專利名稱：離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法。
背景技術：
自90年代初新型多元玻璃合金體系被發(fā)現(xiàn)以來，大塊金屬玻璃材料取得了很大發(fā)展，并成為金屬材料領域研究最活躍的學科。這種非晶態(tài)合金，是組成原子排列不呈周期性和對稱性的一類新型合金材料。由于其特殊的微觀結構，致使它們具有優(yōu)越的力學、物理、化學及磁性能，如高強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕。這些優(yōu)越的性能使得非晶態(tài)合金在很多領域具有應用潛力。
最近，開發(fā)出的一系列稀土基金屬玻璃及鎂基金屬玻璃都具有強的玻璃形成能力，然而共同的弱點就是腐蝕性能較差，這大大限制了其未來的商業(yè)應用。目前，主要采用微合金化的方法來提高金屬玻璃的腐蝕性能，這種方法往往是以犧牲金屬玻璃其本身的玻璃形成能力為代價的，且所用的元素還受到熱力學相平衡、固溶度等傳統(tǒng)合金化規(guī)律的限制。因此，能夠發(fā)展一種既不犧牲原合金的玻璃形成能力且提高金屬玻璃的耐蝕性能的新方法將大大促進金屬玻璃合金的發(fā)展。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法。通過在非晶合金表面注入Nb，Ta，Cr，W或Mo離子，使非晶合金的腐蝕性能得到改善。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是該方法的步驟如下先將大塊非晶合金表面拋光后，用酒精清洗，然后放入離子注入機的真空室中，以20-40kV的電壓，0.4-0.8mA的束流和劑量為每平方厘米1×1016-1×1017的離子注入到大塊非晶合金表面，形成表面耐蝕層。
所述的離子為Nb，Ta，Cr，W或Mo離子。
所述的大塊非晶合金為La基金屬玻璃合金。
本發(fā)明具有的有益效果是采用離子注入技術來提高大塊非晶合金的耐腐蝕性能具有如下優(yōu)點1)不犧牲原大塊非晶合金的玻璃形成能力；2)注入層與基底非晶合金沒有明顯的分界面；3)離子源和基底種類可以任意選擇，且離子注入的能量和劑量精確可控；4)被處理的部件一般不易受到處理環(huán)境的污染，不會產生機械變形，因而十分適于零件的和產品的最后處理。


圖1是制備的La基大塊非晶合金及其經過離子注入表面處理后的XRD圖及Nb隨厚度變化的分布規(guī)律；圖2是所得到的經離子注入處理后和制備態(tài)La基大塊非晶合金的腐蝕極化曲線。
具體實施例方式
該實施例采用離子注入法將Nb，Ta，Cr，W或Mo等離子以不同的劑量注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5大塊非晶合金表面，形成表面保護層。
實施例1步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑為5mm的水冷銅模中。制得大塊非晶合金。
步驟4用MEVVA源離子注入機以30kV的電壓，0.5mA的束流將Nb離子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃表面，注入劑量為1×1016-1×1017Nb/cm2。
步驟5用x射線衍射法表征該大塊非晶離子注入處理前后的結構，圖1為其x射線衍射圖及其Nb元素的深度分布規(guī)律。
步驟6用電化學方法獲得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃經離子注入前后的腐蝕行為。
圖2是所得到的經離子注入處理后和制備態(tài)La基大塊非晶合金的腐蝕極化曲線。
實施例2步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑為5mm的水冷銅模中。制得大塊非晶合金。
步驟4用MEVVA源離子注入機以20kV的電壓，0.6mA的束流將Ta離子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃表面，注入劑量為1×1016-1×1017Ta/cm2。
步驟5用x射線衍射法表征該大塊非晶離子注入處理前后的結構。
步驟6用電化學方法獲得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃經離子注入前后的腐蝕行為。
實施例3步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑為5mm的水冷銅模中。制得大塊非晶合金。
步驟4用MEVVA源離子注入機以40kV的電壓，0.4mA的束流將Cr離子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃表面，注入劑量為1×1016-1×1017Cr/cm2。
步驟5用x射線衍射法表征該大塊非晶離子注入處理前后的結構。
步驟6用電化學方法獲得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃經離子注入前后的腐蝕行為。
實施例4步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑為5mm的水冷銅模中。制得大塊非晶合金。
步驟4用MEVVA源離子注入機以30kV的電壓，0.8mA的束流將Mo離子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃表面，注入劑量為1×1016-1×1017Mo/cm2。
步驟5用x射線衍射法表征該大塊非晶離子注入處理前后的結構。
步驟6用電化學方法獲得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃經離子注入前后的腐蝕行為。
實施例5步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑為5mm的水冷銅模中。制得大塊非晶合金。
步驟4用MEVVA源離子注入機以30kV的電壓，0.5mA的束流將W離子注入到La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃表面，注入劑量為1×1016-1×1017W/cm2。
步驟5用x射線衍射法表征該大塊非晶離子注入處理前后的結構。
步驟6用電化學方法獲得La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5塊體金屬玻璃經離子注入前后的腐蝕行為。
權利要求
1.一種離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法，其特征在于該方法的步驟如下先將大塊非晶合金表面拋光后，用酒精清洗，然后放入離子注入機的真空室中，以20-40kV的電壓，0.4-0.8mA的束流和劑量為每平方厘米1×1016-1×1017的離子注入到大塊非晶合金表面，形成表面耐蝕層。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法，其特征在于所述的離子為Nb，Ta，Cr，W或Mo離子。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法，其特征在于所述的大塊非晶合金為La基金屬玻璃合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子注入法提高大塊非晶合金的腐蝕性能的方法。先將大塊非晶合金表面拋光后，用酒精清洗，然后放入離子注入機的真空室中，以20－40kV的電壓，0.4－0.8mA的束流和劑量為每平方厘米1×10
文檔編號C23C14/54GK101021004SQ20071006778
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權日2007年3月26日
發(fā)明者蔣建中, 姜清奎 申請人:浙江大學