[發明專利]一種氮元素注入方法及其改性刀具、模具

在審

• 申請號: 201810240630.4
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108385074A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 王世興;蘇紅;黃建軍
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C23C14/48
• 分類號: C23C14/48
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 林燕云

本發明公開了一種氮元素注入方法及其改性刀具、模具。該氮元素注入方法包括將金屬樣品放在試樣架上，以及將預設金屬靶材安裝在金屬離子源上；將真空室抽真空至第一預設真空度；預熱金屬離子源；向真空室通入氮氣以調節真空室的真空度至第二預設真空度；設置金屬離子注入參數并啟動離子注入設備以借助金屬離子源產生的金屬離子將氮氣中的氮元素攜帶共注入至金屬樣品。該氮元素注入方法具有注入成本低、操作簡單等優點。

技術領域

本發明涉及離子注入技術領域，尤其涉及一種氮元素注入方法及其改性刀具、模具。

背景技術

離子注入技術是一種將某種元素的原子進行電離形成正離子，并使其在高壓電場中加速，在獲得較高的速度后射入固體材料表面的物理過程，主要應用于提高材料性能等方面。比如在金屬樣品中注入氮元素，而在現有的做法中，需要將氮氣通過氮離子注入機的離子源電離成氮離子后再注入至金屬樣品中，或讓施加脈沖負高壓的金屬樣品吸引被電弧電離氮氣中的氮離子。這二種氮元素注入方法不僅注入成本很高，若涉及氮離子與金屬離子的雙離子注入時，還需要在金屬離子注入機、氮離子注入機上進行交替注入，或讓金屬樣品施加脈沖負高壓的同時讓氮氣處于電弧電離狀態，這樣的注入操作也更加復雜。

發明內容

本發明的實施例提供了一種氮元素注入方法及其改性刀具、模具，旨在降低氮元素注入成本，簡化氮元素注入過程。

第一方面，本發明實施例提供一種氮元素注入方法，應用于離子注入設備，所述離子注入設備包括金屬離子源、真空室和位于所述真空室內的試樣架，其包括：

將金屬樣品放在所述試樣架上，以及將預設金屬靶材安裝在所述金屬離子源上；

將所述真空室抽真空至第一預設真空度；

預熱所述金屬離子源；

向所述真空室通入氮氣以調節所述真空室的真空度至第二預設真空度；

設置金屬離子注入參數并啟動所述離子注入設備以借助所述金屬離子源產生的金屬離子將所述氮氣中的氮元素攜帶共注入至所述金屬樣品。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，在所述將金屬樣品放在所述試樣架上之前，還包括：

使用無水乙醇對所述金屬樣品進行超聲清洗，并將清洗后的金屬樣品吹干處理。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，在所述設置金屬離子注入參數并啟動所述離子注入設備以借助所述金屬離子源產生的金屬離子將所述氮氣中的氮元素攜帶共注入至所述金屬樣品之后，還包括：

將所述真空室抽真空至第三預設真空度；

待所述真空室的溫度降至室溫時，向所述真空室通入空氣以使得所述真空室的真空度為標準大氣壓。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，所述金屬樣品包括黑色金屬、有色金屬和硬質合金。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，所述硬質合金包括碳化鎢基硬質合金、碳化鈦基硬質合金、涂層硬質合金或鋼基硬質合金。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，所述第一預設真空度為1.0×10^-2Pa至2.0×10^-2Pa，所述第二預設真空度為1×10^-1Pa。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，所述金屬離子注入參數包括引出電壓、抑制電壓、電弧電壓和引出束流；所述引出電壓、抑制電壓、電弧電壓和引出束流分別為42kv、2.1kv、65v和5.5mA。

在本發明實施例提供的氮元素注入方法中，所述預設金屬靶材包括鈦金屬靶材、鉻金屬靶材、釔金屬靶材或鉭金屬靶材。