implementación de irónica. É un proceso de fabricación que se realiza para dar certas características á superficie dun obxecto. FunciónsA implantación iónica pode ser utilizada, dependendo dos propósitos desexados, para: Dopedo de semicondutores. A introdución de impurezas nun semicondutor é a aplicación máis común da implantación iónica. Os ións de dopaxe de boro, o fósforo ou o arsénico entre outros xeralmente proveñen de fontes gaseosas debido á súa gran pureza, aínda que estes gases poden ser moi tóxicos. Unha vez implantado no semicondutor, cada átomo de dopante orixina unha compensación de carga no semicondutor (oco ou o electrón, dependendo de se é un tipo P ou tipo N), polo que a condutividade é modificada do semicondutor ao seu redor. MesOtaxia: o termo mesotaxia refírese ao crecemento dunha fase de igual estrutura cristalina baixo a superficie do cristal de semicondutores (comparar con epithexia, onde a devandita fase aparece na superficie). Neste proceso, os ións están implantados a unha alta enerxía e a dose para crear unha capa dunha segunda fase, ademais de ser necesario controlar a temperatura para evitar que a estrutura cristalina sexa destruída. A orientación da capa pode ser manipulada ata que coincida co obxectivo, aínda que a estrutura exacta eo parámetro de rede son moi diferentes. Por exemplo, despois da implantación de ións de níquel nunha oblea de silicio, obtense unha capa de silicidio de níquel que crece despois da orientación do silicio da oblea.
Reforzo da ferramenta de cadea, é posible implementar ións de nitróxeno ou outros en ferramentas de aceiro como brocas. O cambio estrutural causado pola implantación produce unha compresión superficial en aceiro, Protexerlo da propagación de roturas e facéndoo máis resistente a estes. O cambio químico, por outra banda, pode facer a ferramenta máis resistente á corrosión.
En determinadas aplicacións, como dispositivos protéticos como articulacións artificiais, buscouse que as superficies sexan moi resistentes a ambos os produtos químicos a corrosión en canto á fricción. A implantación iónica úsase nestes casos para manipular as superficies dos devanditos dispositivos para lograr unha maior fiabilidade. A función do material, as características ou a outros poden obterse dependendo do tipo de tratamento empregado . Tratamentos Tipos por Implantación de iónsSuperficies implantadas: o proceso consiste na creación do feixe iónico, a súa aceleración á enerxía esperada (xeralmente de 100 – 200 kEV), a súa purificación E foco, por electromagnets, eo seu impacto nas áreas da superficie que quere protexer. A implantación iónica produce sobre as superficies da composición e os cambios de estrutura que son a orixe do seu aumento da resistencia ao desgaste, a fricción ea corrosión. Os iones implantados distribúense a unha profundidade de 200 e 2000 capas atómicas (0,05 μm de 0,5 μm) dependendo do tipo de ión, o material base e a enerxía do bombardeo. A concentración máxima, que para iones lixeiros como o carbono ou o nitróxeno poden superar o 50%, está nunha certa profundidade e logo diminúe suavemente. Non hai unha interferencia brusca entre a área implantada eo material base. En canto á profundidade, moi reducida se se compara coa dos tratamentos convencionais, hai que dicir que é adecuado para producir os cambios que Queres producir. Non está interesado en profundar máis. As superficies implantadas con boro, carbono, ións de nitróxeno, etc. HARDE como consecuencia da formación de precipitados finos (nitruros, etc.). Tamén a introdución de altas doses destes elementos crea importantes esforzos de compresión que contribúen ao bloqueo de mícgrietes e ao peche das canles de corrosión.A capa de óxido superficial presente en moitos metais tamén se pode levar a cabo contribuíndo a unha mellor protección contra a corrosión e unha redución de coeficientes de fricción. Por outra banda, a implantación de iones metálicos ten efectos moi diversos: por exemplo o titanio, en combinación co carbono, produce unha redución drástica do coeficiente de fricción que tamén logra o molibdeno en combinación co Sulfre O implantación de cromo xestiona formar capas de óxido moi