電子束和離子束加工

關(guān)于電子束和離子束加工第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)電子束加工

一、電子束加工的基本原理和特點

1、基本原理電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度（當加速電壓為50V時，電子速度可達1.6×105km/s）沖擊到工件表面的極小面積上，在極短的時間(幾分之一微秒)內(nèi)，其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽贡粵_擊部分的工件材料達到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化和氣化，而實現(xiàn)加工的目的。這種利用電子束熱效應(yīng)的加工，稱為電子束熱加工。

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電子束加工的另一種是利用電子束流的非熱效應(yīng)。功率密度較小的電子束流和電子膠相互作用，電能轉(zhuǎn)化為化學能，產(chǎn)生輻射化學或物理效應(yīng)，使電子膠的分子鏈被切斷或重新組合而形成分子量的變化以實現(xiàn)電子束曝光。采用這種方法，可以實現(xiàn)材料表面微槽或其他幾何形狀的刻蝕加工。

第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五特征線寬:100nm

對準精度：15nm定位精度：2nm刻蝕深度：0.5μm由制造運動平臺的

極高準確度保證大型集成電路制造第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五2、電子束加工的特點（1)由于電子束能夠極其微細地聚焦，甚至能聚焦到0.1m,所以加工面積可以很小，是一種精密微細的加工方法。微型機械中的光刻技術(shù)可達到亞微米級寬度。（2）電子束能量密度很高，在極微小束斑上能達到106～109w/cm2，使照射部分的溫度超過材料的熔化和氣化溫度，去除材料主要靠瞬時蒸發(fā)，是一種非接觸式加工。工件不受機械力作用，不產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形。加工材料范圍很廣，對脆性、韌性、導體、非導體及半導體材料都可加工。（3）由于電子束的能量密度高，而且能量利用率可達90%以上，因而加工生產(chǎn)率很高。例如，每秒鐘可以在2.5mm厚的鋼板上鉆50個直徑為0.4mm的孔。厚度為200mm的鋼板，電子束可以4mm/s的速度一次焊透。（4）可以通過磁場或電場對電子束的強度、位置、聚焦等進行直接控制，所以整個加工過程便于實現(xiàn)自動化。其位置精度能精確到0.1m左右，強度和束斑尺寸可達到1%的控制精度。特別是在電子束曝光中，從加工位置找準到加工圖形的掃描，都可實現(xiàn)自動化。在電子束打孔和切割時，可以通過電氣控制加工異形孔，實現(xiàn)曲面弧形切割等。（5)由于電子束加工在真空中進行，因而污染少，加工表面不氧化，特別適用于加工易氧化的金屬及合金材料，以及純度要求極高的半導體材料。（6）電子束加工需要一套專用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價格較貴，因而生產(chǎn)應(yīng)用有一定局限性。第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五二、電子束加工設(shè)備電子束加工設(shè)備主要由電子槍、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源等部分組成。

電子槍是獲得電子束的裝置，包括電子發(fā)射陰極、控制柵極和加速陽極等。陰極經(jīng)電流加熱發(fā)射電子，帶負電荷的電子高速飛向帶高電位的陽極。在飛向陽極的過程中，經(jīng)過加速極加速，又通過電磁透鏡把電子束聚焦成很小的束斑。發(fā)射陰極一般用鎢或鉭制成，在加熱狀態(tài)下發(fā)射大量電子。小功率時用鎢或鉭做成絲狀陰極；大功率時用鉭做成塊狀陰極?？刂茤艠O為中間有孔的圓筒形，其上加以較陰極為負的偏壓，既能控制電子束的強弱，又有初步的聚焦作用。加速陽極通常接地，而陰極為很高的負電壓，所以能驅(qū)使電子加速。

