| iv id = „1197bbbb089c”
IV id = „ | |
 |
|
Implementarea ironicii. Este un proces de fabricație care se efectuează pentru a da anumite caracteristici suprafeței unui obiect.
funcții
Implantarea ionică poate fi utilizată, în funcție de scopurile dorite, pentru: Dopedo de semiconductori.
Introducerea impurităților într-un semiconductor este cea mai comună aplicare a implantării ionului.
ioni boro doping, fosfor sau arsenic, printre altele provin de obicei din surse gazoase datorită purității lor mari, deși aceste gaze pot fi foarte toxice.
Odată implantat în semiconductor, fiecare atom dopante provine o decalaj de încărcare în semiconductor (gol sau electron, în funcție de faptul că este un tip p sau tip N), astfel încât conductivitatea să fie modificată de semiconductor in jurul lui.
Mesotaxia: Termenul mesotaxia se referă la creșterea unei faze de structură cristalină egală sub suprafața cristalului semiconductor (comparați cu epitexia, în care faza menționată apare pe suprafață).
În acest proces, ionii sunt implantați la o energie ridicată și doză pentru a crea un strat de a doua fază, în plus față de necesitatea de a controla temperatura pentru a împiedica distrugerea structurii cristaline.
Orientarea stratului poate fi manipulată până când se potrivește cu cea a obiectivului, deși structura exactă și parametrul de rețea sunt foarte diferite.
De exemplu, după implantarea ionilor de nichel într-o placă de siliciu, se obține un strat de silicid de nichel care crește după orientarea siliciului de placă.
- Tratamentul suprafețelor metalice Protegându-l de la propagarea spargerii și făcându-l mai rezistent la acestea.
Schimbarea chimică, pe de altă parte, poate face ca instrumentul să fie mai rezistent la coroziune.
- Suprafețe de suprafață:
În anumite aplicații, cum ar fi dispozitive protetice, cum ar fi articulațiile artificiale, se caută că suprafețele sunt foarte rezistente atât la substanțele chimice Coroziunea de frecare.
Implantarea ionului este utilizată în aceste cazuri pentru a manipula suprafețele dispozitivelor menționate pentru a obține o fiabilitate mai mare. Funcția materialului, caracteristicile sau altele poate fi obținută în funcție de tipul de tratament utilizat .
Tipuri de tratamente Prin implantarea ionilor
suprafețe implantate: Procesul constă în crearea fasciculului de ioni, accelerarea acesteia la energia așteptată (de obicei 100 – 200 kEV), purificarea acesteia și focalizați, prin electromagneți și impactul acesteia asupra zonelor suprafeței pe care doriți să le protejați.
Implantarea ionică produce pe suprafețele compoziției și schimbărilor de structură care sunt originea creșterii rezistenței la uzură, frecare și coroziune.
ionii implantați sunt distribuite într-o grămadă de adâncime între 200 și 2000 straturi atomice (0,05μm 0,5μm) în funcție de tipul de ioni, de materialul de bază și de energia bombardamentului.
Concentrația maximă, care pentru ionii de lumină, cum ar fi carbonul sau azotul, poate depăși 50%, este la o anumită adâncime și apoi scade ușor. Nu există o interconectare bruscă între zona implantată și materialul de bază.
În ceea ce privește adâncimea, foarte redusă în comparație cu cea a tratamentelor convenționale, trebuie spus că este adecvată pentru a produce modificările care Doriți să produceți. Nu este interesat să se adâncească mai mult. Suprafețele implantate cu bor, carbon, ioni de azot etc. Ei întăresc ca o consecință a formării precipitaților fine (nitruri etc.).
Introducerea unor doze mari de aceste elemente creează eforturi importante de compresive care contribuie la blocarea mícrogrieților și la închiderea canalelor de coroziune.Stratul de oxid de suprafață prezent în multe metale poate fi, de asemenea, efectuat, contribuind la o mai bună protecție împotriva coroziunii și la o reducere a coeficienților de frecare.
Pe de altă parte, implantarea ionilor metalici are efecte foarte diverse: de exemplu titanul, în combinație cu carbonul, produce o reducere drastică a coeficientului de frecare care realizează, de asemenea, molibdenul în combinație cu Sulf
Implantarea cromului reușește să formeze straturi de oxid foarte coerente care protejează suprafețele împotriva coroziunii și uzurii.
