專利名稱：工件鍍層加工的改進(jìn)方法
這項技術(shù)發(fā)明總的說來是關(guān)于，在由第一種材料構(gòu)成的工件上，沉積一層含有第二種材料或其它多種與工件材料的不同的材料。
更確切地說，這項發(fā)明是關(guān)于工件的鍍層的加工方法，包含至少一次緊密結(jié)合的材料的沉積處理階段。
這里的“緊密結(jié)合的材料”，解釋為一種代表著緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)(例如晶體結(jié)構(gòu))因此這樣的定義排除了液體或粉末狀的材料。
再具體地說，這項發(fā)明涉及能夠得到非常高質(zhì)量的鍍層(特別是表面以及與工件的結(jié)合的均勻、一致性)的方法，與其它已知的方法相比，上述方法在應(yīng)用上具有快速、簡便以及成本低的優(yōu)點(diǎn)。
通過一層材料對工件形成覆蓋層具有一些特殊的特點(diǎn)(表面狀態(tài)、機(jī)械硬度、抗氧化性、緊密度、結(jié)合力以及密封性等)，這樣的鍍層在眾多領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用(工具、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等)，存在很多這樣關(guān)于在物體上沉積一層覆蓋層材料的技術(shù)。
化學(xué)氣相沉積(縮略詞命名為CVD)，作為一種傳統(tǒng)鍍層技術(shù)，是用于產(chǎn)生一種化學(xué)反應(yīng)，以使得一種物質(zhì)變?yōu)闅庀?，然后將得到的氣相物質(zhì)凝縮在工件上，最終得到這一物質(zhì)在工件上的沉積。
為了應(yīng)用這一技術(shù)，必須控制溫度和壓力條件，以便達(dá)到物質(zhì)狀態(tài)的改變而沉積在工件上。此外，還存在一些能改進(jìn)沉積以及增加沉積物數(shù)量的真空沉積技術(shù)。
但是通過這些已知的技術(shù)得到的鍍層質(zhì)量受到限制，原因在于覆蓋層材料的分子是直接“沉積”在工件上的。這種鍍層粘附的質(zhì)量一般，不能滿足某些應(yīng)用的要求。
而且，這些技術(shù)不能保證得到的鍍層表面足夠光滑，而這一點(diǎn)正是許多應(yīng)用所要求的(比如出于美學(xué)角度的考慮，或者是出于利用其減少摩擦力的應(yīng)用)。
在此，我們具體強(qiáng)調(diào)得到的鍍層質(zhì)量一方面取決于工件表面原來的狀態(tài)，另一方面取決于沉積方法，實(shí)際上已知的不同沉積方法可以取得截然不同的鍍層質(zhì)量。
為了改進(jìn)這類技術(shù)的性能，存在一種眾所周知的產(chǎn)生低溫等離子體(低于1電子伏特能量的離子)的技術(shù)。
鍍層材料轉(zhuǎn)移到工件上是受控于工件溫度的(這個溫度可以通過熱輻射來增加)，或者是受控于來自用于沉積的等離子體的離子的轟擊(有離子參與的沉積)，以及通過對工件使用例如50-200電子伏特的負(fù)電位的方法促進(jìn)鍍層生成。
為了改進(jìn)鍍層，同樣可以增加工件的溫度以便達(dá)到更好的粘附效果，或者是在沉積過程中使用幾十千電子伏特的補(bǔ)充離子束。這些方法都是利于鍍層材料轉(zhuǎn)移到工件上的補(bǔ)充方法。
在應(yīng)用這些技術(shù)時，等離子體的能量決定了工件表面的溫度，而這個溫度是個重要的因素，因?yàn)檫@個溫度必須足夠高才能使得覆蓋層材料的原子和分子移動并且準(zhǔn)確地和工件合為一體，才能獲得工件與鍍層之間完好的粘附，從而確保覆蓋層的均勻。
同時應(yīng)該避免工件升溫過高而造成工件本身的損壞。
