专利名称：离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法
技术领域：
本发明涉及一种离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法。
背景技术：
自90年代初新型多元玻璃合金体系被发现以来，大块金属玻璃材料取得了很大发展，并成为金属材料领域研究最活跃的学科。这种非晶态合金，是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由于其特殊的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀。这些优越的性能使得非晶态合金在很多领域具有应用潜力。
最近，开发出的一系列稀土基金属玻璃及镁基金属玻璃都具有强的玻璃形成能力，然而共同的弱点就是腐蚀性能较差，这大大限制了其未来的商业应用。目前，主要采用微合金化的方法来提高金属玻璃的腐蚀性能，这种方法往往是以牺牲金属玻璃其本身的玻璃形成能力为代价的，且所用的元素还受到热力学相平衡、固溶度等传统合金化规律的限制。因此，能够发展一种既不牺牲原合金的玻璃形成能力且提高金属玻璃的耐蚀性能的新方法将大大促进金属玻璃合金的发展。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法。通过在非晶合金表面注入Nb，Ta，Cr，W或Mo离子，使非晶合金的腐蚀性能得到改善。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该方法的步骤如下先将大块非晶合金表面抛光后，用酒精清洗，然后放入离子注入机的真空室中，以20-40kV的电压，0.4-0.8mA的束流和剂量为每平方厘米1×1016-1×1017的离子注入到大块非晶合金表面，形成表面耐蚀层。
所述的离子为Nb，Ta，Cr，W或Mo离子。
所述的大块非晶合金为La基金属玻璃合金。
本发明具有的有益效果是采用离子注入技术来提高大块非晶合金的耐腐蚀性能具有如下优点1)不牺牲原大块非晶合金的玻璃形成能力；2)注入层与基底非晶合金没有明显的分界面；3)离子源和基底种类可以任意选择，且离子注入的能量和剂量精确可控；4)被处理的部件一般不易受到处理环境的污染，不会产生机械变形，因而十分适于零件的和产品的最后处理。
图1是制备的La基大块非晶合金及其经过离子注入表面处理后的XRD图及Nb随厚度变化的分布规律；图2是所得到的经离子注入处理后和制备态La基大块非晶合金的腐蚀极化曲线。
具体实施例方式
该实施例采用离子注入法将Nb，Ta，Cr，W或Mo等离子以不同的剂量注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5大块非晶合金表面，形成表面保护层。
实施例1步骤1将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径为5mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用MEVVA源离子注入机以30kV的电压，0.5mA的束流将Nb离子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃表面，注入剂量为1×1016-1×1017Nb/cm2。
步骤5用x射线衍射法表征该大块非晶离子注入处理前后的结构，图1为其x射线衍射图及其Nb元素的深度分布规律。
步骤6用电化学方法获得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃经离子注入前后的腐蚀行为。
图2是所得到的经离子注入处理后和制备态La基大块非晶合金的腐蚀极化曲线。
实施例2步骤1将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径为5mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用MEVVA源离子注入机以20kV的电压，0.6mA的束流将Ta离子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃表面，注入剂量为1×1016-1×1017Ta/cm2。
步骤5用x射线衍射法表征该大块非晶离子注入处理前后的结构。
步骤6用电化学方法获得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃经离子注入前后的腐蚀行为。
实施例3步骤1将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径为5mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用MEVVA源离子注入机以40kV的电压，0.4mA的束流将Cr离子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃表面，注入剂量为1×1016-1×1017Cr/cm2。
步骤5用x射线衍射法表征该大块非晶离子注入处理前后的结构。
步骤6用电化学方法获得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃经离子注入前后的腐蚀行为。
实施例4步骤1将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径为5mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用MEVVA源离子注入机以30kV的电压，0.8mA的束流将Mo离子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃表面，注入剂量为1×1016-1×1017Mo/cm2。
步骤5用x射线衍射法表征该大块非晶离子注入处理前后的结构。
步骤6用电化学方法获得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃经离子注入前后的腐蚀行为。
实施例5步骤1将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径为5mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用MEVVA源离子注入机以30kV的电压，0.5mA的束流将W离子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃表面，注入剂量为1×1016-1×1017W/cm2。
步骤5用x射线衍射法表征该大块非晶离子注入处理前后的结构。
步骤6用电化学方法获得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5块体金属玻璃经离子注入前后的腐蚀行为。
权利要求
1.一种离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法，其特征在于该方法的步骤如下先将大块非晶合金表面抛光后，用酒精清洗，然后放入离子注入机的真空室中，以20-40kV的电压，0.4-0.8mA的束流和剂量为每平方厘米1×1016-1×1017的离子注入到大块非晶合金表面，形成表面耐蚀层。
2.根据权利要求1所述的一种离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法，其特征在于所述的离子为Nb，Ta，Cr，W或Mo离子。
3.根据权利要求1所述的一种离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法，其特征在于所述的大块非晶合金为La基金属玻璃合金。
全文摘要
本发明公开了一种离子注入法提高大块非晶合金的腐蚀性能的方法。先将大块非晶合金表面抛光后，用酒精清洗，然后放入离子注入机的真空室中，以20－40kV的电压，0.4－0.8mA的束流和剂量为每平方厘米1×10
文档编号C23C14/54GK101021004SQ20071006778
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者蒋建中, 姜清奎 申请人:浙江大学