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真空系統(tǒng)是為了保證在電子束加工時維持1.33×10-2～1.33×10-4Pa的真空度，以避免電子與氣體分子之間的碰撞，確保電子高速運動。此外，加工時的金屬蒸汽會影響電子發(fā)射，產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，需要不斷地把加工中產(chǎn)生的金屬蒸汽抽出去。真空系統(tǒng)一般由機械旋轉(zhuǎn)泵和油擴散泵或渦輪分子泵兩級組成，先用機械旋轉(zhuǎn)泵把真空室抽至1.4～0.14Pa，然后由油擴散泵或渦輪分子泵抽至0.014～0.00014Pa的高真空度。電子束加工裝置的控制系統(tǒng)包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流強度控制、工作臺位移控制、束流通斷時間控制、束流偏轉(zhuǎn)控制以及電磁透鏡控制等幾個部分。電子束加工裝置對電源電壓的穩(wěn)定性要求較高，常用穩(wěn)壓設(shè)備，這是因為電子束聚焦以及陰極的發(fā)射強度與電壓波動有密切關(guān)系。第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

三、電子束加工的應(yīng)用電子束加工可用于打孔、切割、蝕刻、焊接、熱處理和曝光加工等。

第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五1、打孔電子束打孔已在航空航天、電子、化纖以及制革等工業(yè)生產(chǎn)中得到實際應(yīng)用，目前最小直徑可達0.001mm左右?？讖皆?.5～0.9mm時，其最大孔深已超過10mm，即孔深徑比大于15：1。在厚度為0.3mm的材料上加工出直徑為0.1mm的孔，其孔徑公差為9m。打孔的速度主要取決于板厚和孔徑，孔的形狀復(fù)雜時還取決于電子束掃描速度（或偏轉(zhuǎn)速度）以及工件的移動速度。通常每秒可加工幾十到幾萬個孔。例如噴氣發(fā)動機套上的冷卻孔，機翼的吸附屏上的孔，不僅孔的密度可以連續(xù)變化，孔數(shù)達數(shù)百萬個，而且有時還可改變孔徑，最宜用電子束高速打孔。高速打孔可在工件運動中進行，例如在0.lmm厚的不銹鋼上加工直徑為0.2mm的孔，速度為每秒3000個孔。

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電子束加工的噴絲頭異型孔，出絲口的窄縫寬度為0.03～0.07mm，長度為0.8Omm，噴絲板厚度為0.6mm。為了使人造纖維具有光澤、松軟有彈性、透氣性好，噴絲頭的異型孔都是特殊形狀的。用電子束切割的復(fù)雜型面，其切口寬度為6～3m，邊緣表面粗糙度可控制在±0.5m。

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在人造革、塑料上用電子束打大量微孔，可使其具有如真皮革那樣的透氣性，而且電子束打孔成本比天然革成本低，可替代天然革。加工時，用一組鎢桿將電子槍產(chǎn)生的單個電子束分割為200條并行細束，使其在一個脈沖內(nèi)同時加工出200個孔，效率非常高。現(xiàn)在生產(chǎn)上已出現(xiàn)了專用塑料打孔機，其速度可達每秒50000個孔，孔徑120～4Om可調(diào)。第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

電子束不僅可以加工各種直的型孔（包括錐孔和斜孔）和型面，而且也可以加工彎孔和曲面。利用電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)的原理，使電子束在工件內(nèi)部偏轉(zhuǎn)，即可加工出斜孔。控制電子速度和磁場強度，即可控制曲率半徑，加工出彎曲的孔。如果同時改變電子束和工件的相對位置，就可進行切割和開槽。離心過濾機、造紙化工過濾設(shè)備中鋼板上的小孔為錐孔(上小下大)，這樣可防止堵塞，并便于反沖清洗。用電子束在1mm厚的不銹鋼板上打直徑為O.13mm的錐孔，每秒可打400個孔，在3mm厚的不銹鋼板上打直徑為1mm的錐形孔，每秒可打20個孔。

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燃燒室混氣板及某些透平葉片需要大量的不同方向的斜孔，使葉片容易散熱，從而提高發(fā)動機的輸出功率。例如，某種葉片需要打斜孔30000個，使用電子束加工能廉價地實現(xiàn)。燃氣輪機上的葉片、混氣板和蜂房消音器等三個重要部件已用電子束打孔代替電火花打孔。

