专利名称：铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料表面离子注入与沉积复合强化处理方法。
背景技术：
铝或铝合金由于质量轻、比强度高，被广泛的应用于航空、航天、汽车及微电子等工业领域，但对铝或铝合金表面的要求也越来越高，由于铝或铝合金表面硬度低，耐磨损性能差，所以需要表面强化处理来改善其表面性能。类金刚石碳膜(DLC)具有硬度高、摩擦系数低、导热性好、化学稳定性好等优异性能，沉积面积大，膜面光滑平整，是材料表面改性的理想涂层材料。但是由于铝和铝合金与类金刚石碳膜(DLC)性能和成分的差异导致直接在铝或铝合金表面形成的类金刚石碳膜(DLC)与基体之间的残余应力大、结合力和承载能力差，类金刚石碳膜(DLC)在高速重载条件下耐磨损性能低，易从铝或铝合金基体上剥落。
发明内容
本发明的目的是为了解决类金刚石碳膜(DLC)与铝或铝合金基体之间残余应力大、结合力和承载能力差，类金刚石碳膜在高速重载条件下耐磨损性能低，易从铝或铝合金基体上剥落的问题，而提供的一种铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法。铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法按以下步骤在进行(一)铝或铝合金在纯度均≥99.9％的丙酮和乙醇的溶液中依次进行超声清洗；(二)铝或铝合金进行氩等离子体溅射清洗，氩气气体流量为50～80sccm，工作气压为2.0×10-1～8.0×10-1Pa，偏压幅值为4～8kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，脉冲频率为50～100Hz，射频功率300～600W，处理时间为20～30min；(三)对铝或铝合金进行钛离子注入，钛等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，钛离子注入工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，主弧电压为40～80V，主弧脉冲宽度为100～1000μs，偏压脉冲宽度比主弧脉冲宽度大100～200μs，偏压幅值为20～30kV，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，处理时间为0.5～2.0h；(四)PIIID法沉积Ti沉积层钛等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，Ti沉积工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，处理时间为1.0～2.0h；(五)PIIID法沉积TiN沉积层N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(六)PIIID法沉积Ti(CN)沉积层C等离子体和N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(七)PIIID法沉积TiC沉积层C等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(八)合成类金刚石碳膜，类金刚石碳膜由纯度为90％～99.999％的石墨通过阴极磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～2ms，处理时间为1.0～10.0h，即得到表面有多层梯度膜的铝或铝合金；其中步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度1.0×10-4～4.0×10-3Pa。本发明的多层梯度膜由内到外依次由钛离子注入层、Ti沉积层、TiN沉积层、Ti(CN)沉积层、TiC沉积层和类金刚石碳膜组成。本发明中多层梯度膜上的类金刚石碳膜在重载条件下的磨损寿命比铝或铝合金表面直接形成、相同厚度的单层类金刚石碳膜提高10倍以上，摩擦系数低于0.1(球盘磨损试验的试验条件对磨件材料为Si3N4，载荷为500g，转速为200r/min)。
本发明在铝或铝合金基体表面首先进行Ti离子注入，形成钛铝互混层，提高了多层梯度膜与铝或铝合金基体的结合力；而后由PIIID法沉积的Ti、TiN、Ti(CN)、TiC多层梯度沉积层与外层的DLC形成了成分和性能上的梯度结构，减小了外层DLC与铝或铝合金基体在成分和性能上的差异，从而缓释了残余应力，提高了多层梯度膜与铝或铝合金基体的结合力。多层梯度沉积层具有很强的承载能力，使经过强化处理的铝或铝合金基体在高速重载的情况下仍具有良好的耐磨损性能，同时也提高了铝或铝合金基体表面及亚表面的硬度和承载能力。本发明采用了等离子体浸没离子注入与沉积(Plasma Immersion IonImplantation and Deposition，PIIID，或称全方位离子注入与沉积)法，此方法是直接将待处理工件浸泡在等离子体中，然后在工件上施加主弧脉冲和偏压脉冲实现工件表面的离子注入与沉积强化处理；此技术方法克服了传统束线离子注入和离子束增强沉积技术的直射性限制，又由于高能离子的轰击使得所沉积的膜层具有优异的致密性和结合力。采用PIIID方法能够在形状复杂的零件表面获得具有高结合力和优良表面性能的强化层，并可实现零件的批量处理，在表面强化领域具有广泛的应用前景。