coherentes que protexan as superficies contra a corrosión e o desgaste. En resumo: tres sendo os parámetros que caracterizan cada implantación (tipo de ión, enerxía de Implantación e dose implantadas) Existen diferentes receitas para os diferentes problemas, aínda que no caso dos aceiros, que é o material máis tratado, as implantacións de nitróxeno, seguido por cromo, carbono ou titanio constitúen o 90% das solucións utilizadas. Efectos da implantación iónica dunha superficieEfectos balísticosEn xeral, a penetración media dun ión dentro dun só dependerá da densidade de Oriente, de enerxía proxectil e masas atómicas de branco e proxectil. Ás enerxías típicas da implantación iónica (< 200 kev) nin sequera a implantación de hidróxeno en materiais lixeiros como o silicio supera 2 micras. A orde de magnitude típica dunha implantación iónica é a décima de micropa. O proceso de freada é aleatorio. Deste xeito, os átomos implantados distribuíranse en profundidade seguindo algún tipo de distribución estatística que podemos achegarse a un gaussiano. En doses baixas, dificilmente haberá átomos de superficie, mentres que haberá un pico de concentración a unha certa profundidade e a partir de aí diminuirá ata que se extingue. A implementación de ións en diferentes enerxías permite construír Perfís de implantación plana, etc. A implantación de ións tamén produce un efecto de pulverización sobre a superficie que é máis importante, maior será a masa do proxectil. Se como implementamos imos desgarrar o material da superficie, é posible chegar a unha situación de saturación na que o pico de implementación está na superficie e a partir de aí, a dose de retención non pode ser aumentada. Para ións pesados, a dose de saturación pode ser moi baixa. Os efectos balísticos da implantación iónica dentro dos sáls son moi variados: creación de prazas e intersticiales, ionización de átomos de rede, etc. En xeral, e con maior importancia para os iones pesados, o ión incidente comunica gran parte da súa enerxía en átomos de rede, desprazándolles a alta velocidade e iniciando fervenzas de ións secundarios. Efectos químicos e estruturaisMentres os efectos balísticos pódense predecir a partir de modelos teóricos moi axustado, a modificación química e estrutural do material debe caracterizarse a posteriori e hoxe aínda está a predicir a experiencia. A implantación produce efectos químicos en o sentido dos cambios na composición e formación de novas aliaxes ou compostos. Neste sentido, a implantación iónica crea novos materiais na superficie inicial. Ser un proceso de saldo externo, é posible crear aliaxes metástables, por encima dos límites de solubilidade. Ademais, no caso da implementación de elementos reactivos como B. C, NS ou etc. A formación de borídeas, carburos, nitruros, óxidos, etc. prodúcese, normalmente en forma de precipitados finos e dispersos, que teñen o suficiente para facer cos cambios de dureza superficial observados. Dalgún xeito, a implantación iónica é Unha nova forma de facer a química e, como noutros procesos químicos, ten que ter coidado cos disturbios producidos pola presenza doutros elementos. Por exemplo, o carbono, presente na maioría dos sistemas, unha fina capa de carbono amorfo está formada na superficie durante a implantación doutros elementos. Esta capa contribuiría a reducir os coeficientes de fricción ou a química Pasivación do material. O osíxeno, tamén omnipresente, pode circular unha capa de óxido co ión implantado ou con elementos do substrato. Este escudo de óxido, normalmente fino e coherente, tamén pode contribuír á modificación dos coeficientes de fricción ou á pasivación do material contra ataques químicos. Estes efectos, normalmente non causados, poden facerse tan interesantes que os métodos foron deseñados para que os produzan controlados.Ademais, a formación dinámica destas capas de superficie pode ser un método adecuado para aumentar as doses de saturación de certos elementos, xa que está a serpiado por pulverización en lugar da verdadeira superficie do material, recrean nun proceso continuo, facendo o papel dun capa de sacrificio que non se consome. Pero ademais dos efectos químicos, os efectos