第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五２、焊接電子束焊接是利用電子束作為熱源的一種焊接工藝。當高能量密度的電子束轟擊焊件表面時，使焊件接頭處的金屬熔融，在電子束連續(xù)不斷地轟擊下，形成一個被熔融金屬環(huán)繞著的毛細管狀的熔池。如果焊件按一定速度沿著焊件接縫與電子束作相對移動，則接縫上的熔池由于電子束的離開而重新凝固，使焊件的整個接縫形成一條焊縫。由于電子束的束斑尺寸小，能量密度高，焊接速度快，所以電子束焊接的焊縫深而窄，焊件熱影響區(qū)極小，工件變形小，焊縫的物理性能好。電子束焊接一般不用焊條，焊接過程在真空中進行，因此焊縫化學成分純凈，焊接接頭的強度往往高于母材。

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電子束可焊接的材料范圍很廣，除了適合于普通的碳鋼、合金鋼、不銹鋼外，更有利于焊接高熔點金屬（如鉭、鉬、鎢、鈦等及其合金）和活潑金屬（如鋯、鈦、鈮等），還可焊接異種金屬材料、半導體材料以及陶瓷和石英材料等，例如銅和不銹鋼的焊接，鋼和硬質(zhì)合金的焊接等。由于電子束焊接對焊件的熱影響小、變形小，可以在工件精加工后進行焊接。又由于它能夠?qū)崿F(xiàn)不同種類金屬的焊接，有可能將復(fù)雜的工件分成幾個零件。這些零件可以單獨地使用最合適的材料，采用合適的方法來加工制造，最后利用電子束焊接成一個完整的零部件，從而可以獲得理想的使用性能和顯著的經(jīng)濟效益。

例如，可變后掠翼飛機的中翼盒長達6.7m，壁厚12.7～57mm，鈦合金小零件可以用電子束焊接制成，共70道焊縫，僅此一項工藝就減輕飛機重量270kg。大型渦輪風扇發(fā)動機的鈦合金機匣，壁厚1.8～69.8mm，外徑2.4m，是發(fā)動機中最大、加工最復(fù)雜、成本最高的部件。采用電子束焊接后，節(jié)約了材料和加工工時，成本降低40%。阿波羅登月倉的鈹合金框架和制動引擎中的64個零部件也都采用了電子束焊接。

第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五3、熱處理電子束熱處理是把電子束作為熱源，并適當控制電子束的功率密度，使金屬表面加熱而不熔化，達到熱處理的目的。電子束熱處理的加熱速度和冷卻速度都很高，在相變過程中，奧氏體化時間很短，只有幾分之一秒乃至千分之一秒，奧氏體晶粒來不及長大，從而能獲得一種超細晶粒組織，可使工件獲得用常規(guī)熱處理不能達到的硬度。第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

與激光熱處理相比，電子束的電熱轉(zhuǎn)換效率高達90%，而激光的轉(zhuǎn)換效率只有7～10%。電子束熱處理在真空中進行，可以防止材料氧化，而且電子束設(shè)備的功率可以做得比激光功率大，發(fā)展前景很好。用電子束加熱金屬使之表面熔化后，可在熔化區(qū)內(nèi)加入添加元素，使金屬表面形成一層很薄的新的合金層，從而獲得更好的物理力學性能。其中，鑄鐵的電子束熔化處理可以產(chǎn)生非常細的萊氏體組織，其優(yōu)點是抗滑動磨損性能好。研究表明，鋁、鈦、鎳的各種合金幾乎均可進行添加元素處理，從而使其耐磨性能大大提高。第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五4、電子束曝光電子束曝光是先利用低功率密度的電子束照射稱為電致抗蝕劑的高分子材料，由入射電子與高分子相碰撞，使分子的鏈被切斷或重新聚合而引起分子量的變化，這一步驟也稱為電子束光刻。通常將它作為集成電路、微電子器件以及微型機械元器件的刻蝕前置工序。如果按規(guī)定圖形進行電子束曝光，就會在電致抗蝕劑中留下潛像。然后將它浸入適當?shù)娜軇┲?，則由于分子量不同而溶解度不一樣，就會使?jié)撓耧@影出來。將光刻與離子束刻蝕或蒸鍍工藝結(jié)合，就能在金屬掩模或材料表面上制作出圖形來。

