Forum www.stalnierdzewna.com

Witam. W dziale obróbki są opisane różne zabiegi dyfuzyjen (CVD, PVD) ale nie ma nic o implantacji jonów - który to zabieg jest bardzo czesto stosowany. Czy może Pan opisac te metody i jej obszar wykorzystywania?

Implantacja jonów – jest to domieszkowanie materiałów w sposób ciągły lub impulsowy polegające na rozpędzeniu jonów w polu elektrycznym i zderzeniu z domieszkowanym materiałem. Implantacja ciągła polega na nieustannym wprowadzaniu (implantowaniu) do ciała stałego zjonizowanych atomów dowolnego pierwiastka dzięki dużej energii jaką nabywają w próżni w przyspieszającym i formującym wiązkę polu elektrycznym. Implantowane jony zderzają się z atomami obrabianego materiału, powodują ich przemieszczanie się co wiąże się ze znacznymi uszkodzeniami struktury krystalicznej. Implantacji towarzyszy wzrost temperatury powierzchni. Bombardowanie jonami o dużej energii może prowadzić do rozbijania wtrąceń istniejących w materiale wyjściowym oraz do rozdrobnienia i ujednorodnienia jego struktury. Implantacja impulsowa charakteryzuje się przetopieniem cienkiej warstwy przypowierzchniowej.

Modyfikacja właściwości powierzchniowych zachodzi w wyniku współistnienia trzech procesów:
- cieplnych (przetopienie, rekrystalizacja, szybkie chłodzenie),
- naprężeniowych,
- fizyko - chemicznych (wprowadzenie jonów do materiału).
Głębokość implantowania jonów i ich rozkład w warstwie wierzchniej zależą od energii, ich masy, kąta padania, właściwości fizycznych materiału implantowanego.

Metody implantacji:
1. Implantacja jonów pierwotnych - stopowanie mat metalowych nie pokrytych wcześniej warstwą metalową.
2. Implantacja jonów wtórnych - bombardowanie jonami gazów szlachetnych cienkiej warstwy.
3. Mieszanie jonowe międzyfazowe - prowadzi się aby poprawić połączenie warstwy z materiałem pokrywanym.
4. Mieszanie jonowe dynamiczne.

Zalety implantacji:
- uzyskanie warstw o dużej twardości odpornych na ścieranie i korozję,
- polepszenie własności smarnych,
- zwiększenie wytrzymałość zmęczeniowej.

Wady implantacji:
- mała grubość warstwy 0,2 - 0,3 mm,
- konieczność dokładnego mycia i czyszczenia powierzchni przed implantacją,
- niemożność implantowanie ścian głębokich otworów,
- duży koszt implantatorów.

Uzyskiwany wzrost trwałości zależy od:
- rodzaju implantowanego materiału,
- implantujących jonów i materiału współpracującego (para trąca) lub obrabianego implantowanym narzędziem.
Stosuje się również technologie implantacji tworzyw metalowych cynkiem, krzemem, węglem.