·624· 北京科技大学学报 2002年第6期 85 84 83 82 81 900 950 1000 1050 VNV 图3源极电压与渗层合金元素总量的关系 图1渗层的微观组织SEM照片 Fig.3 Source voltage effect on the total content of Ni,Cr, Fig.1 Microstructure of the surface alloying layer Mo and Cu 120 28 80 26 且 24 40 22 20 18 20 40 60 80100 900 950 1000 1050 28/(e) VIV 图2渗层X射线衍射结果 图4源极电压与渗层厚度的关系 Fig.2 XRD spectra of surface alloying layers Fig.4 Source voltage effeet on the layer depth 逐渐增加.由于离子轰击的能量与放电电压有 形 关，源极电压升高，源极位降增大，处于源极位 降区的边缘的Ar离子向源极表面运动过程中， 40 获得的能量越大.而且，源极电流也有所增加， 源极输出的功率密度比和溅射系数增加，因而 20 源极表面提供的活性金属粒子增加，有利于工 件表面形成高的浓度梯度和渗层厚度.另外，从 0 源极电压对渗层表面各个合金元素含量的影响 900 9501000 1050 来看，随着源极电压升高，溅射系数较大的Ni, V/V Cr,Cu三种合金元素在渗层表面的浓度变化不 图5源极电压与渗层表面各合金元素含量的关系 大，但对溅射系数较低的Mo在渗层表面的浓 Fig.5 Source voltage effect on the alloy element contents 度有一定的增加（见图5）.由于Hastelloy C-2000 表面含量的变化又有不同，Ni,Cr,Cu三种合金 合金中，Mo元素的含量较高，溅射系数又明显 元素略有下降，而Mo元素含量有一定增加. 小于Ni,Cr,Cu三种元素，因此提高源极电压，对 在不等电位空心阴极离子渗金属中，工件 提高表面合金浓度和厚度，以及得到类似 电压起到诱导电流放大的作用，能增强A对表 C-2000合金成分的表面合金渗层有利. 面轰击，加热和增加工件表面缺陷以有利于合 金元素在表面的扩散.但是工件电压的升高不 (2)工件电压对渗层表面合金元素和厚度的 利于渗层表面保持较高的合金含量和厚度.这 影响.工件电压对渗层表面合金元素总量、渗层 是因为工件电压使工件表面也存在一定的溅 厚度和各个元素的影响如图6~8所示.结果表 射，可将从源极表面溅射沉积到工件表面的合 明：随着工件电压的逐渐升高，渗层表面的合金 金元素再次戏射回源极表面和等离子区.同时 浓度和厚度逐渐下降.而各个合金元素在渗层 工件电压的升高还能造成渗层表面成分离析现一 6 2 4 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 02 年 第 6 期 4 气J Z 0ēXR 求、 。九, 七惫芝曰 +泌ō z 淤 图 1 渗层 的微观组织 S E M 照片 F i g . 1 M ic or s t r u e t u r e o f t h e s u r af e e a l l o y i n g 肠 y e r 12 0 厂一 — 一 —一 一 - — 一 — 一门 81 卜 才 , } 1 1 9 00 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 V /V 图 3 源极 电压 与渗层合 金元素 总 t 的关 系 F i g . 3 S o u cr e v ol at ge e月陇e t o n ht e t o t a l c o n et n t o f N i , C’r M o a n d C u 0 2 6 呀月 2 ù, 日沈 2 、弋 2 0 1 8 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 2 0/ ( o ) 图 2 渗 层 X 射线衍 射结 果 F ig · 2 X R D s P e e t r a o f s u afr e e a l fo y i o g l a y e r s 9 0 0 95 0 1 00 0 1 0 5 0 F IV 图 4 源极 电压 与渗层 厚度 的关 系 F ig · 4 S o u cr e vo alt ge e月兔e t o n t h e l a拌 r d e P t h 42 00 飞次, 芝叭。沁 。ó叭 公汪乏 逐渐增加 . 由于离子轰击 的能量与放 电电压有 关 , 源 极 电压升 高 , 源极位 降增 大 , 处于源极位 降 区的 边缘的 户J 离子 向源极表 面运动过程 中 , 获得 的能量越 大 . 而且 , 源极 电流也有所增 加 , 源 极输 出的 功率密度 比和 溅射 系数增加 , 因 而 源 极表 面提供 的活性金属粒子增加 , 有利于工 件表面形成高的浓 度梯度 和渗层厚度 . 另外 , 从 源 极 电压对渗层表 面各个合金元素含量 的影 响 来看 , 随着 源极 电压升高 , 溅射 系数较 大的 N i, C,r C u 三种合金元素在渗层 表面的浓度变化不 大 , 但对溅射系数较低 的 M o 在渗层表 面的浓 度有一定 的增加 (见 图 5 ) . 由于 H a st e ll叮 e 佗 0 0 0 合金 中 , M o 元 素的含量较高 , 溅射系数又 明显 小于 N i, C,r C u 三种元 素 , 因此提高源极 电压 , 对 提 高 表 面 合 金 浓 度 和 厚 度 , 以 及 得 到 类 似 C一 0 0 0 合金成分 的表 面合 金渗层有利 . . . 一 一」 . _ 二 口- - ~ — 一 一 . 一 N i 一 . 一 C r 一` 一 M O 一 一 , 一 C u 卜 一一 州 一一一一一一 - 一一 一汤 卜 ) ’ { (2 )工件 电压对渗层 表面合金元素和厚度 的 影 响 . 工件 电压对渗层表面合金元素总量 、 渗层 厚度 和各个元 素的影响如 图 6一 8 所示 . 结果表 明 : 随着工件 电压 的逐渐升高 , 渗层表面的合金 浓度 和厚度逐 渐下降 . 而各个 合金元素在渗层 9 0 0 9 50 1 0 00 1 0 5 0 犷ZV 图 5 源极 电压与 渗层 表面各 合金 元素含 t 的 关 系 F ig · 5 S o u cr e v o lt a g e e fe e t o n t h e a lo y e le m e n t c o n t e n t s 表 面含 量的变化又有不 同 , iN , C r, C u 三 种合 金 元 素略有下降 , 而 M O 元素含量 有一定增加 . 在不 等电位空 心 阴极离子渗 金属 中 , 工 件 电压起 到诱导 电流放大 的作用 , 能增 强 A r 」 对 表 面轰击 , 加热 和增加 工件表面缺陷 以有利 于合 金元 素在表面 的扩散 . 但是工件 电压 的升 高不 利 于渗层 表面保持较高 的合金 含量和 厚度 . 这 是 因为工 件 电压 使 工件 表面 也存 在一定 的溅 射 , 可 将从源极表 面溅射沉积到工件表 面的合 金元素再次溅射 回 源极表 面和 等离子 区 . 同时 工件 电压 的升高还能造成渗层表面成分离析现