為了中和這兩個對抗的約束條件，必須很慢的完成鍍覆，為的是讓工件能向外散發(fā)一部分接收到的熱量。但是，對于鍍層加工速度的限制就成了從工業(yè)應(yīng)用角度考慮上一個重要的不利因素。
不管怎樣，通過高溫加熱工件的事實(shí)本身就使這項技術(shù)變得難以控制，因?yàn)樗筇厥獾姆罒釘U(kuò)散的方法和工藝。而且，這同樣就限制了能采用該技術(shù)的工件本身的材料范圍。
使用上述技術(shù)的同時還可以使用激光束以提高覆蓋層材料分子在工件上的沉積(這樣的激光在與等離子體共同使用時必須達(dá)到足夠的功率)。
然而這樣的改進(jìn)只能勉強(qiáng)地解決以上提到的不利因素，因?yàn)橥ㄟ^這樣的方法得到的覆蓋層的沉積速度很慢而且鍍層質(zhì)量受限制。
為此，人們發(fā)展各種技術(shù)旨在改進(jìn)得到的鍍層質(zhì)量。所知道的特別有●第一類技術(shù)是中等能量(20-30千電子伏特)離子射線與等離子體結(jié)合使用。這一技術(shù)利用離子射線的能量來促進(jìn)覆蓋層材料在工件上的凝結(jié)，同時確保覆蓋層材料的特殊晶體結(jié)構(gòu)，還能使鍍層均勻分布。
但是使用這類技術(shù)鍍層加工速度慢。
●第二類技術(shù)是，在每次超短脈沖中，表層熔融與覆蓋層材料的融合之后，在用超快速度的冷卻凝固之前(術(shù)語叫“驟冷”現(xiàn)象)，利用高能強(qiáng)度(大于300千電子伏特并結(jié)合1焦耳/cm2流量)離子束對工件的超短脈沖轟擊，從而產(chǎn)生高質(zhì)量的鍍層(鍍層均勻猶如玻璃一樣光滑)，。
然而，可以預(yù)見在工業(yè)領(lǐng)域同樣難應(yīng)用這第二類技術(shù)，因?yàn)樗c前面提到的技術(shù)一樣速度慢(在每次脈沖中，轟擊工件的高能離子比例僅為輻射固體單位面積分子的百萬分之一)。而且，為了能夠達(dá)到理想厚度的鍍層而使用的高能高頻率脈沖的相應(yīng)成本非常高。
我們知道在US 6086726專利文件中提到的一種方法，是在工件鍍層加工步驟中結(jié)合離子束的轟擊。
這份材料顯示的方法只有一個步驟的鍍層加工，而后就用高能離子轟擊。
我們注意到，在這種離子轟擊方法中，離子轟擊能夠?qū)Φ腻儗雍?或工件厚度的產(chǎn)生不同深度影響。
這份專利特別指出●在某些應(yīng)用方式中，以上提到的深度僅為覆蓋層厚度的十分之一，這就表明只有一部分覆蓋層受到了離子的轟擊。
●而在其他一些應(yīng)用方式中，以上提到的深度可能大于覆蓋層厚度。對此，我們可以參照這份專利文件后面的第4欄第47行。
因此，這份材料文件提供的方法好像并沒有包含對控制離子轟擊的條件的描述(特別是沒有對用于轟擊的離子能量級別的條件進(jìn)行限定)以達(dá)到某一確定位置上所產(chǎn)生的確切效果(比如覆蓋層和加了鍍層的工件之間的效果)。
而且，還應(yīng)該注意到這種方法只包含唯一的鍍層覆蓋步驟，沒說到要有連續(xù)的多個覆蓋步驟。
同樣，專利文件WO 99/65038中提出了一種鍍層加工方法，所述方法指出了要重復(fù)操作，包括在工件上不斷地加入粉末狀物質(zhì)，然后通過離子束照射至少使粉末的一種成分熔融而生成合金。
應(yīng)該注意到這種方法沒提到任何鍍層加工的操作，而沉積的粉末并不能與覆蓋層本身材料結(jié)構(gòu)同化，關(guān)于這一點(diǎn)，我們將在關(guān)于發(fā)明的以下描述中看到。
尤其在文件WO 99/65038中提到的方法中，離子轟擊是用來使粉末層產(chǎn)生在此轟擊前根本沒有的與工件材料結(jié)構(gòu)的一致性。
要提出的是，這個發(fā)明應(yīng)是屬于結(jié)構(gòu)緊密的覆蓋層改進(jìn)的發(fā)明。
