離子注入是利用小型低能離子加速器,將需要注入元素的原子,在加速器的離子源中電離成離子,然后通過離子加速器的高壓電場將其加速,使它們形成具有數萬乃至數百萬電子伏能量的高速離子束流,再經磁分析器提純hou8,離子束強行打入置于靶室中的模具工件表面,注入工件固體材料的表層,以引起模具表面注入層中微觀結構和宏觀性能的變化。整個注入系統處于1.33×10-4Pa的真空中,以保證離子束在規定的路線前行時不與其他元素的原子發生碰撞。
離子注入材料表面改性與物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、激光表面改性、離子滲氮和各種滲鍍等改性技術標膠有許多特有的優勢,理論上所有穩定元素都可注入材料中,能保持工件的原有尺寸精度和表面粗糙度,不影響基體硬度。這些有點對高精密工模具是十分難得的。
① 離子注入在真空狀態下進行,注入層很薄,不改變工件的尺寸和表面粗糙度值,能保持精密工具的精度,不需要對零件進行再加工和熱處理,特別適用于精密模具、成形刀具等高精度要求的工具。
② 注入層沒有突變界面,從而解決了許多涂層技術中存在的結合力問題和線脹系數不匹配問題,特別適用于存在疲勞、對剝離敏感的模具。
③ 注入過程不需要加熱,處理溫度接近常溫,不會引起基體軟化而降低性能,從而導致精密零件變形。而加熱是形成高溫滲層的必要條件,有使零件變形的趨向。
④ 離子注入可以降低摩擦因數,減小模具的黏著磨損,使其表面光滑,顯著提高模具的壽命(一般可提高1.4倍)。
⑤ 使用過的模具可以在次進行離子注入,延長模具使用壽命。
⑥ 應用范圍廣泛,理論上離子種類可以任意選擇,注入元素不必符合熱力學平衡,可以達到很高的注入濃度;基體材料幾乎不受限制?梢愿鶕ぞ叩牟煌C理方便地選擇不同的注入元素。
⑦ 采用電信號操作,可以精確控制注入的能量和劑量,易于獲得注入元素所需的深度分布,即注入的深度和濃度。工藝可控性好,重復性好,便于實現自動化控制。
⑧ 成品率高,可以達到100%;耗材少,耗能少,無污染,是典型的環保技術。
當然離子注入也有不足之處,表現在:工件尺寸較;投資成本高;注入處理深度淺;只能處理直射到的部位;某些元素的離子源需專門制備;要求在真空中處理。