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電子束曝光主要分為兩類：掃描電子束曝光，又稱電子束線曝光；投影電子束曝光，又稱電子束面曝光。線曝光是將聚焦到小于1m的電子束斑在大約0.5～5mm的范圍內(nèi)自動掃描，可曝光出任意形狀的圖形。早期的掃描電子束曝光采用圓形束斑，為提高生產(chǎn)率又研制出方形束斑，其曝光面積是圓形束斑的25倍。后來發(fā)展的可變成形束，其曝光速度比方形束又提高2倍以上。

面曝光是使電子束先通過原版，這種原版是用別的方法制成的比加工目標大幾倍的模板。再以1/5～1/10的比例縮小投影到電致抗蝕劑上進行大規(guī)模集成電路圖形的曝光。它可以在幾毫米見方的硅片上安排十萬個晶體管或類似的元件。第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)離子束加工一、離子束加工的基本原理和特點

1、基本原理離子束加工是利用離子束對材料進行成型或表面改性的加工方法。在真空條件下，將由離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過電場加速，獲得具有一定速度的離子投射到材料表面，產(chǎn)生濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù)萬倍，所以離子束比電子束具有更大的撞擊動能，它是靠微觀的機械撞擊能量來加工的。第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

離子束加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。具有一定動能的離子斜射到工件材料（靶材）表面時，可以將表面的原子撞擊出來，這就是離子的撞擊效應(yīng)和濺射效應(yīng)。如果將工件直接作為離子轟擊的靶材，工件表面就會受到離子刻蝕。如果將工件放置在靶材附近，靶材原子就會濺射到工件表面而被濺射沉積吸附，使工件表面鍍上一層靶材原子的薄膜。如果離子能量足夠大并垂直工件表面撞擊時，離子就會鉆進工件表面，這就是離子的注入效應(yīng)。第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五2、特點（1）加工精度高，易精確控制。離子束可以通過離子光學系統(tǒng)進行聚焦掃描，共聚焦光斑可達1m以內(nèi)，因而可以精確控制尺寸范圍。離子束轟擊材料是逐層去除原子，所以離子刻蝕可以達到毫微米(0.001m)級的加工精度。離子鍍膜可以控制在亞微米級精度，離子注入的深度和濃度也可極精確地控制。（2）污染少。離子束加工在高真空中進行，污染少，特別適合于加工易氧化的金屬、合金及半導體材料。（3）加工應(yīng)力、變形極小。離子束加工是一種原子級或分子級的微細加工，作為一種微觀作用，其宏觀壓力很小，適合于各類材料的加工，而且加工表面質(zhì)量高。第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五二、離子束加工設(shè)備離子束加工設(shè)備與電子束加工設(shè)備相似，包括離子源、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源等四個部分。但對于不同的用途，離子束加工設(shè)備有所不同。

離子源又稱離子槍，用以產(chǎn)生離子束流。其基本工作原理是將待電離氣體注入電離室，然后使氣態(tài)原子與電子發(fā)生碰撞而被電離，從而得到等離子體。等離子體是多種離子的集合體，其中有帶電粒子和不帶電粒子，在宏觀上呈電中性。采用一個相對于等離子體為負電位的電極(吸極)，將離子由等離子體中引出而形成離子束流，而后使其加速射向工件或靶材。對離子源的要求，首先是離子束有較大的有效工作區(qū)，以滿足實際加工的需要。其次，離子源的中性損失要小。因為中性損失是指通向離子源的中性氣體未經(jīng)電離而損失的那部分流量，它將直接給真空系統(tǒng)增加負擔。此外，還要求離子源的放電損失小，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠等。根據(jù)離子束產(chǎn)生的方式和用途不同，離子源有很多型式，常用的有考夫曼型離子源和雙等離子管型離子源。第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五三、離子束加工的應(yīng)用

目前，用于改變零件尺寸和表面物理力學性能的離子束加工技術(shù)主要有利用離子撞擊和濺射效應(yīng)的離子束刻蝕、離子濺射鍍膜和離子鍍，以及利用離子注入效應(yīng)的離子注入。