而專利WO 99/65038中提到的關(guān)于粉末的使用方法與之相反(結(jié)構(gòu)不一致)，與通過離子束照射得到一致結(jié)構(gòu)的辦法也不相同。
最后，US759948專利文件給出了一種鍍層方法，旨在使鍍層表面一致，所述方法利用離子束照射要鍍層的工件表面從而達(dá)到這一效果。
這個辦法僅僅提供了有關(guān)在鍍覆之前的預(yù)備步驟的信息。
還應(yīng)該注意到離子束能量并不匹配來產(chǎn)生表面的熔融。
綜上所述，似乎所有已知的鍍層方法都有其局限性，都不符合其發(fā)明的目的。
我們現(xiàn)在的發(fā)明一個目的在于能克服這些局限性。
發(fā)明的另一個目的在于能產(chǎn)生高質(zhì)量的鍍層，操作簡便且快速并且成本低。
本發(fā)明的另一個目的是旨在由不同的材料構(gòu)成的工件上產(chǎn)生高質(zhì)量的鍍層，并且工件變形、潤濕或軟化溫度很低。
為了達(dá)到這些目的，本發(fā)明的工藝是在含有第一種材料的工件上，覆蓋含有第二種材料的鍍層，這種鍍層加工方法包括至少有一次給定厚度的在工件表面上的鍍層材料的沉積處理過程，在這一過程中利用等離子源與等離子體之間的相互反應(yīng)，其特征在于每一次沉積處理過程后都伴隨著一次在有限時間內(nèi)對工件和沉積的材料層利用適當(dāng)選擇的能量密度的高能量密度的離子轟擊的脈沖照射過程。
這種鍍層加工方法的優(yōu)選而并非局限的方面在於●在離子轟擊脈沖照射過程中所用的離子能量級別的選擇是為了這些離子能夠穿透沉積材料的厚度，而這個沉積處理過程的是先于上面所說的離子轟擊脈沖照射過程，以散發(fā)穿過與上述沉積層緊密相連的部分以后剩余的能量。
●這種鍍層方法包含由沉積過程與離子照射過程組成的重復(fù)過程，●每次離子轟擊脈沖的持續(xù)時間低于微秒，●每次離子轟擊脈沖的持續(xù)時間短于一百納秒，●轟擊離子的能量水平至少在300-500千電子伏，●應(yīng)用于材料沉積過程的等離子體源是一種等離子管，或者是電弧等離子源，●工件材料是一種金屬、一種混合材料或者是塑料材料，●高能量密度的離子要與提供給工件的每平方厘米0.01-5焦耳的能量一致，●高能量密度的離子要與提供給工件的每平方厘米0.1-2焦耳的能量一致，●高能量密度的離子要與提供給工件的每平方厘米1焦耳的能量一致，●鍍層能達(dá)到想要的厚度，●上述提到的厚度為20微米。
其它的方面，通過閱讀以下描述可以更清楚地理解本發(fā)明的目的以及優(yōu)點(diǎn)，同時可以參考唯一的附圖
，該附圖是以圖表的方式解釋此發(fā)明的幾個主要步驟。
參考所述唯一的附圖，首先我們就能看到第一個步驟(步驟1)，工件10暴露于等離子體源20的射線照射下，所述等離子源是等離子管類型或者是強(qiáng)電流(陰極電弧或真空電弧)的電弧發(fā)生源，或者完全另外一種離子源。源20本身處于等離子體內(nèi)部。
實(shí)際上，等離子源20的位置就好像房間的支柱牽制著其周圍的等離子體。一般來講，周圍的等離子體是低能的等離子體。
能源21同樣在圖中的步驟B和B’中得到顯示。
需要提及的是，能源21一般來說可以代表任何高能量密度的離子源。通過“高能量密度離子”這個說法意味著這些離子是流向已經(jīng)有一層覆蓋層的工件，而所述離子擁有足夠的能量越過已經(jīng)沉積的覆蓋層滲入工件。
更確切地說，高能量密度離子必須至少能夠穿透相當(dāng)于覆蓋層1.5倍的厚度。
而且，這些高能量密度離子不但必須如上所述穿過工件，同時還得能將其能量傳遞紿工件材料，為的是讓上述工件材料，從通常25攝氏度的環(huán)境溫度升高到所述工件材料的熔融溫度。
通過閱讀下面的描述將能更好地理解高能量密度離子這個說法的意義。