în rezumat: trei fiind parametrii care caracterizează fiecare implantare (tipul de ioni, energia lui Implantarea și doza implantată) Există rețete diferite pentru diferite probleme, deși în cazul oțelurilor, care este cel mai tratat material, implantați de azot, urmată de crom, carbon sau titan constituie 90% din soluțiile utilizate.
Efectele implantării ionice a unei suprafețe
Efecte balistice
Caracteristici în general, penetrarea medie a unui ion într-o singură va depinde de densitatea lui Est, de energie de proiectil și mase atomice de alb și proiectil. La energiile tipice ale implantării ionului ( 200 kEV) nici măcar implantarea hidrogenului în materialele ușoare, cum ar fi siliconul să depășească 2 microni.
Ordinea magnitudinii tipice a unui implantare ionică este a zecea din micropa.
Procesul de frânare este aleator. Astfel, atomii implantați vor fi distribuiți în profunzime după un anumit tip de distribuție statistică pe care o putem aborda un Gaussian. La doze mici, nu vor fi cu greu atomi de suprafață, în timp ce va exista un vârf de concentrare la o anumită adâncime și de acolo va scădea până când se stinge.
Implementarea ionilor la diferite energii permite construirea de energie Profiluri de implantare plane etc.
Implantarea de ioni produce, de asemenea, un efect de pulverizare asupra suprafeței, care este mai important, cu atât este mai mare masa proiectilului. Dacă implementăm, vom rupe materialul de la suprafață, este posibil să ajungem la o situație de saturație în care vârful de implementare este pe suprafață și de acolo, doza reținută nu poate fi mărită. Pentru ioni grei, doza de saturație poate fi foarte scăzută.
Efectele balistice ale implantării ionice în Sóls sunt foarte variate: crearea de posturi vacante și interstițiale, ionizarea atomilor de rețea etc. În general, și cu o importanță mai mare pentru ionii grei, incidentul Ion comunică o mare parte din energia sa la atomii de rețea, înlocuindu-le la viteza de mare viteză și la cascadele secundare secundare.
Efecte chimice și structurale
În timp ce efectele balistice pot fi prezise de la modele teoretice foarte strânse, modificarea chimică și structurală a materialului trebuie să fie caracterizată pe un posteriori și astăzi se prezice încă din experiență.
Implantarea produce efecte chimice în Sensul modificărilor în compoziția și formarea de noi aliaje sau compuși. În acest sens, implantarea Ionului creează noi materiale pe suprafața de pornire.
Fiind un proces de echilibru, este posibil să se creeze aliaje metastabile, deasupra limitelor de solubilitate. De asemenea, în cazul implementării elementelor reactive, cum ar fi B. C, NS sau etc. Formarea de boride, carburi, nitruri, oxizi etc. este produsă, de obicei, sub formă de precipitati fine și împrăștiate, care au suficient de a face cu modificările de duritate a suprafeței observate.
într-un fel, implantarea Ionica este Un nou mod de a face chimia și, ca și în alte procese chimice, trebuie să fiți atenți la perturbațiile produse de prezența altor elemente. De exemplu, carbonul, prezent în majoritatea sistemelor, un strat subțire de carbon amorf este format pe suprafață în timpul implantării altor elemente.
Acest strat ar contribui la reducerea coeficienților de frecare sau a substanței chimice pasivarea materialului. Oxigenul, de asemenea, omniprezent, poate suprafeța un strat de oxid cu ionul implantat sau cu elemente ale substratului. Acest strat de oxid, în mod normal fin și coerent, poate contribui, de asemenea, la modificarea coeficienților de frecare sau la pasivarea materialului împotriva atacurilor chimice.
Aceste efecte, în mod normal, nu pot deveni atât de interesante încât metodele au fost concepute pentru a le produce controlate.În plus, pregătirea dinamică a acestor straturi de suprafață poate fi o metodă adecvată pentru a crește dozele de saturație a anumitor elemente, deoarece fiind sputteră prin pulverizare în loc de suprafața adevărată a materialului, ei recreează într-un proces continuu, făcând hârtia unui a stratul de sacrificiu care nu este consumat.
