采用离子注入法对金属表面改性专利技术综述

对金属表面改性的国内外专利申请文献，分析了该领域的专利申请量，归纳出申请人国别和应用领域分
布，同时对该领域未来发展趋势进行了预测。
关键词：离子注入；金属；表面改性；核心专利
中图分类号：TG174.44
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2018）24-0052-03
Patent Overview of Metal Surface Modification by Ion Implantation
河南科技 · 知识产权
采用离子注入法对金属表面改性专利技术综述
赵 亮 于慧泽
（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 300304）
摘要：离子注入技术属原子级表面加工技术，其具备改性效果金属材料、半导体器件、医用抗菌等众多领域应用广泛。本文分析了采用离子注入法
Key words：ion implantation;metal;surface modification;core patent
1 概述
离子注入是 20 世纪 70 年代初逐渐发展起来的一种 表面改性方法，其是将某些元素的原子电离成离子，在 几万至几十万伏的高压电场中予以加速形成高能离子 束，高速轰击并注入基体表面，从而获得具有特殊物理、 化学、力学性能表层的表面改性技术。注入过程是一个 非平衡过程，注入元素选择不受冶金学的限制，注入的 浓度也不受平衡相图的约束，可以将任何元素注入任何 材料基体中，且由于注入离子与基体之间没有界面，所 以不存在注入层剥落的技术问题［1］，极大地弥补了传统 的金属表面处理技术（气相沉积、热喷涂、化学镀等）的 局限性。
为了研究离子注入法对金属表面改性领域专利技术 的发展情况，结合实际审查工作经验，本文选择中国专利 文摘数据库（CNABS）和德温特世界专利数据库（DWPI） 作为主要检索数据库，选用的通用检索词为：离子注入， 离子植入，ion implant+，金属，metal+，合金，alloy+，钢， steel，主要分类号为：C23C14/48，并对上述关键词和分类
离子注入金属表面改性，可以使金属材料表面陶瓷
化和金刚石化，使其披上一层十分坚固的盔甲［2］。大量 研究表明，离子注入能够改善金属材料的耐磨性、抗氧化 性、耐腐蚀性、抗疲劳、耐高温等性能。近年来，随着传统 产业改造升级、航空航天科技创新、电子产业迅猛发展， 对金属材料的表面性能的要求日益提高，在传统性能的 基础上，还有更多的研究者开始关注生物相容性、极端条 件下的耐受性等性能，以及如何进一步提高其使用可靠 性，拓展应用范围。
号进行了适当扩展。通过以上检索要素所获取的专利申 请进行进一步人工筛选，所得到的专利文献作为本文所 研究的对象。检索对象限定在公开日或公告日在 2017 年之前的发明和实用新型专利申请。
2 专利申请趋势分析
2.1 专利申请量趋势 图 1 显示了采用离子注入法对金属表面改性的专利 申请量的年度分布，从图中可以看出，专利申请起始于 20 世纪 70 年代初，一直到 1986 年都处于相对较低的水平， 申请量较少，为技术起步阶段；1986 年至 1997 年间，申请 量略有起伏，但总体保持增长趋势，各国申请人探索将不 同种类的离子注入金属表面，以提高金属表面的机电性 能，为技术初步发展阶段；1998 年，受全球金融危机影响， 申请量下滑至最低值；1999 年起，随着全球经济的逐步复 苏，加之申请人对金属综合性能及应用领域的需求不断 提升，专利申请进入增长时期，并在 2003 年后有了大幅 度上升，在 2011 年达到顶峰，这是采用离子注入对金属 表面改性的一个发展高潮；从 2012 年起，该技术开始步 入成熟阶段，申请量有所下滑，可能的原因在于采用离子 注入技术对金属表面改性已经发展到较为成熟的状态， 创新遇到瓶颈，有待新的突出技术出现。 对于在中国国内的专利申请，从图中可以看出，在 2003 年以前一直保持相当低的数量，这说明国内相关技 术的研究起步较晚，且在中国加入 WTO 之前国外企业对 于中国国内的市场也不甚重视。值得注意的是，在 2004 年之后，中国国内申请数量增长迅猛，且逐步成为该技术 的重要研发成员，说明随着中国市场越来越受到世界范 围内的重视，且国内本土企业和科研机构也积极开展此
收稿日期：2018-7-20 作者简介：赵亮（1988—），女，硕士，助理研究员，研究方向：半导体器件；于慧泽（1987—），女，博士，助理研究员， 研究方向：半导体器件（等同于第一作者）。
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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 advan⁃ tages of obvious modification effect, high efficiency, controllability and operability, and no pollution. It is wide⁃ ly 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 sur⁃ faces, 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.