图1是对铝基体表面直接形成的单层DLC进行划痕试验后的光学显微镜观察图，图2是对本发明中铝基体表面多层梯度膜进行划痕试验后的光学显微镜观察图。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法按以下步骤在进行(一)铝或铝合金在纯度均≥99.9％的丙酮和乙醇的溶液中依次进行超声清洗；(二)铝或铝合金进行氩等离子体溅射清洗，氩气气体流量为50～80sccm，工作气压为2.0×10-1～8.0×10-1Pa，偏压幅值为4～8kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，脉冲频率为50～100Hz，射频功率300～600W，处理时间为20～30min；(三)对铝或铝合金进行钛离子注入，钛等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，钛离子注入工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，主弧电压为40～80V，主弧脉冲宽度为100～1000μs，偏压脉冲宽度比主弧脉冲宽度大100～200μs，偏压幅值为20～30kV，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，处理时间为0.5～2.0h；(四)PIIID法沉积Ti沉积层钛等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，Ti沉积工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，处理时间为1.0～2.0h；(五)PIIID法沉积TiN沉积层N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(六)PIIID法沉积Ti(CN)沉积层C等离子体和N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(七)PIIID法沉积TiC沉积层C等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(八)合成类金刚石碳膜，类金刚石碳膜由纯度为90％～99.999％的石墨通过阴极磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～2ms，处理时间为1.0～10.0h，即得到表面有多层梯度膜的铝或铝合金；其中步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度1.0×10-4～4.0×10-3Pa。
本实施方式步骤(二)中的氩等离子体由真空室内的射频天线产生，步骤(二)可除去基体表面的杂质。
进行划痕对比试验，在铝基体表面直接形成的单层DLC和在由本实施方式合成(基体为铝)的多层梯度膜上同样进行加载速率为20N/min，最大载荷为60N，划痕速度为2mm/min的划痕过程。通过光学显微镜观察，图1中划痕两侧的膜层与基体发生了脱离，形成了褶皱，而且在划痕内部，起始阶段膜层便发生了脱离；图2中划痕两侧基本没有发生变形及膜层剥落现象，而且在划痕过程中，划痕内仍保留了膜层，只发生了层间剥落。试验结果说明单层DLC与基体间残余应力大，膜与基体的结合力差；本实施方式合成的多层梯度膜与基体有非常好的结合性能。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中两次超声清洗的时间均为8～15min。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是N等离子体由通入真空室的氮气生成。其它与实施方式一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是C等离子体由在室温下为气态的碳氢化合物生成。其它与实施方式一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四的不同点是碳氢化合物为甲烷、乙烯或乙炔。其它与实施方式四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四的不同点是碳氢化合物为乙炔。其它与实施方式四相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一的不同点是铝合金为铝铜合金、铝镁合金、铝硅合金、铝锰合金、铝镁硅合金或铝锌镁铜合金。其它与实施方式一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度2.0×10-4～3.0×10-3Pa。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(三)中工作气压为3.0×10-2～5.0×10-2Pa，主弧电压为50～70V，主弧脉冲宽度为200～900μs，偏压脉冲宽度比主弧脉冲宽度大100～200μs，偏压幅值为22～28kV，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，处理时间为1.0～1.5h。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中工作气压为3.0×10-2～5.0×10-2Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.5～2.5ms，处理时间为1.2～1.8h。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(五)中工作气压为3.0×10-1～5.0×10-1Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.5～2.5ms，射频功率400～500W，处理时间为2.0～7.0h。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(六)中工作气压为3.0×10-1～5.0×10-1Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.5～2.5ms，射频功率400～500W，处理时间为2.0～7.0h。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(七)中工作气压为3.0×10-1～5.0×10-1Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.5～2.5ms，射频功率400～500W，处理时间为2.0～7.0h。