述评：金属等离子体浸没离子植入和沉积

金属等离子体浸没离子植入和沉积（ＭｅＰＩＩＩＤ）是一项将阴极电弧沉积和等离子体浸没离子植入结合起来的混合工艺。本文评述了由真空电弧产生的金属等离子体的性能，并讨论了ＭｅＰＩＩＩＤ的结果。描述了各种类型的ＭｅＰＩＩＩＤ，并将它们与表面改性的传统方法如离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）作了比较。由于使用了各种离子粒种和能量，ＭｅＰＩＩＩＤ是一项非常通用的方法。在一种极端情况下。

锆等离子体浸没离子注入增强聚醚醚酮材料的细胞相容性

目的使用等离子体浸没离子注入技术(PIII)将锆离子注入到聚醚醚酮(PEEK)材料中,并初步评价该材料与人牙龈成纤维细胞(HGFs)的生物相容性。方法将经过PIII改性的PEEK试件作为改性组,未经改性的试件作为对照组,然后与HGFs在体外共培养,扫描电镜观察试件表面形貌,显微镜下对HGFs的细胞形态进行分析,CCK-8检测细胞增殖率以评价材料的生物相容性。结果PIII注入锆离子可在PEEK材料表面成功构建改性层。在培养4 h后,2组试件表面上均有HGFs铺展,且改性组试件表面细胞铺展更开,细胞形态更长,出现的伪足更多。在培养3 d、5 d、7 d后,改性组表面细胞吸光度值较对照组增高,差异有统计学差异(P<0.05)。结论锆等离子体浸没离子注入可在PEEK材料表面成功改性,材料表面的氧化锆纳米结构能够促进HGFs的黏附、增殖,有利于软组织黏附。

等离子体浸没N+注入对豌豆胚芽细胞的诱变效应

报道了等离子体浸没N+ 注入豌豆种子后 ,引起M1 胚芽细胞畸变效应。初步研究结果表明 :此种方法能抑制纺锤体形成 ,诱发胚芽细胞核畸变和染色体畸变。提出等离子体浸没离子注入可以作为一种经济、有效的诱变育种方法。

等离子体浸没离子注入与沉积合成TiN薄膜的滚动接触疲劳寿命和机械性能

采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIII&D)技术在AISI 52100轴承钢表面合成了高硬耐磨的TiN薄膜.膜层元素分布、化学组成和表面形貌分别用XRD,XPS表征.合成薄膜前后试样的滚动接触疲劳寿命和摩擦磨损性能分别由球棒疲劳磨损试验机和球-盘磨损试验机测定;疲劳破坏后的微观形貌通过SEM观察;薄膜力学性能经纳米压痕和纳米划痕实验评价.结果表明,TiN膜中还含有少量的TiO_2和Ti,N,O的化台物.在优化条件下,TiN膜层致密均匀,与基体结合良好,纳米硬度和弹性模量分别达到25和350 GPa;最低摩擦系数由基体的0.92下降到0.2.被处理薄膜试件在90%置信区间下的最大L_(10),L_(50),L_a和(?)寿命较基体分别提高了约4.5,1.8,1.3和1.2倍,疲劳寿命的分散性得到了显著改善.

等离子体浸没离子注入及表面强化工艺的进展

等离子体浸没离子注入 (PIII)消除了传统束线离子注入 (IBII)固有的视线限制 ,是一种更适合于处理复杂形状工件的手段 .近十年来 ,PIII及其工业应用在国内外得到了迅速发展 .然而 ,随着PIII的研究与开发的深入 ,发现仍有若干重要的物理与技术问题 ,诸如浅的注入层、离子注入不均匀性、气体 (氮 )等离子体的有限应用范围等等 ,阻碍了PIII工业应用的发展 .目前 ,这些问题已成为国内外学者关注的焦点 .我实验室近年来在注入过程鞘层动力学的计算机理论模拟、离子注入剂量不均匀性改善、圆筒内表面注入研究、新型长射程阴极弧金属等离子体源研制、气体及金属等离子体的综合性表面改性工艺研究、以及低能高温PIII新工艺研究等方面进行了研究工作 .