需要提出的是等離子管源是高強(qiáng)熱弧源，它通過在平板型或圓柱型的電極設(shè)備中同心電極之間的強(qiáng)電流，在預(yù)先充的氣體內(nèi)產(chǎn)生弧光放電，電弧被一種高速轉(zhuǎn)動的裝置穩(wěn)定下來。
在這提到的應(yīng)用，能夠利用平面型等離子管源，其陰極是一個由圓環(huán)型陽極圍繞的平盤，電弧是在某種氣體內(nèi)部形成的，這種氣體可以是惰性氣體也可以是反應(yīng)氣體，上面提到的電弧可以通過轉(zhuǎn)動的磁場進(jìn)行穩(wěn)定。
工件10可以是任何一種要鍍層的工件(工具或其它)，它可以是由從很大范圍內(nèi)所選的材料構(gòu)成，金屬、氧化物、碳化物或氮化物甚至可以是混合材料(包括陶瓷制品)或者塑料。
從而可以看到此項發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以應(yīng)用于眾多種類的工件(甚至是那些有很低熔融溫度的)，而不會由于高溫加熱造成工件本身的熔化或損壞。
事實(shí)上，此發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于工件溫度沒必要增加到超過40攝氏度。
因而更具體地說這項發(fā)明沒必要在鍍層加工前提前給工件加熱。而工件可以隨著高能量密度離子射線的照射逐步升溫，這一點(diǎn)將會在以下文本中詳細(xì)描述。
不管怎么說，加熱時工件的溫度不超過40攝氏度。
鍍層粒子可以是例如TiN或者CrN，但此鍍層加工方法同樣適用于任何覆蓋層粒子。
當(dāng)沉積層11的厚度達(dá)到預(yù)定的數(shù)值(比如說0.5微米)，就象在第二步驟中介紹的一樣，就中斷能源20的供給，從而停止工件上的粒子沉積。
為此能源20的供給可以由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制這個系統(tǒng)可以實(shí)時操控能源的運(yùn)轉(zhuǎn)。
因而1、2步驟就構(gòu)成了對工件材料連續(xù)不斷的沉積處理過程A，使得很快就能得到指示的厚度層。
但這樣得到的沉積其均勻性、與工件粘附程度以及表面狀態(tài)的質(zhì)量都有限(所述層可能含有包括低密度和/或薄板或薄膜區(qū)域的結(jié)構(gòu))。
根據(jù)本發(fā)明，是在繼材料沉積處理過程A之后產(chǎn)生符合步驟3的過程B，在步驟3中將工件10以及覆蓋在其上的層11用輕離子射線進(jìn)行超短脈沖照射(持續(xù)時間通常的小于微秒，比如說是小于100納秒)，離子能至少為300-500千電子伏特，必須確保工件表面熱量值為每平方厘米1焦耳。
正是這種與高能量密度離子一致的輕離子流量構(gòu)成了本發(fā)明的一個重要因素。
具體說，每平方厘米1焦耳的數(shù)值是指出的平均值不管怎樣，受高能量密度離子射線照射的感應(yīng)工件表面表面熱量數(shù)值一般應(yīng)在0.01-5焦耳/平方厘米。
然而，對于大多數(shù)材料來說，這個數(shù)值浮動在每平方厘米0.1-2焦耳之間。而這些數(shù)值依賴于工件材料的性質(zhì)。
具體介紹一下超短脈沖的持續(xù)時間(指出的持續(xù)時間正如上文給出的為100納秒)，這一時間也同樣取決于工件的性質(zhì)?？傊?，這一脈沖時間必須要足夠短以便可以阻止高能量密度離子帶來的熱量逐步、持續(xù)地擴(kuò)散到工件上。
總而言之，選擇的脈沖時間和離子能量的密度級別目的在于使這些離子能夠穿透先于離子轟擊脈沖照射過程之前，已經(jīng)沉積的覆蓋層材料的厚度，同時可以散發(fā)穿過與上述沉積層緊密相連的部分以后剩余的能量。
在這個第二處理過程中所選用的離子能量級別同樣是為了離子能夠穿透層11可以到達(dá)與這一層相鄰工件部分，并且在工件的這部分(厚度值為微米)釋放剩下的能量。