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(八)中工作气压为3.0×10-2～5.0×10-2Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.2～1.8ms，处理时间为2.0～9.0h。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)中氩气气体流量为55～75sccm，工作气压为3.0×10-1～7.0×10-1Pa，偏压幅值为5～7kV，偏压脉冲宽度为25～55μs，脉冲频率为60～90Hz，射频功率400～500W，处理时间为21～29min。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度3.0×10-4～2.0×10-3Pa。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
十七本实施方式LY12铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理(一)LY12铝合金在纯度均为99.99％的丙酮和乙醇的溶液中依次进行10min超声清洗；(二)LY12铝合金进行氩等离子体溅射清洗，氩气气体流量为50sccm，工作气压为6.0×10-1Pa，偏压幅值为6kV，偏压脉冲宽度为60μs，脉冲频率为100Hz，射频功率500W，处理时间为30min；(三)对LY12铝合金基体进行钛离子注入，钛等离子体由纯度为99％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，钛离子注入工作气压为4.0×10-2Pa，主弧电压为70V，主弧脉冲宽度为200μs，偏压脉冲宽度为300μs，偏压幅值为20kV，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50Hz，处理时间为0.5；(四)PIIID法沉积Ti沉积层钛等离子体由纯度为99％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，Ti沉积工作气压为4.0×10-2Pa，偏压幅值为10kV，偏压脉冲宽度为60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50Hz，主弧电压为60V，主弧脉宽为2ms，处理时间为1.0h；(五)PIIID法沉积TiN沉积层N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为99％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为4.0×10-1Pa，偏压幅值为10kV，偏压脉冲宽度为60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50Hz，主弧电压为50V，主弧脉宽为3ms，射频功率500W，处理时间为1.0h；(六)PIIID法沉积Ti(CN)沉积层C等离子体和N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为99％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为4.0×10-1Pa，偏压幅值为10kV，偏压脉冲宽度为60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50Hz，主弧电压为50V，主弧脉宽为3ms，射频功率500W，处理时间为1.0h；(七)PIIID法沉积TiC沉积层C等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为99％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为4.0×10-1Pa，偏压幅值为10kV，偏压脉冲宽度为60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50Hz，主弧电压为50V，主弧脉宽为3ms，射频功率500W，处理时间为1.0h；(八)合成类金刚石碳膜，类金刚石碳膜由纯度为99％的石墨通过阴极磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为4.0×10-2Pa，偏压幅值为20kV，偏压脉冲宽度为60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为100Hz，主弧电压为70V，主弧脉宽为1ms，处理时间为2h，即得到表面有多层梯度膜的LY12铝合金；其中步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度1.0×10-3Pa；步骤(六)和(七)中的C等离子体由C2H2气体产生。
本实施方式LY12铝合金基体上的形成的复合强化多层梯度膜在500g的重载条件下进行球盘磨损试验。本实施方式LY12铝合金基体上的形成的复合强化层耐磨损转数＞60000转，摩擦系数低于0.1。
权利要求
