双辉光离子渗金属

离子渗金属
离子渗金属原理：离子渗金属是在低真空炉体中，利用辉光放电即低温等离子体轰击的方法，使工件表面渗入金属元素。

渗钛：采用双层辉光离子渗金属技术对纯铜进行了渗钛处理。

用配有能谱仪的扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜对合金层的显微组织形貌、钛含量分布、相组成及相结构类型进行了观察与测定，对合金层的形成机理进行了探讨，并对其性能进行了对比测定。

结果表明：渗钛层由合金层和扩散层组成，合金层主要由TiCu+(Cu)固溶体+TiCu4构成,TiCu4为D1a型有序相,TiCu为B2型有序相，扩散层为(Cu)固溶体。

渗钛处理后纯铜的表面得到显著强化.。

铝合金表面处理的方法及应用对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。

因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。

目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。

本文分类论述了铝及其合金材料表面处理的主要方法。

1·化学转化膜处理金属表面处理工业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。

换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。

1.1阳极氧化法铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。

阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。

当成膜速度大于溶解速度时,膜才得以形成和成长。

通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。

氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。

1.1.1硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。

常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。

改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。

氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。

摘要双层辉光（以下简称双辉）等离子表面合金化是具有我国独立知识产权，居世界领先水平的高技术，是表面工程技术的重要分支之一。

该技术是在离子氮化的基础上发展起来的，它较好地解决了提供欲渗活性金属原子方面的问题，将仅能进行非金属元素渗入的离子氮化技术拓宽成为能进行所有金属元素、非金属元素渗入的等离子渗金属技术，开创了等离子表面冶金的新领域。

普通碳钢进行双辉等离子低温表面渗镀铬，提高其耐磨性、耐腐蚀性、抗高温氧化性，从而提高产品性能，降低产品成本，延长产品寿命，提高产品的市场竞争能力，用其代替昂贵的合金材料，从而节约资源，减少消耗，推进可持续发展。

双辉等离子表面合金化技术与其它表面改性技术相比具有许多显著的优点，具有很大应用前途的实用技术，加速其实用化进程，将有利于产业化的推广。

由于渗铬前氮化能促进铬在铁中的扩散、渗铬后进行氮化有强化作用，故本课题研究不同氮化工艺对碳钢离子渗铬的影响，旨在改善低温渗铬的条件，提高渗层的以及整体工件的性能。

实验表明：（1）渗铬＋氮化与氮化＋渗铬＋氮化工艺，能大幅度提高碳钢表面硬度，表面强化层硬度可达HV750；（2）渗铬＋氮化表面强化层组织是由白亮层（ε相）＋氮化层＋基体组成，组织致密，与基体结合紧密；氮化＋渗铬＋渗氮的渗层厚度较渗铬＋氮化的渗层厚度要深；（3）在水砂纸2000＃砂粒度为6μm的磨粒磨损情况下，渗铬＋氮化的试样在整个磨损过程的失重曲线的斜率最小，就是说其的耐磨性最好。