在實(shí)踐中，離子能量級別的選擇是為了離子能夠明顯地穿過層11的整個厚度，在釋放其剩余能量之前，同樣穿過與層11相鄰的工件10的表面部分，其厚度比如可以是微米數(shù)值。
說的更具體些，當(dāng)離子穿過層11時釋放其一部分能量并從而改變了這一層的結(jié)構(gòu)。而剩余的部分離子能量被釋放到了與層11相鄰工件的部分上，以在這個工件的表面部分與層11的材料之間產(chǎn)生合金。
與這一操作相配的離子流動必須足以將位于工件上離子能帶來溫度的范圍區(qū)的材料層升溫到剛好高于層11材料的熔點(diǎn)溫度。B處理過程也是結(jié)構(gòu)改變的過程。
正如步驟4中介紹的，A、B兩處理過程得到工件10的鍍層是由兩層構(gòu)成上層111是在B處理過程中經(jīng)過離子轟擊的層11結(jié)構(gòu)改變而來，以及在層111和工件10之間更薄的中間合金層12。
中間合金層12是由較低水平的層11和工件相鄰部分的熔融物構(gòu)成的，同時確保工件和其鍍層強(qiáng)烈地粘附。
離子轟擊的超短脈沖一但完成，由于在這些部分產(chǎn)生的非常高的溫度梯度(由離子能量產(chǎn)生的熱量就沒有時間擴(kuò)散到工件內(nèi)部)，中間層12和層111急速冶卻(以每秒109-1010度的速度冶卻)。
這種“驟冷”型的快速冷卻●可以產(chǎn)生改良區(qū)域12的再凝固，對于整體(工件+鍍層)來說提供更強(qiáng)的粘附。
●可以有利于層111的結(jié)構(gòu)改變和硬化，正因?yàn)槿绱藢?11才有粒度很細(xì)的無定型結(jié)構(gòu)，而其微觀結(jié)構(gòu)包含納米結(jié)晶和亞穩(wěn)定層，并且其結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)質(zhì)量都很高，絕對可以與本文前言中提到要達(dá)到的質(zhì)量相媲美。
超短脈沖過程中，工件10和覆蓋層11都在離子射線的照射下(納秒數(shù)值)，短暫的脈沖時間使得●防止對工件的加熱，溫度保持在40攝氏度范圍內(nèi)。這一點(diǎn)非常有利，因?yàn)樗惯@項發(fā)明可以應(yīng)用于多種多樣的材料的工件。
●不會延遲整個方法的總進(jìn)程，而這一加工的施行速度是由材料沉積的處理過程A的持續(xù)時間決定的。
因此，可以看到A和B兩處理層的結(jié)合能產(chǎn)生高品質(zhì)的鍍層，也就是說其密度、均勻性、與工件的粘附、表面狀態(tài)以及有效厚度質(zhì)量都很高，而且操作簡單(沒有對工件的加熱)、快捷。
而且，我們的發(fā)明能夠應(yīng)用于更大范圍材料的工件，這一點(diǎn)與大多數(shù)現(xiàn)存鍍層方法不同。
此外，通過多次重復(fù)材料沉積的處理過程A’直到滿足要求，這項發(fā)明能夠得到更厚的鍍層厚度，在這樣的重復(fù)中，步驟4里的工件10、過渡層12以及上層111再次被等離子源20照射，以形成在層111上的新的沉積13(步驟5)。
當(dāng)新的層13達(dá)到預(yù)定厚度(比如是0.5微米)，再次通過離子轟擊的超短脈沖對工件10以及其覆蓋層進(jìn)行照射，這一步驟6中包含脈沖照射過程B’。
在此，相應(yīng)的離子能量選擇是為了這些用于轟擊的離子在B’處理過程中能穿過層13，可以到達(dá)覆蓋層13和其工件111的中間部分，同時產(chǎn)生熔融以及層13和層111之間合金的出現(xiàn)(早在A’沉積處理過程層中就應(yīng)該注意控制沉積層13的厚度足夠小以便用于轟擊的離子可以穿過這一層)。
從而可以使層13改變結(jié)構(gòu)、硬化，達(dá)到在鍍層上高質(zhì)量的固定。