1.铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法按以下步骤在进行(一)铝或铝合金在纯度均≥99.9％的丙酮和乙醇的溶液中依次进行超声清洗；(二)铝或铝合金进行氩等离子体溅射清洗，氩气气体流量为50～80sccm，工作气压为2.0×10-1～8.0×10-1Pa，偏压幅值为4～8kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，脉冲频率为50～100Hz，射频功率300～600W，处理时间为20～30min；(三)对铝或铝合金进行钛离子注入，钛等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，钛离子注入工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，主弧电压为40～80V，主弧脉冲宽度为100～1000μs，偏压脉冲宽度比主弧脉冲宽度大100～200μs，偏压幅值为20～30kV，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，处理时间为0.5～2.0h；(四)PIIID法沉积Ti沉积层钛等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，Ti沉积工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，处理时间为1.0～2.0h；(五)PIIID法沉积TiN沉积层N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(六)PIIID法沉积Ti(CN)沉积层C等离子体和N等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(七)PIIID法沉积TiC沉积层C等离子体由射频源产生，Ti等离子体由纯度为90％～99.999％的钛作为阴极的磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-1～6.0×10-1Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～3ms，射频功率300～600W，处理时间为1.0～8.0h；(八)合成类金刚石碳膜，类金刚石碳膜由纯度为90％～99.999％的石墨通过阴极磁过滤脉冲阴极弧源产生，工作气压为2.0×10-2～6.0×10-2Pa，偏压幅值为10～20kV，偏压脉冲宽度为20～60μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为50～100Hz，主弧电压为40～80V，主弧脉宽为1～2ms，处理时间为1.0～10.0h，即得到表面有多层梯度膜的铝或铝合金；其中步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度1.0×10-4～4.0×10-3Pa。
2.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于步骤(一)中两次超声清洗的时间均为8～15min。
3.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于N等离子体由通入真空室的氮气生成。
4.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于C等离子体由在室温下为气态的碳氢化合物生成。
5.根据权利要求4所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于碳氢化合物为甲烷、乙烯或乙炔。
6.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于铝合金为铝铜合金、铝镁合金、铝硅合金、铝锰合金、铝镁硅合金或铝锌镁铜合金。
7.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于步骤(二)至步骤(八)在真空室内进行，真空室本底真空度2.0×10-4～3.0×10-3Pa。
8.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于步骤(三)中工作气压为3.0×10-2～5.0×10-2Pa，主弧电压为50～70V，主弧脉冲宽度为200～900μs，偏压脉冲宽度比主弧脉冲宽度大100～200μs，偏压幅值为22～28kV，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，处理时间为1.0～1.5h。
9.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于步骤(四)中工作气压为3.0×10-2～5.0×10-2Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.5～2.5ms，处理时间为1.2～1.8h。
10.根据权利要求1所述的铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，其特征在于步骤(五)中工作气压为3.0×10-1～5.0×10-1Pa，偏压幅值为12～18kV，偏压脉冲宽度为30～50μs，偏压脉冲频率与主弧脉冲频率相同为60～90Hz，主弧电压为50～70V，主弧脉宽为1.5～2.5ms，射频功率400～500W，处理时间为2.0～7.0h。
全文摘要
铝或铝合金基体表面离子注入与沉积复合强化处理方法，它涉及一种金属材料表面离子注入与沉积复合强化处理方法。它解决了类金刚石碳膜与铝或铝合金基体间残余应力大、结合力和承载能力差，DLC在高速重载条件下耐磨损性能低，易从铝或铝合金基体上剥落的问题。合成方法按以下步骤进行(一)铝或铝合金超声清洗；(二)铝或铝合金氩离子溅射清洗；(三)钛离子注入；(四)PIIID法沉积Ti；(五)PIIID法沉积TiN；(六)PIIID法沉积Ti(CN)；(七)PIIID法沉积TiC；(八)合成类金刚石碳膜，即得到表面有多层梯度膜的铝或铝合金；步骤(二)至(八)在真空室内进行。本发明中多层梯度膜上的DLC的磨损寿命比相同厚度的单层DLC提高10倍以上，摩擦系数低于0.1。
文档编号C23C14/16GK1858296SQ20061001013
公开日2006年11月8日 申请日期2006年6月8日 优先权日2006年6月8日
发明者王宇航, 王浪平, 王小峰, 汤宝寅 申请人:哈尔滨工业大学