Dar, în plus față de efectele chimice, efectele structurale sunt, de asemenea, cum ar fi amortizarea straturilor de suprafață, formarea precipitărilor întărite sau crearea tensiunilor de compresie creșterea elasticității suprafeței și blocați creșterea micrograficelor, care funcționează cel mai bine la oboseală.
Efectele tribologice (referit la frecare între organisme) a unui implantare ionică depinde adesea de o combinație de efecte chimice și structurale , și trebuie să recunoaștem că nu aveți întotdeauna o explicație definitivă a modificărilor comportamentale observate, care nu sunt ext RAW, dacă se admite, de asemenea, că tribologia (știința care studiază frecarea între organisme) își dezvoltă în continuare schemele teoretice.
Unele aplicații practice
Probleme tipice care sunt rezolvate prin implantarea ionică sunt uzura adezivă, uzura abrazivă non-severă, frecare și anumite tipuri de coroziune sau oxidare. Majoritatea materialelor tratate sunt oțeluri Deși aluminiu sau aliajele de titan răspund și mai bine, rezultatele pe metal greu, straturi de crom sau acoperiri de staniu sunt, de asemenea, foarte interesante. Există, de asemenea, o serie de aplicații de dezvoltare pe sticlă, ceramică și polimeri.
Deși zonele în care implantarea ionului au fost utilizate sunt foarte numeroase și noi aplicații sunt încă identificate, 90% din cazurile tratate de companii și centrele de subcontractare corespund unei serii de probleme tipice în care implantarea ionului este soluția cea mai potrivită din punct de vedere tehnic și economic. Este demn de menționat cele mai cunoscute:
Forme de injecție din plastic
LifeTime crește până la 4 ori prin implantarea cromului pentru problemele de uzură a coroziunii sau până la 9 ori prin implantarea azotului pentru uzura injectării Plastică încărcată.
Aceasta este una dintre aplicațiile cele mai răspândite din Europa, cu incidență specială în Danemarca și în Regatul Unit. Matrite de injecție din plastic pentru suc de precizie, apartament electric, discuri compacte, obiecte ornamentale și obiecte de serii lungi sunt cele mai frecvente scenarii pentru aplicarea implantării ionice.
Implantarea ionică oferă o protecție specială gaură și canalele de intrare Plasticul (poate fi aplicat restrictiv), precum și suprafețele cu texturi speciale sau lustruite a căror deteriorare se invalidează la matriță.
B- util pentru fabricarea ambalajului metalic
crește până la 5 ori prin implantarea azotului în moare, lovituri și matrice. Este o altă aplicație cea mai răspândită din Danemarca și în Spania.
C-protetic sau genunchi
Creste de mai mult de 10 ori in proteza aliajului TI6A14V. Aceasta este cea mai răspândită aplicație din SUA.
D-lame și alte instrumente pentru tăierea hârtiei
Viața crește de 3 până la 10 ori prin implantarea azotului la marginea instanței. Uneori, tratamentul este încă eficient după măreție.
eCompunches, moare, matrice și unelte de ștanțare, deformare metalică de tablă sau tuburi forme
soluție de probleme de frecare, uneori distribuind cu lubrifianți. LifeTimes de 4 până la 8 ori.
F-lame, extruderi, role și alți angajați utili în industria alimentară
Rezistență sporită la problemele combinate de uzură și de atac chimice. Creșterea vieții variabile, în funcție de caz.
implantare ionică în probleme de uzură și frecare
Una dintre primele date promovate de interesul pentru implantarea ionică a metalelor a fost constatarea că oțelurile Implantat cu azot, la doze mari, uneori au crescut dramatic, rezistența la uzură.
Acest comportament a fost descris, nu numai pentru majoritatea oțelurilor, ci și pentru alte aliaje metalice, în special aluminiu sau titan. În toate cazurile, această îmbunătățire este atribuită formării unei nitruri dispersate (în cazul oțelurilor de nitrură de crom, deși uneori alte fenomene pot colabora, cum ar fi eforturile de compresie care produc o elasticitate de suprafață mai mare etc.
greu Metalele (WC-CO cimentate) pot, de asemenea, să-și mărească rezistența la uzură prin implantarea azotului sau a anumitor ioni metalici.Coeficientul de frecare rămâne semnificativ sub oțel implantat cu mai mult titan de carbon. O altă soluție este implantarea de carbon la astfel de doze înalte care formează un strat subțire de carbon pe suprafață. În plus, majoritatea implantărilor obișnuite pentru reducerea uzurii au, de asemenea, efecte benefice asupra fricțiunii.
