采用離子注入法對金屬表面改性專利技術綜述

趙亮 于慧澤

摘要：離子注入技術屬原子級表面加工技術，其具備改性效果明顯、效率高、可控性和可操作性強、無污染等優點，在金屬材料、半導體器件、醫用抗菌等眾多領域應用廣泛。本文分析了采用離子注入法對金屬表面改性的國內外專利申請文獻，分析了該領域的專利申請量，歸納出申請人國別和應用領域分布，同時對該領域未來發展趨勢進行了預測。

關鍵詞：離子注入；金屬；表面改性；核心專利

中圖分類號：TG174.44 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）24-0052-03

Patent Overview of Metal Surface Modification by Ion Implantation

ZHAO Liang YU Huize

（Patent Examination Cooperation Tianjin Center of the Patent Office，State Intellectual Property Office， Tianjin 300304）

Abstract： Ion implantation technology is atomic level surface processing technology， which has the advantages of obvious modification effect， high efficiency， controllability and operability， and no pollution. It is widely used in many fields such as metal materials， semiconductor devices， and medical antibacterial. This article analyzed the domestic and foreign patent application literatures that use ion implantation to modify metal surfaces， analyzed the number of patent applications in this field， summarized the distribution of applicant country and application fields ， and predicted the future development trend of the field.

Key words： ion implantation；metal；surface modification；core patent

1 概述

離子注入是20世紀70年代初逐漸發展起來的一種表面改性方法，其是將某些元素的原子電離成離子，在幾萬至幾十萬伏的高壓電場中予以加速形成高能離子束，高速轟擊并注入基體表面，從而獲得具有特殊物理、化學、力學性能表層的表面改性技術。注入過程是一個非平衡過程，注入元素選擇不受冶金學的限制，注入的濃度也不受平衡相圖的約束，可以將任何元素注入任何材料基體中，且由于注入離子與基體之間沒有界面，所以不存在注入層剝落的技術問題[1]，極大地彌補了傳統的金屬表面處理技術（氣相沉積、熱噴涂、化學鍍等）的局限性。

離子注入金屬表面改性，可以使金屬材料表面陶瓷化和金剛石化，使其披上一層十分堅固的盔甲[2]。大量研究表明，離子注入能夠改善金屬材料的耐磨性、抗氧化性、耐腐蝕性、抗疲勞、耐高溫等性能。近年來，隨著傳統產業改造升級、航空航天科技創新、電子產業迅猛發展，對金屬材料的表面性能的要求日益提高，在傳統性能的基礎上，還有更多的研究者開始關注生物相容性、極端條件下的耐受性等性能，以及如何進一步提高其使用可靠性，拓展應用范圍。……