estruturais tamén son, como a amortización das capas de superficie, a formación de precipitados endurecidos ou a creación de tensións compresivas que eles aumentar a elasticidade superficial e bloquear o crecemento das micrografías, que funcionan mellor para fatiga. Os efectos tributolóxicos (referenciados á fricción entre os corpos) dunha implantación iónica dependen a miúdo dunha combinación de efectos químicos e estruturais , e debemos admitir que non sempre tes unha explicación definitiva dos cambios de comportamento observados, que non é ext RAW se tamén se admite que a triboloxía (ciencia que estuda a fricción entre os órganos) aínda está a desenvolver os seus esquemas teóricos. Algunhas aplicacións prácticasProblemas típicos que están resoltos pola implantación iónica son un desgaste adhesivo, desgaste abrasivo non severo, fricción e certos tipos de corrosión ou oxidación. A maioría dos materiais tratados son aceiros aínda que as aliaxes de aluminio ou de titanio responden aínda mellor, os resultados en metal duro, capas de cromo ou revestimentos de estaño tamén son moi interesantes. Hai tamén unha serie de aplicacións de desenvolvemento en vidro, cerámica e polímeros. Aínda que as áreas en que a implantación iónica foi utilizada son moi numerosas e novas aplicacións aínda están identificadas, o 90% dos casos tratados por empresas E os centros de subcontratación corresponden a unha serie de problemas típicos onde a implantación iónica é a solución máis adecuada a partir de puntos de vista técnicos e económicos. Cómpre mencionar o máis coñecido: moldes de inxección de plásticoLifetime aumenta ata 4 veces implantando o cromo para os problemas de desgaste da corrosión, ou máis 9 veces ao implantando o nitróxeno para o desgaste de inxección de plásticos cargados. Esta é unha das aplicacións máis estendidas de Europa, con especial incidencia en Dinamarca e no Reino Unido. Os moldes de inxección de plástico para o zume de precisión, apartamento eléctrico, discos compactos, obxectos ornamentais e obxectos de longa serie son os escenarios máis comúns para a aplicación da implantación iónica. A implantación iónica proporciona protección especial aos canles de entrada e de entrada de O plástico (pode ser aplicado restrictivamente), así como superficies con texturas especiais ou pulido cuxa deterioración invalida ao molde. b- útil para a fabricación de envases de metalaumenta ata 5 veces implantando nitróxeno en morre, punches e matrices. É outra das aplicacións máis estendidas en Dinamarca e en España. C-Prosthetic ou xeonllovida aumenta de máis de 10 veces en próteses de aleación TI6A14V. Esta é a aplicación máis estendida nos Estados Unidos. D-Blades e outras ferramentas para o corte de papela vida aumenta de 3 a 10 veces implantando o nitróxeno no bordo do xulgado. Ás veces, o tratamento aínda é efectivo despois de que Sharebeing. Ecompunches, morre, matrices e ferramentas de estampación, deformación de chapas ou formas de tubosSolución de problemas de fricción, ás veces dispensando con lubricantes. LifeTimes de 4 a 8 veces. F-Blades, extrusoras, rolos e outros empregados útiles na industria alimentariaAumento da resistencia aos problemas combinados de desgaste e ataque químico. A vida variable aumenta, dependendo do caso. Implantación iónica en desgaste e problemas de fricciónUn dos primeiros datos promovidos polo interese pola implantación iónica dos metais foi o descubrimento de que aceiros implantado con nitróxeno, en altas doses, ás veces aumentou dramaticamente, a súa resistencia ao desgaste. Este comportamento foi descrito, non só para a maioría dos aceiros, senón tamén para outras ligas de metal, especialmente aluminio ou titanio. En todos os casos, esta mellora atribúese á formación dun nitruros dispersos (no caso de aceiros de nitruro de cromo, aínda que ás veces pode colaborar outros fenómenos, como os esforzos de compresión que producen maior elasticidade superficial, etc. duro Os metais (WC-Co Cementeded) tamén poden aumentar a súa resistencia ao desgaste implantando nitróxeno ou certos ións metálicos.O coeficiente de fricción permanece marcadamente baixo os aceiros implantados con máis titanio de