離子束表面改性
⒈離子注入定義
離子注入技術(shù)是將從離子源中引出的低能離子束加速成具有幾萬到幾十萬電子伏特的高能離子束后注入到固體材料表面，形成特殊物理、化學(xué)或機(jī)械性能表面改性層。
⒉工藝過程
⑴離化→氣體，在高溫?zé)艚z加速電子的作用下離化。（簡單）→金屬，先蒸發(fā)成原子，然后離化。（復(fù)雜）
⑵分離→磁分析器從離子源產(chǎn)生的正離子中篩選出所需的離子
⑶加速→加速器將篩選出的正離子加速到所需的能量
⑷聚焦→利用四極透鏡系統(tǒng)將離子束進(jìn)行聚焦
⑸注入→聚焦后的離子束高速注入靶面（工件表面）
⒊特點
⑴靶材與注入或者添加的元素不受限制，幾乎所有固體材料都可以作為靶材，所有的元素都可以作為注入元素注入到靶材之中。
⑵注入過程不受溫度限制，在高溫、低溫和室溫下進(jìn)行。
⑶注入到靶材中的原子不受靶材固溶度的限制，不受擴(kuò)散系數(shù)和化學(xué)結(jié)合力的影響，因此可以獲得許多合金相圖上并不存在的合金，為研究新材料體系提供了新途徑。
⑷可以精確控制摻雜數(shù)量、摻雜深度與位置，摻雜的位置精度可以達(dá)到亞微米級。
⑸離子注入過程橫向擴(kuò)散可以忽略，www.syfukang.com深度均勻；大面積均勻性好，摻雜雜質(zhì)純度高，因此特別適合半導(dǎo)體器件和集成電路微細(xì)加工的工藝需求。
⑹直接離子注入不改變工件尺寸，因此特別適合于精密機(jī)械零件的表面處理，如航空、航天等。
⑺主要缺點為設(shè)備成本比較高，一次性投資比較大；離子注入層比較淺，一般以納米為單位進(jìn)行計量，離子最大注入深度也只有數(shù)個微米。
⒋離子注入材料表面的強(qiáng)化機(jī)理
⑴固溶強(qiáng)化效應(yīng)
依據(jù)注入原子的種類及其與基材原子直徑比值大小差別，離子注入層的固溶強(qiáng)化機(jī)理有間隙固溶強(qiáng)化與替位固溶強(qiáng)化。
⑵晶粒細(xì)化效應(yīng)
離子注入層的晶粒尺寸較離子注入之前大幅度減少。因此注入層的硬度與強(qiáng)度也將大幅度提高。
⑶晶格損傷效應(yīng)
高能量離子注入金屬表面后，使晶格大量損傷，產(chǎn)生大量空位和高密度位錯。當(dāng)注入的離子是C、N、B等輕元素時，會釘扎位錯產(chǎn)生強(qiáng)化效應(yīng)。
⑷彌散強(qiáng)化效應(yīng)
離子注入會使靶材升溫，特別是N，B，C會與金屬形成g’-Fc4N, e-Fe3N, CrN, TiN等氮化物，Be2B等硼化物和TiC等碳化物，并彌散分布，使基體強(qiáng)化。
⑸壓應(yīng)力效應(yīng)
離子注入能把20~50%的材料加入近表面區(qū)，使表面成為壓縮狀態(tài)。壓縮應(yīng)力能填實表面裂紋，阻礙微粒從表面剝落，從而提高抗磨損及抗疲勞能力。
⒌在模具工業(yè)中的應(yīng)用
⑴提高模具的耐磨性、疲勞強(qiáng)度
機(jī)理：降低摩擦系數(shù)，提高表面的硬度，表面壓應(yīng)力狀態(tài)。
①在Ti-6Al-4V表面注入C、N離子，可使摩擦系數(shù)降低50%。
②在不銹鋼表面注入N離子，可使摩擦系數(shù)從0.8降到0.6，如果注入的是Ti和Ti+N，其摩擦系數(shù)可以降低到0.2~0.4。
③在AISI1018鋼表面注入N+，可使疲勞強(qiáng)度提高200%或更高。
⑵提高模具的耐蝕、抗氧化性能
①表面成分的變化：使電極電位發(fā)生變化。如注入Cr、Mo等元素，在金屬表面形成氧化物薄膜，或者形成不銹鋼成分的亞穩(wěn)態(tài)合金，從而大幅度改善耐蝕性和抗高溫氧化性能。
②表面組織的變化：可以形成濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平衡值的單相固溶體，從而避免腐蝕微電池的形成。注入層甚至可以以非晶態(tài)方式存在，從而大幅度提高材料表面的耐蝕性。
⑶應(yīng)用效果：離子注入應(yīng)用于塑料成型模具、沖壓模具其壽命可延長數(shù)倍。
⒍離子注入新技術(shù)
等離子體浸沒離子注入(Plasma Immersion Ion Implantation，簡稱PIII) 
⑴原理：真空室氣壓維持在10-3 ~ 10-1Pa并產(chǎn)生等離子體，工件上加有1~100 KV的脈沖負(fù)高壓(脈寬為數(shù)毫秒到150微秒，重復(fù)頻率為數(shù)Hz到3kHz)。等離子體中的離子在負(fù)高壓下加速，獲得高能量后被注入到工件表面。
⑵優(yōu)點：離子注入劑量大，可以從零件的各個方位同時注入離子。無死角、可大面積注入，適宜于復(fù)雜形狀。設(shè)備成本低，生產(chǎn)成本低。
⑶缺點：無磁分析器，注入?yún)^(qū)域污染程度增加；缺乏離子注入劑量的原位控制手段。

電子束表面處理
⒈與激光相比→共同點
⑴均為高能束，加熱快
⑵均可→相變硬化
  表面合金化
  表面熔覆
⒉與激光相比→不同點
⑴能量源不同→光子與電子
⑵激光→大氣環(huán)境，方便
  電子→真空，氧化↓，真空室限制
⑶激光→有反射
  電子→易被固體吸收
⑷激光→功率小
  電子→比激光大1-2個數(shù)量級
更多信息
請直接與我公司服務(wù)人員聯(lián)絡(luò)（熱線電話：400-699-1286），以獲得更多的有關(guān)模具鋼材的選擇、應(yīng)用、熱處理及庫存等相關(guān)資料。