În rezumat, implantarea ionică este un instrument util pentru rezolvarea problemelor de uzură adezivă (sau abrazive nu foarte severe), precum și Probleme de frecare.
Implantarea ionului în probleme de coroziune
, precum și probleme de uzură / frecare sunt tratate în practică, fără a mai mult de o duzină de soluții, pentru varietatea de probleme de coroziune, tot felul de implantări au fost încercate, uneori ioni exotici sau în doze foarte reduse.
Cu toate acestea, cel mai exploatat caz este implantarea cromului pentru a evita atacul chimic prin gaze corozive în matrițele de injecție din plastic, precum și constatarea că implantarea azotului îmbunătățește, de asemenea, rezistența la oxidare.
faptul că implantarea ionică nu este un tratament adecvat la temperaturi ridicate determină unele dintre cele mai calde probleme tehnologice (coroziune de superelații de turbină etc.) să nu fie la îndemâna acestei tehnici.
Implantare ionică Pentru soluționarea altor probleme
Majoritatea aplicațiilor industriale pentru implantarea metalelor se concentrează pe uzură, frecare și coroziune, dar există și alte situații specifice în acea implantare ionică poate colabora pentru a îmbunătăți comportamentul util și componente.
creșteri creșteri ale rezistenței la oboseală, eventual datorită blocării microgramelor pe suprafețele implantate, creșterea rezistenței la cavitație etc. De asemenea, are un interes tot mai mare pentru punerea în aplicare a altor materiale se numără printre cele incluse sticlele, polimerii (pentru a le face șoferii), elastomeri, ceramică și chiar fibre pentru materiale compozite.
Unele dintre implementările care dobândesc cel mai interesant în ultima vreme sunt legate de biocompatibilitatea sau proprietățile bacteriostatice ale materialelor care vor fi în contact prelungit cu corpul uman.
Unele probleme de implantare a ionilor
Deteriorarea cristalografică
Fiecare ion produce în mod individual multe defecte punctuale ale subiectului cristal al impactului ca posturi vacante și interstițiale. Posturile vacante sunt puncte ale rețelei cristaline care nu sunt ocupate de orice atom: în acest caz, Ion se ciocnește cu atomul țintă, rezultând un transfer semnificativ de energie care îl forțează pentru a-și părăsi poziția în structură.
Acest atom solid devine astfel un proiectil care îl traversează, fiind capabil să provoace coliziuni succesive. Interstițiile apar atunci când unii atomi (sau ionul original) ajung la solid și nu găsesc lacune vacante în rețea. Aceste defecte punctuale se pot mișca și aglomera, rezultând bucle de dislocare și alte defecte.
Observații privind materialele periculoase
În implantarea de ioni care se desfășoară în procesul de fabricare a plăcuței, este important să minimalizați expunerea lucrătorilor la materialele toxice utilizate în timpul procesului . Dintre aceste toxice, arsina și fosfina ies în evidență. Din acest motiv, facilitățile de producție semiconductoare sunt foarte automatizate, având ca sisteme de eliberare sigure de butelii de gaze negative.
Alte elemente care trebuie luate în considerare sunt antimoniu, arsenic, fosfor și bor. Reziduurile generate sunt eliberate dacă mașinile de presiune atmosferice sunt deschise, astfel încât este necesar să aveți pompe de vid care le iau în sus. Este esențial să nu fie expusă acestor elemente carcinogene, corozive, inflamabile și toxice.
Tensiune mare
Existența surselor de înaltă tensiune în acest tip de instalare poate implica un risc important de electrocutare. În plus, coliziunile atomice de mare energie pot genera radioizotopi în unele cazuri.
Operatorii și personalul de întreținere trebuie să știe și să respecte toate sfaturile și / sau compania de siguranță a producătorului responsabil de echipa. Înainte de a intra într-o zonă de înaltă tensiune, componentele terminale trebuie să fie împământate cu instrumentele corespunzătoare. Ulterior, sursele de tensiune trebuie dezactivate și blocând descărcările neașteptate.