carbono. Outra solución é a implantación de carbono en doses tan altas que forma unha fina capa de carbono na superficie. Ademais, a maioría das implantacións habituais para a redución de desgaste tamén teñen efectos beneficiosos sobre a fricción. En resumo, a implantación iónica é unha ferramenta útil para resolver problemas de desgaste adhesivos (ou abrasivos non moi graves), así como problemas de fricción. A implantación iónica en problemas de corrosiónasí como problemas de desgaste / fricción son tratados na práctica sen máis que unha ducia de solucións, para a variedade de problemas de corrosión, todo tipo As implantacións foron probadas, ás veces ións exóticos ou en doses moi reducidas. Con todo, o caso máis explotado é a implantación do cromo para evitar o ataque químico por gases corrosivos en moldes de inxección plástica, así como o descubrimento de que a implantación do nitróxeno tamén mellora a resistencia á oxidación. O feito de que a implantación iónica non sexa un tratamento adecuado a altas temperaturas causa algúns dos problemas tecnolóxicos máis quentes (corrosión das superelacións de turbina, etc.) Estar fóra do alcance desta técnica. Implantación iónica iónica Para a solución doutros problemasA maioría das aplicacións industriais para a implantación de metais céntranse no desgaste, fricción e corrosión, pero hai outras situacións específicas na que a implantación iónica pode colaborar para mellorar o comportamento de utilidade e compoñentes. aumenta o aumento da resistencia á fatiga, posiblemente debido ao bloqueo das micrografías sobre as superficies implantadas, aumenta a resistencia á cavitación, etc. Tamén ten un interese crecente na implementación doutro material que está entre aqueles que inclúen vidro S, polímeros (para facerlles controladores), elastómeros, cerámica e incluso fibras para materiais compostos. Algunhas das implementacións que interesan a maioría dos intereses nos últimos tempos están relacionados coa biocompatibilidade ou as propiedades bacteriastáticas dos materiais que estarán en contacto prolongado co corpo humano. Algúns problemas de implantación de iónsDanos cristalógrafosCada ión individualmente produce moitos defectos puntuais no suxeito de cristal de impacto como prazas e intersticiales. As prazas son puntos da rede cristalina que non están ocupados por ningún átomo: neste caso o ión coloca co átomo do obxectivo, obtendo unha transferencia de enerxía significativa que obriga a este a deixar a súa posición na estrutura. Este sólido átomo convértese así nun proxectil que o atravesa, podendo provocar sucesivas colisións. Os intersticiales aparecen cando algúns átomos (ou o ión orixinal) alcanzan o sólido e non atopan lagoas vacantes na rede. Estes defectos puntuais poden moverse e aglomerar, resultando en loops de dislocación e outros defectos. Observacións sobre materiais perigososNa implantación de ións que se realizan no proceso de fabricación de obleas, é importante minimizar a exposición dos traballadores aos materiais tóxicos empregados durante o proceso .. Entre estes tóxicos, destacan Arsina e Fosfina. Por este motivo, as instalacións de fabricación de semicondutores son altamente automatizadas, tendo que ter sistemas de lanzamento seguros de botellas de gas de presión negativas. Outros elementos a ter en conta son antimonio, arsénico, fósforo e boro. Os residuos xerados son liberados se se abren as máquinas de presión atmosférica, de xeito que é necesario ter bombas de baleiro que os recollan. É primordial de non estar exposto a estes elementos canceríxenos, corrosivos, inflamables e tóxicos. Alta tensiónA existencia de fontes de alta tensión neste tipo de instalación pode implicar un risco importante de electrocución. Ademais, as colisións atómicas de alta enerxía poden xerar radioisótopos nalgúns casos. O persoal de operadores e mantemento debe coñecer e observar todos os consellos de seguridade do fabricante e / ou empresa a cargo do equipo. Antes de entrar nunha zona de alta tensión, os compoñentes terminales deben estar fundamentados coas ferramentas axeitadas. Posteriormente, as fontes de tensión deben ser apagadas e bloquear descargas inesperadas. | ||||||
