离子注入技术在表面处理中的应用

　　离子注入是用高能离子轰击来改变表面性能的一种新工艺，它好像子弹射中物体一样，即可使被射物体表面得到净化，又可改变物体表面层的成分和结构，从而增加表面的硬度，提高物体的耐磨损和耐腐蚀的能力.实现金属离子注入工艺的设备一般由三部分组成:金属离子源和高能加速器(使注入离子获得高速能量)及一个真空室.随着注入技术的发展，人们对改善钦合金性能和降低钦合金成本的工艺越来越感兴趣.宇航、生物医学、旅游客车零件及切削工具等都可用离子注入技术来改变性能.在提高切削工具的耐磨损方面效果十分显著，在切削速度提高58%的情况下，离子注入比未注入工具在低速下的寿命提高60%以上.一般注入氮、碳或者金属离子错.如果增加注入深度，该技术就完全代替等离子喷涂铝涂层.注入技术改善了钦的耐磨性能，使钦用于燃料喷注器和活塞环上成为可能.另外，注入金属铝，可以明显地改善钦的耐蚀性，注入钥的钦其在HZSO;中的耐蚀性增加了巧00倍.锌的注入，可以彻底改善Ti一6AI一4V的耐蚀性能.

　　通常的PVD(物理气相沉积)制得的TIN、CrN涂层，由于基体温度要超过400℃，而这一温度下在钦表面形成的锐钦型或金红石型结构的氧化物层都有很高的硬度，且很难去除，因此，要做到涂层与基体间极好的结合是比较困难的.为了解决这一问题，美国IsM公司开发了一种HyPeinn涂层工艺，该工艺的突出特点是在注入前，基体表面用高能离子轰击，去除原基体如:6061铝合金、Ti一6Al-4V、440C不锈钢的固有的氧化物膜，使涂层与新鲜的基体表面结合，其结合力是通常工业离子镀的两倍，残余应力相当低.TIB:用这种技术处理其残余应力可减少3个因子。该技术对基材的力学性能无明显损伤.还可降低沉积温度.

　　近来又发展了一种金属离子加速沉积工艺，该工艺比Hype卜fon更易控制，而且得到的离子能量更高，缺点是需要两个独立的材料源(金属源和离子源).日本神户制钢有限公司用这种技术沉积的TIN涂层引起人们广泛的兴趣。