盡管在B和B’處理過程中用于轟擊的離子相應(yīng)的表面能量數(shù)值僅為每平方厘米1-2焦耳，這一能量被釋放到最后一層覆蓋層和最后的工件之間的部分，這個中間部分的厚度僅為1-2微米，但這足以符合每立方厘米104焦耳的單位體積能量轉(zhuǎn)移率，并足以產(chǎn)生熔融(不同于己知的那些“離子滲透”技術(shù)的操作)。
從而在步驟7中得到一個覆蓋有高質(zhì)量鍍層131的工件，同樣還能交替重復(fù)材料沉積處理過程與離子轟擊處理過程使得層131的厚度達(dá)到想要的數(shù)值。
在此情況下，每次材料沉積處理和結(jié)構(gòu)改變處理的結(jié)合都能增加鍍層的整體厚度，同樣也能在已經(jīng)完成的的鍍層上使新的覆蓋層硬化、固定。
在此，對于材料沉積處理過程的時間來說，結(jié)構(gòu)改變處理和冷卻交替持續(xù)的時間可以忽略不計，以致B和B’處理過程中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變不降低我們這個發(fā)明方法進(jìn)行的速度，而這個速度是由A和A’沉積處理過程決定的。
通過這種方法，本發(fā)明同樣決定了鍍層的總體速度可能為每分鐘0.5微米，這一點(diǎn)完全可以被工業(yè)應(yīng)用所接受。
與已知的有普通能量離子轟擊參與的鍍層技術(shù)相比，此項發(fā)明速度更快，而且能在鍍層與工件之間產(chǎn)生合金，這一點(diǎn)大大地提高了整體質(zhì)量和粘附性。
而且還能注意到，與專利US 6086726中介紹的技術(shù)種類相比，我們的發(fā)明能夠得到更厚的鍍層表面，上述技術(shù)能達(dá)到的鍍層厚度僅為幾微米(而這項技術(shù)能得到的鍍層厚度為20微米或更多)。
在特定條件下實(shí)現(xiàn)的材料沉積與離子轟擊的交替重復(fù)最終可以得到優(yōu)質(zhì)的鍍層以及理想的厚度。
結(jié)構(gòu)緊密材料的沉積處理過程能快速地沉積滿足質(zhì)量要求的鍍層材料。
所述沉積的結(jié)構(gòu)改變處理過程，是通過正確選擇的適當(dāng)能量級別的離子實(shí)現(xiàn)很短、很強(qiáng)的離子轟擊脈沖。
為了離子剛好能夠穿過新覆蓋層的平均厚度而對其轟擊能量進(jìn)行的選擇提供了最大的功效，特別是有關(guān)于新覆蓋層與已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)的固化。
而且，對照射在鍍層和基質(zhì)上離子束的能量密度的選擇足以使被離子束穿過的部分熔化，但同時保持此能量密度低于使這一區(qū)域的材料汽化所需能量密度。
帶到上述部分上的能量同樣可以產(chǎn)生局部材料的快速熔融。
這一熔融材料，它包含新的覆蓋層以及基質(zhì)的表層，一旦離子轟擊脈沖完成就會有快速淬火和固化的現(xiàn)象發(fā)生。
此淬火可以造成納米結(jié)晶結(jié)構(gòu)和亞穩(wěn)定合金的形成，而且達(dá)到鍍層與基質(zhì)之間的強(qiáng)力粘附。
如上所述，重復(fù)這兩種處理過程，可以在最初的基質(zhì)上一層接一層地進(jìn)行鍍層加工，最終得到理想的鍍層厚度。
根據(jù)能量離子束產(chǎn)生的熔融效果，每個連續(xù)的覆蓋層都可以與其下面緊挨著的那層表面熔融。
最后所有連續(xù)的鍍層都熔在一起，在最初的基質(zhì)上形成相同的也是唯一的覆蓋層。