1、離子束刻蝕加工離子束刻蝕是通過用能量為0.5～5keV的離子轟擊工件，將工件材料原子從工件表面去除的工藝過程，是一個撞擊濺射過程。為了避免入射離子與工件材料發(fā)生化學反應(yīng)，必須用惰性元素的離子。氬氣的原子序數(shù)高，價格便宜，所以通常用氬離子進行轟擊刻蝕。由于離子直徑很?。s十分之一納米），可以認為離子刻蝕的過程是逐個原子剝離，刻蝕的分辨率可達微米級甚至是亞微米級。但刻蝕速度很低，剝離速度大約每秒一層到幾十層原子。因此，離子刻蝕是一種原子尺度的切削加工，又稱離子銑削。第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

材料典型的刻蝕率靶材料刻蝕率（nm.min-1）靶材料刻蝕率（nm.min-1）靶材料刻蝕率（nm.min-1）SiAsGaAgAuPt36260200160120NiAlFeMoTi5455324010CrZrNb203230

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目前，離子束刻蝕在高精度加工、表面拋光、圖形刻蝕、電鏡試樣制備、石英晶體振蕩器以及各種傳感器件的制作等方面應(yīng)用較為廣泛。離子束刻蝕加工可達到很高的分辨率，適于刻蝕精細圖形，實現(xiàn)高精度加工。離子束刻蝕加工小孔的優(yōu)點是孔壁光滑，臨近區(qū)域不產(chǎn)生應(yīng)力和損傷，而且能加工出任意形狀的小孔。離子束刻蝕用于加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上的溝槽，分辨率高、精度高、重復(fù)性好，加工非球面透鏡能達到其他方法不能達到的精度。離子束刻蝕應(yīng)用的另一個方面是圖形刻蝕，如集成電路、聲表面波器件、磁泡器件、光電器件和光集成器件等微電子學器件的亞微米圖形。

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用離子束轟擊已被機械磨光的玻璃時，玻璃表面1m左右被剝離并形成極光滑的表面。用離子束轟擊厚度為0.2mm的玻璃，能改變其折射率分布，使之具有偏光作用。磁泡存貯器件依賴于局部磁疇（即磁泡）來存貯信息。玻莫合金圖形的刻蝕，是磁泡存貯器的關(guān)鍵工藝。離子束刻出的圖形，壁角陡直，線寬和間距皆在1m以下。用離子束刻蝕只要保持入射角的角度，就能得到重復(fù)的壁角。離子束刻蝕玻莫合金時，能刻出1m以下的線條，85°的壁角。目前已研制出線寬為0.2m、深寬比為2：1的磁泡存貯器。離子束刻蝕可用于減薄石英晶體振蕩器和壓電傳感器等材料。減薄石英晶體時，用氬離子能量為500eV、束流密度為0.7mA/cm2、有效束徑為8cm的離子束，35°的離子入射角，可以加工出3.3m厚的石英晶體薄片。用離子束刻蝕減薄月球巖石樣品，從lOm減薄到lOnm。離子束刻蝕還能在10nm厚的Au-Pa膜上刻出8nm的線條。第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五2、離子鍍膜加工離子鍍膜加工包括濺射鍍膜和離子鍍兩種方式。（1）離子濺射鍍膜

離子濺射鍍膜是基于離子濺射效應(yīng)的一種鍍膜工藝，不同的濺射技術(shù)所采用的放電方式是不同的。如直流二極濺射利用直流輝光放電，三極濺射是利用熱陰極支持的輝光放電，而磁控濺射則是利用環(huán)狀磁場控制下的輝光放電。其中，直流二極濺射和三極濺射兩種方式，由于生產(chǎn)率低、等離子體區(qū)不均勻等原因，難以在實際生產(chǎn)中大量應(yīng)用。而磁控濺射具有高速、低溫、低損耗等優(yōu)點，鍍膜速度快，基片溫升小，沒有高能電子轟擊基片所造成的損傷，故其實際應(yīng)用更為廣泛。離子濺射鍍膜工藝適用于合金膜和化合物膜等的鍍制。在各種鍍膜技術(shù)中，濺射沉積最適合于鍍制合金膜，具體方法有三種：多靶濺射、鑲嵌靶濺射和合金靶濺射。這些方法均采用直流濺射，且只適合于導電的靶材。化合物膜通常是指由金屬元素的化合物鍍成薄膜，鍍膜方法包括直流濺射、射頻濺射和反應(yīng)濺射等三種。

