環境溫度，I為束流，E為入射離子能量，A為離子注入面積。

8.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：高能離子入射方向垂直于靶材表面來保證其最小的表面濺射量。

9.根據權利要求1所述的金屬表面離子注入強化方法，其特征在于：所述步驟⑤中X射線衍射檢測采用連續掃描法，掃描速度為7°/min，掃描范圍為15~90°，離子注入后X射線衍射譜相對于注入前X射線衍射譜向右移動判定為在離子注入面引入壓應力。