除此以外，此發(fā)明的辦法應(yīng)用簡單(特別是工件的溫度不超過40攝氏度，這就不需要任何特殊的保護(hù)或隔熱的措施)，所以很容易應(yīng)用于生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種涂覆工件(10)的方法，包括在含有第一種材料的工件(10)上，覆蓋含第二種材料的鍍層，它包括至少一次將具有一定厚度的、與工件表面材料形成緊密結(jié)構(gòu)的材料(11、13)進(jìn)行沉積的處理過程(A、A’、)，這一過程是利用等離子源與等離子體之間的相互反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于每一沉積處理過程(A、A’)之后都伴隨著處理過程(B、B’)，在所述處理過程(B、B’)中將工件和材料層(11、13)在處于所選擇的能量密度級別下的高能量密度離子轟擊的脈沖照射下暴露一段有限的時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，用于過程(B、B’)中離子轟擊脈沖照射的離子能量級別的選擇是為了這些離子能夠穿透先于上述離子轟擊脈沖照射過程(B、B’)的，在(A、A’)過程中沉積的材料的厚度，以散發(fā)穿過與上述沉積層緊密相連的部分以后剩余的能量。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述方法包括沉積處理過程(A、A’)與利用離子轟擊照射處理過程(B、B’)結(jié)合的重復(fù)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，，其特征在于每次離子轟擊脈沖的時間都低于微秒。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的方法，其特征在于每次離子轟擊脈沖的時間都低于一百納秒。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于轟擊離子的能量至少在300-500千電子伏。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，其特征是應(yīng)用于材料沉積處理過程的離子體源(20)是一種等離子管，或者是電弧等離子源。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于工件材料是一種金屬、一種混合材料或者是塑料材料。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于高能量密度離子要與提供給工件的每平方厘米0.01-5焦耳的能量一致。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述鍍層具有想要的厚度。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述厚度為20微米。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種鍍層加工方法，這種鍍層加工方法是在含有第一種材料的工件(10)上，覆蓋含第二種材料的鍍層，它包括至少一次將具有一定厚度的、用來與工件表面材料形成緊密結(jié)構(gòu)的材料(11、13)進(jìn)行沉積處理的過程(A、A’)，這一過程是利用等離子源與等離子體之間的相互反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。其特征在于每一沉積處理過程(A、A’)之后都伴隨著處理過程(B、B’)，在所述處理過程(B、B’)中將工件和材料層(11、13)在處于所選擇的能量密度級別的高能量密度離子轟擊的脈沖照射下暴露一段有限的時間。
文檔編號C23C16/56GK1610765SQ02826377
公開日2005年4月27日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者P·舒瓦 申請人:Eppra公司