成果信息

多功能等离子体表面改性装置是哈尔滨工业大学最新研制的新一代表面改性设备，它综合了目前流行的多种利用等离子体方法进行表面改性的先进技术，将磁控溅射离子镀、多弧离子镀及全方位离子注入技术结合在一起，形成一种新型的等离子体基表面改性技术。已获得国家发明专利。该装置可以根据表面工程技术的具体要求，在不破坏真空的情况下单独或同时进行离子镀或离子混合注入，如磁控溅射离子镀、多弧离子镀、全方位离子注入、等离子体化学热处理、高压脉冲辉光放电处理等。利用此装置可获得具有低温（可以小于150℃）、尺寸精度高、结合力好的表面改性工艺，制取诸如单质金属膜如Ti、Cr、Ni、Pt等；化合物膜如TiN、TiC、CrN等；单一元素离子注入如N、C、B等，多种元素同时注入如Ti、N、C等；并可以制取DLC膜、多层膜或梯度膜等。获得的表面改性层既具有普通离子镀的优点，也具有多束混合技术或离子注入等的优点。该装置可以对复杂结构零件、精密零件、传动件、工具、模具、量具等进行批量处理，获得满足表面工程技术要求的耐磨、耐蚀、减摩或梯度要求的表面改性层。 )

背景介绍

材料表面处理技术是目前材料科学的前沿领域，利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层,取代昂贵的整体合金,节约贵金属和战 略材料,从而大幅度降低成本。激光束、电子束、离子束同为高能密度束,由于能量密度高、穿透性强,已广泛应用于金属表面改性,其中压缩电弧等离子束表面处理技术是近年来发展的一种材料表面处理新技术,其特点在于获得高的表面加热、冷却速度或直接把元素注入或熔入材料表面,通过改变材料表面的物理结构或化学组分,使材料的性能得以显著改善和提高。目前,等离子表面处理因其性能的优势和低廉的成本已成为材料科学领域最活跃的研究方向之一。)

应用前景

等离子体技术在材料表面改性中的研究涉及多个学科领域,各项技术所处发展阶段都不尽相同,我国研究工作覆盖面广,但深入的机理研究和等离子体诊断工作较少。从今后的发展方向看,还在以下研究领域加大投入。如：(1)加强等离子体表面改性机理的研究,解决好温度场测定不够精确的问题,从理论上对某些等离子表面处理技术产生残余拉应力和裂纹的机理进行深入研究并提出具体解决方案。 (2)加强对等离子表面处理工艺参数、材料性能以及表面状况等对处理后表面层性能影响的研究,探索最优化工艺参数,发展成熟设备与工艺。 (3)材料在远离平衡的状态下,其微观组织结构的形成、演化机理及规律研究。(4)发展等离子表面处理质量的在线监控技术。)