表面凹陷对等离子体浸没离子注入均匀性的影响

利用二维流体模型和数值计算方法模拟了等离子体浸没离子注入 (PⅢ )中 ,具有圆弧凹槽的平面靶周围的鞘层扩展情况 ,计算了鞘层扩展过程中的电势分布、离子速度和离子密度变化 ,获得了沿靶表面的离子入射角度和注入剂量的分布情况 ,为等离子体浸没离子注入处理复杂形状靶提供了理论基础。

等离子体浸没离子注入的二维元胞粒子法计算机模拟与剂量分布研究

采用二维元胞粒子模型(PIC),模拟了一个完整脉冲时段内,等离子体浸没离子注入平板靶的过程。重点研究了等离子体鞘层的时空演化规律,以及入射离子流密度、入射离子角度与能量的分布,由此得到了注入离子剂量在靶表面的分布。模型结果表明:等离子体鞘层的扩展先快后慢,且形状由椭圆柱形向圆柱形演化,对靶的保形性逐渐变差;注入离子剂量在靶表面的分布不均匀,在边角附近出现峰值;同时,在得到的入射离子信息基础上,对注入离子在改性层中的浓度深度分布研究表明,在靶的不同位置注入的离子在改性层中的浓度深度分布有显著差别,在靶边角处,注入离子的保留剂量很低,投影射程浅,浓度深度分布展宽较窄。

9Cr18轴承钢表面不同等离子体浸没离子注入强化处理技术研究

采用不同的等离子体浸没离子注入 (PIII)工艺在 9Cr18轴承钢表面进行了气体、金属、金属加气体的离子注入和碳化钛 (TiC)、类金刚石 (DLC)薄膜的等离子体浸没离子注入与沉积 (PIIID)。对处理后的试样进行了X射线光电子能谱 (XPS)、X射线衍射 (XRD)、俄歇电子能谱 (AES)和拉曼光谱 (Raman)分析 ;测试了处理前后试样的显微硬度、磨痕宽度和摩擦系数。结果表明 :处理后试样表面均形成了不同的改性层 ,且改性层中化学组成和各元素的浓度 深度分布随处理工艺的不同而变化 ;处理后试样的显微硬度都有较大提高 ,最大增幅达 77.7% ;表面摩擦系数由 0 .8下降到0 .16 ;磨痕宽度减少了 2 3倍 ;与PIII工艺相比 ,相同参数下 ,PIIID处理后的试样表面综合性能更加优异。

9Cr18轴承钢氮等离子体浸没离子注入表面改性工艺及机理的研究

采用不同的等离子体浸没离子注入工艺对９Ｃｒ１８ 轴承钢进行了氮离子注入，结果发现，不同条件下的氮离子注入均能显著提高９Ｃｒ１８ 钢表面的显微硬度和耐磨性，同时耐腐蚀性也明显改善． 实验分析结果表明，氮离子注入后试样表面形成了大量的氮化物相，它们在改善材料表面特性中起到了关键的作用．

等离子体浸没离子注入豌豆种子的表面形态研究

用等离子体浸没离子注入设备对食荚青豌种子进行了氩离子注入。卢瑟福背散射方法证实了经这种离子注入后,的确有一定数量的氩离子进入了食荚青豌种子,并发现注入种子的氩离子的相对浓度与注入的时间有关。用扫描电子显微镜对经过注入和未经注入离子的食荚青豌种子的表面形态进行了研究,发现等离子体浸没氩离子注入对种子有刻蚀作用。本文还探讨了这种注入方式引起种子细胞损伤的机制。

等离子体浸没式离子注入沉积技术及应用

等离子体浸没式离子注入沉积是近年来迅速发展的一种材料表面改性新技术,其基本原理是,作为靶的工件外表面全部浸没在低气压、高密度的均匀等离子体中,工件上施加频率为数百赫兹、数千至数万伏高压负脉冲偏压。它克服了传统方法所具有的薄膜沉积或离子注入存在方向性的固有缺陷,因此在复杂形状的三维工件表面改性工艺与技术上表现出无与伦比的优越性。该技术可以有多种工作模式,在离子注入前、注入期间或注入后进行原位清洗、刻蚀或薄膜沉积。作为应用实例,本文给出在复杂形状构件上合成均匀类金刚石或纳米金刚石薄膜的实验结果,最后指出等离子体浸没式离子注入沉积技术的发展趋势和工业化应用尚需解决的问题。