第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

用磁控濺射在高速鋼刀具上鍍氮化鈦（TiN）硬質(zhì)膜，可以顯著提高刀具的壽命。由于氮化鈦具有良好的導電性，可以采用直流濺射，直流磁控濺射的鍍膜速率可達300nm/min。鍍膜過程中，氮化鈦膜的色澤逐漸由金屬光澤變成明亮的金黃色。在齒輪的齒面和軸承上可以采用離子濺射鍍制二硫化鉬（MoS2）潤滑膜，其厚度0.2～0.6m，摩擦系數(shù)0.04。濺射時，采用直流濺射或射頻濺射，靶材是用二硫化鉬粉末壓制成形。但為得到晶態(tài)薄膜，必須嚴格控制工藝參數(shù)。離子濺射還可用以制造薄壁零件，其最大特點是不受材料限制，可以制成陶瓷和多元合金的薄壁零件。例如某零件是直徑為15mm的管件，壁厚63.5m，材料為10元合金，其成分為Fe-Ni42%-Cr5.4%-Ti2.4%-Al0.65%-Si0.5%-Mn0.4%-Cu0.05%-C0.02%-S0.008%。先用鋁棒車成芯軸，而后鍍膜。鍍膜后，用氫氧化鈉的水溶液將鋁芯全部溶蝕，即可取下零件。或用不銹鋼芯軸表面加以氧化，濺射成膜后，用噴丸方法或者液態(tài)冷卻方法使之與芯軸脫離。

第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（2）離子鍍離子鍍是在真空蒸鍍和濺射鍍膜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種鍍膜技術(shù)。離子鍍時，工件不僅接受靶材濺射來的原子，還同時接受離子的轟擊。這種離子流的組成可以是離子，也可以是通過能量交換而形成的高能中性離子。這種轟擊使界面和膜層的性質(zhì)發(fā)生某些變化，如膜層對基片的附著力、覆蓋情況、密度以及內(nèi)應(yīng)力等，從而使離子鍍具有許多優(yōu)點。離子鍍膜附著力強、膜層不易脫落。這首先是由于鍍膜前離子以足夠高的動能沖擊基體表面，清洗掉表面的玷污和氧化物，從而提高了工件表面的附著力。其次是鍍膜剛開始時，由工件表面濺射出來的基材原子，有一部分會與工件周圍氣氛中的原子和離子發(fā)生碰撞而返回工件。這些返回工件的原子與鍍膜的膜材原子同時到達工件表面，形成了膜材原子和基材原子的共混膜層。而后，隨膜層的增厚，逐漸過渡到單純由膜材原子構(gòu)成的膜層。混合過渡層的存在，可以減少由于膜材與基材兩者膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，增強了兩者的結(jié)合力，使膜層不易脫落，鍍層組織致密，針孔氣泡少。此外，由于離子鍍的附著性好，使原來在蒸鍍中不能匹配的基片材料和鍍料，可以用離子鍍完成。第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

離子鍍可以得到鎢、鉬、鉭、鈮、鈹以及氧化鋁等的耐熱膜。例如，在不銹鋼上鍍一層氧化鋁，可提高基體在980℃介質(zhì)中的抗熱循環(huán)和抗蝕能力。在適當?shù)幕w上鍍一層ADT-1合金（35%～41%Cr、10%～12%Al、0.25%Y和少量Ni），有良好的抗高溫氧化和抗蝕性能。這種膜可用作航空渦輪葉片型面、榫頭和葉冠等部位的保護層。由于離子鍍所得到的TiN、TaN、TaC、VN等膜層都具有與黃金相似的色澤，但價格只有黃金的1/60，再加上良好的耐磨性和耐蝕性，人們將其作為裝飾層。目前，手表帶、表殼、裝飾品、餐具等金黃色鍍膜裝飾已完全商品化。

第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五3、離子注入加工離子注入是將工件放在離子注入機的真空靶中，在幾十至幾百千伏的電壓下，把所需元素的離子注入工件表面。離子注入工藝比較簡單。它不受熱力學限制，可以注入任何離子，而且注入量可以精確控制。注入的離子固溶于工件材料中，含量可達10%～40%，注入深度可達1m甚至更深。由于離子注入本身是一種非平