关键词:双辉等离子渗金属；Q235钢；渗铬；渗氮；工艺AbstractDouble glow discharge plasma surface alloying process is plasma surface modification technology,which was invented by Chinese scholars have their own intellectual property rights.This technology was developed on the ion nitriding,it was better to provide wishes to solve the infiltration activity of metal atoms,will be only for non-metallic elements into the ion nitriding technology can be widened for all metal elements,non-metallic elements such as the infiltration of Metal Ion technology,creating a plasma surface metallurgy new areas.Of ordinary carbon steel double glow discharge Plasma Surface chromium plating to enhance the wear resistance, corrosion resistance, high temperature oxidation resistance and improve its product performance, reducing the cost of products to extend the lifespan of products, improving product competitiveness in the market. Replace it with expensive alloy materials to saving resources, reducing consumption and promoting sustainable development. Double glow discharge plasma surface alloying technology compared with the other surface modification technology ,it has many significant advantages ，it has the practical technologies’great of application, speed up the process of actually used, there will be conducive to the promotion of industrialization.Nitriding before the chromizing can promote the spread of the Chromium in the iron , nitriding can play a role in strengthening after chromizing, so the subject studys of the different c nitriding process’ effect in the ordinary carbon steel double glow discharge Plasma Surface chromium, the aimed to improving the conditions of the chromizing in the low temperature ,to improving the layer and the overall performance of the workpiece. Experiments show that:(1) The chromizing and nitriding’s and the second nitrid ing’s process, can greatly improve the carbon steel surface hardness ,and the hardness of the Strengthen surface layer is HV750;(2)The c hromizing and nitriding’s surface infiltration of the organization is composed of the white layer (ε phase) and the nitride layerand the Matrix. The organization is dense, and work closely with the matrix.The Layer thickness of the second nitriding is abysmal of the chromizing and nitriding’s(3) With the 2000 water of sandpaper (the Size is 6 μ m)of abrasive wear ,the weightlessness of the curve of the slope of the ch romizing and nitriding’s sample is smallest ,so its wearability is better .Key words: double glow discharge plasma surface alloying process; Q235steel; chromizing; nitriding; process目录引言 (1)1 资料综述 (2)1.1渗铬的国内外研究状况 (2)1.2渗铬的工业应用 (2)1.2.1抗腐蚀的应用 (2)1.2.2抗磨损的应用 (2)1.2.3抗高温氧化及高温腐蚀的应用 (3)1.3等离子渗金属技术 (3)1.3.1等离子体 (3)1.3.2离子氮化原理 (4)1.3.3辉光放电现象 (5)1.4双辉等离子渗金属技术 (7)1.4.1双辉等离子渗铬技术概况 (7)1.4.2 双辉等离子渗铬技术的物理过程 (8)1.4.3 双辉等离子渗铬特点 (8)1.5低温渗镀铬理论基础 (9)1.5.1. 铁材料渗铬的金属学理论基础 (9)1.5.2渗铬的表面改性理论基础 (11)1.6双辉等离子渗铬原理 (11)2 课题的提出 (13)2.1课题的提出 (13)2.2课题的研究内容 (13)2.3.课题的研究意义 (13)2.4技术路线 (13)2.5实施方案 (14)2.6课题的可行性分析 (14)3.试验工艺流程 (15)3.1材料的选择 (15)3.2工艺步骤 (15)3.2.1渗铬的工艺步骤 (15)3.2.2组织性能检测的工艺步骤 (15)4 实验结果与分析 (18)4.1渗层的显微硬度 (18)4.2渗层的显微组织 (19)4.3渗层相结构 (22)4.4摩擦磨损性能 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)引言进入到20世纪，通过各种物理、化学机械或复合的方法，在材料表面制备涂层、薄膜或进行表面改性已发展为比较成熟、系统的工程技术并得到广泛应用，特别是近二三十年来，世界各国特别是先进工业国对表面技术提出更高、更特殊的要求：需要适应多种工作环境，尤其是十分恶劣的环境；具有较长的使用寿命，比以往的材料要更加耐磨损，耐腐蚀，耐高温氧化等等。

请回答以下问题：题目：（1）在离子注入工艺中,有一道工艺是”沟道器件轻掺杂源(漏)区”,其目的是减小电场峰植和热电子效应!请详尽解释其原理!题目：（2）在电极形成或布线工艺中,用到金属Ti,请详尽说明金属Ti的特性、金属Ti 的相关工艺、以及金属Ti在电路中的作用!题目：（3）在化学气相淀积反应中低压会带来什么好处?题目：（4）在光刻胶工艺中要进行，软烘，曝光后烘焙和坚膜烘焙，请详细说明这三步工艺的目的和条件。

题目：（5）请对Si（以一种刻蚀气体为例）和SiO2（以一种刻蚀气体为例）刻蚀工艺进行描述，并给出主要的化学反应方程式。

（每题20分，满分100分）（1）在离子注入工艺中,有一道工艺是”沟道器件轻掺杂源(漏)区”,其目的是减小电场峰植和热电子效应!请详尽解释其原理!答：轻掺杂漏区（LDD）注入用于定义MOS晶体管的源漏区。

这种区域通常被称为源漏扩展区。

注入使LDD杂质位于栅下紧贴沟道区边缘，为源漏区提供杂质浓度梯度。

LDD在沟道边缘的界面区域产生复杂的横向和纵向杂质剖面。

nMOS和pMOS的LDD 注入需用两次不同的光刻和注入。

在源漏区浅结形成的同时MOSFET的栅也被注入。

LDD结构用栅作为掩膜中低剂量注入形成（n-或p-注入），随后是大剂量的源漏注入（n+或p+注入）。

源漏注入用栅氧化物侧墙作为掩膜。

如果没有形成LDD，在正常的晶体管工作时会在结和沟道区之间形成高电场。

电子在从源区向漏区移动的过程中（对n沟道器件）将受此高电场加速成为高能电子，它碰撞产生电子—空穴对。

热电子从电场获得能量，造成电性能上的问题，如被栅氧化层陷阱捕获，影响器件的阀值电压控制。

随着栅氧厚度、结深、沟道长度的减小,漏端最大电场强度增大,热载流子效应的影响变大,它对器件的寿命、可靠性等有很大影响。

通过分析我们可以看到：LDD结构通过两条途径来抑制热载流子效应：弱化漏端电场和使得漏端最大电场离开栅极。

增大注入剂量对于提高电流驱动能力有好处,但在剂量达到约132⨯以后,驱动电流的增加110cm-就显得困难。

青岛滨海学院实验中心介绍科技引领时代，能力决定未来！实验教学在培养人才过程中举足轻重，实验中心是为滨海学院的学子提供实验研究的地方，也是专业实用人才培养的孵化地。

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目前，该实验中心共有实验室40个，实验室面积3600多平方米，总投资3000多万元，有专职实验教师6人，兼职实验教师15人。

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第一部分：工科基础实验室简介工科基础实验中心，是我院五大实验中心之一。

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