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银基体表面注入钛碳离子的研究

李居佳  
【摘要】: 虽然贵金属的物理化学性能都很稳定,但在日常复杂的佩戴、收藏环境,依旧会受到腐蚀和磨损,使其表面变得暗淡,粗糙。 本文在离子注入相关理论的分析基础上,制定了在银基体的首饰表面进行离子注入钛碳的方案。利用离子注入技术在银表面注入钛碳形成表面改性层,并对改性层的形貌、注入元素的分布和相结构分别进行显微照相、X射线荧光光谱、俄歇电子能谱分析,利用电化学极化法测试注入样品的抗腐蚀性能,通过维氏硬度测试层的硬度。 通过显微照相对银基体表面离子注入前后形貌的变化进行观察与分析,从中发现离子注入后的样品表面平滑程度有所提高。比起电镀样品,离子注入受到原基体表面形貌的影响较小,注入层更均匀更平滑。 通过X射线荧光光谱对离子注入后的银成分进行分析,离子注入后的样品光谱与纯银样品的光谱接近,说明离子注入不会干扰正常的贵金属检测。这是因为离子注入后,银基体表面形成了三相合金相。而在电镀样品表面,如果电镀层过厚,会完全覆盖基体材料,影响到鉴定结果。 通过俄歇电子能谱的分析,可以看到,离子注入层银、钛和碳元素的结合紧密,互相渗透,形成了银钛碳三元合金相。而电镀层与基体层之间有明显的分层现象。由此可见,离子注入样品表面的抗剥落性要远优于电镀样品表面。同时,从数据中发现,离子注入后形成的保护层比电镀样品表面的电镀层更厚。 通过电化学分析离子注入样品和电镀样品以及纯银样品的自腐蚀电位与极化曲线,发现离子注入后的样品在人体模拟汗液中的抗腐蚀性要强于未注入样品。 在维氏硬度测试中发现,离子的选择对硬度的提高有着很重要的影响。在根据离子注入的硬度强化机理,选择正确的离子和适当的注入参数的情况下,离子注入对贵金属表面是能够起到很好的提高硬度的作用的。 综上所述,比起传统的电镀技术,离子注入能够更好地提高改善贵金属表层的抗腐蚀抗磨损性能。


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