离子注入表面改性技术.pptx

会计学什么是离子注入
离子注入就是将工件放在离子注入机的真空靶室中，在几十至几百千伏下，把所需元素离子注入工作表面，形成一层在组织和结构上都不同于底材注入层，从而改善材料性能Advantages离子注入过程是一个非平衡过程，高能离子进入靶后不断与原子核及其核外电子碰撞，逐步损失能量，最后停下来。停下来的位置是随机的，大部分不在晶格上，因而没有电活性。DisadvantagesLSS理论——对在非晶靶中注入离子的射程分布的研究核碰撞：能量为E的一个注入离子与靶原子核碰撞，离子能量转移到原子核上，结果将使离子改变运动方向，而靶原子核可能离开原位，成为间隙原子核，或只是能量增加。
电子碰撞：指的是注入离子与靶内白由电子以及束缚电子之间的碰撞。注入离子和靶原子周围电子云通过库仑作用，使离子和电子碰撞失去能量，而束缚电子被激发或电离，自由电子发生移动。

核碰撞：能量为E的一个注入离子与靶原子核碰撞，离子能量转移到原子核上，结果将使离子改变运动方向，而靶原子核可能离开原位，成为间隙原子核，或只是能量增加。电子碰撞离子注入对材料结构的影响
1、大分子链被打断成为活性自由基，自由基之间相互结合生成三维网状交联结构。随着电子阻止能量损失的增加，高分子材料的交联度也相应增加，从而引起高分子材料力学性能的变化。这种力学性能的改变程度依赖于离子注入的种类、离子注入能量以及注入的方式。
2、在离子注入过程中，离子能量传递给晶格，并促使高分子材料表面发生剧烈的结构变化。
3、高分子材料受离子轰击，碳氮、碳氢及碳氧键被打断，表现出新的化学键形成和大分子构成元素的变化。
4、离子注入不只产生断键和交联，而且产生导致新化学键形成的微合金。4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用微观硬度依赖于注入剂量，剂量增加，微观硬度增加。剂量为1×1016ion/cm2时，产生最大微观硬度增加，微观硬度的增加没有出现饱和效应。
这三种聚合物耐磨性非常不同，PC随注入剂量增加耐磨性有较大的减小，对PE-HD耐磨性急剧减小，对PMMA，离子注入后耐磨性增加。Ochsner还发现，材料性质的变化和注入离子的种类无关。
LEE等用5MeV,2.5MeV,0.5MeV的金属和非金属元素B,N,C,Si和Fe单独或同时（同时指用二重或三重离子束）注入KaptonH、TeflonPFA、Tefzel和Mylar。发现注入表面在表面光洁度、硬度、耐磨损方面出现显著的改善。
特别用B,N,C三重离子束注入比没注入的硬度大30多倍，比不锈钢大3倍多。表面光洁度、硬度和耐磨损改进程度依赖于聚合物的种类和注入离子种类及离子是单独注入还是同时注入。熊党生用氧离子分别对尼龙1010进行注入改性．结果发现：几种工艺的O+注入均增强了尼龙1010的耐磨性，提高注入能量比增加注入剂量对增强尼龙1010的耐磨性更有效。
清华大学伞金福等人以三种剂量分别对环氧树脂进行Al、Ti和Fe离子注入处理，采用MM-200型摩擦磨损试验机研究了注入改性层的摩擦学性能。
结果表明：三种离子注入均可使环氧树脂的耐磨性提高，摩擦系数降低；其中Al离子注入对环氧树脂的摩擦学表面改性效果最好；对应于环氧树脂最小磨损体积损失的注入剂量分别为Al离子2×10ions／cm2、Ti离子1×10ions／cm2及Fe离子1×10
ions／cm2。朱福英等人以80keV不同剂量的CHs注入超高分子聚乙烯表面后，测量了其磨损量，发现离子注入后样品表面磨损量均出现不同程度的减少，尤其以1×1015ions／cm2剂量条件为最佳，耐磨性增强47.5倍。
北京师范大学吴瑜光等人对聚酯薄膜(PET)进行Si离子注入研究结果表明，Si离子注入聚合物后，聚合物的共价链断裂，产生断键或交联，在聚酯膜表面形成碳的聚集和硅化物颗粒的沉积，因而明显提高聚酯膜表面硬度和杨氏模量，增强了表面抗磨损特性。（2）导电性的改善
离子注入时由于富碳层的形成，使注入膜的电阻率大幅度的降低，有效地改善高分子材料导电性或表面抗静电性，使高分子材料在光敏材料、光电池等领域获得应用。
离子注入高分子材料的导电机理可以用导电岛模型来解释：在离子注入过程中，注入离子与被注材料分子之间产生碰撞，在材料内部沿离子注入入射路径方向形成许多不连续、不均匀的导电岛。
当注入剂量和能量较低时，注入离子与被注材料分子的碰撞几率较小，形成的导电岛较少；相反导电岛增加，从而电导率得到提高。
郑建邦等人利用低能量的N+对聚苯胺薄膜进行离子注入，结果表明，注入后薄膜的电导率随注入能量和剂量的增加而提高，电导率最大提高了9个数量级，同时存可见光范围的吸收比增强。吴瑜光通过Cu和Ni离子注入聚酯薄膜极大降低了聚酯膜的电阻率，而且注入表面紫外线和红外线吸收特性明显增强。
孙建平等人采用能量为10-35keV，