Можно предположить, что в рамках международного сотрудничества по программе получения энергии методами, отвечающими требованиям охраны окружающей cреды, использование солнечных элементов со временем приобретет более широкие масштабы. Тогда ионная имплантация, безусловно, займет ведущее место в их изготовлении в качестве наиболее механизированного и автоматизированного метода для производства крупных партий приборов.
Существует ряд заслуживающих серьезного внимания приложений ионно-лучевой технологии, которые, к сожалению, не нашли пока широкого промышленного применения, хотя имеются готовые для внедрения лабораторные разработки. В ряде случаев это обусловлено тем, что имплантационная технология существенно опережает средний технологический уровень современного производства. Для совмещения ионной имплантации с существующими технологиями зачастую требуются дополнительные технические решения. Кроме того, ускорители, рассчитанные на большие токи, которые необходимы, например, для изготовления биполярных транзисторов, все еще достаточно дороги.
Модификация свойств металлов, сплавов и композиционных материалов на их основе – еще одна важная область применения ионной имплантации [3-6].
Как уже отмечалось, методом ионной имплантации удается положительно влиять на самые различные свойства конструкционных материалов, такие как коррозионная стойкость, жаростойкость, коэффициент трения, сопротивление износу, усталостная прочность. Причем речь идет об улучшении свойств спецматериалов, уже являющихся в максимальной степени коррозионно-стойкими, жаростойкими, износостойкими и т.д. Тем не менее, применение ионной имплантации во многих случаях позволяет улучшать указанные свойства, и не на несколько процентов, что само по себе является сложной задачей, а на несколько десятков процентов и даже в несколько раз.
Приведем некоторые примеры. Применение ионной имплантации с целью увеличения ресурса работы материалообрабатывающего инструмента дает, согласно многочисленным публикациям, в среднем следующие результаты: высечные и вырубные штампы (из штамповых сталей) – увеличение срока работы от 2 до 30 раз; твердосплавные пластины для резцов – в 2-3 раза; ножи обрезные (сталь ШХ15), бойки (углеродистая сталь) – до 10 раз; фрезы, метчики, сверла, иглы швейные, челноки, петлители, нитепротягиватели (сталь Р6М5) – в 2-4 раза; пробойники и пуансоны (WC+Co) – в 4-6 раз; фильеры для волочения проволоки (WC+Co) – в 3-5 раз; шарнирное соединение бедрового протеза (Ti +6%Al+4%V) – в 100 раз (в лабораторных испытаниях).
Последний результат позволил решить важную медицинскую проблему, поскольку без использования ионной имплантации не удавалось увеличить срок службы подобных протезов свыше 5-10 лет. Операция же по вживлению искусственного сустава является в некоторых случаях единственной возможностью оказания помощи больному.
Метод ионной имплантации представляет собой уникальный способ управления реакционной способностью поверхности путем изменения ее химического состава, структуры и концентрации радиационных дефектов. Установлено, что для повышения сопротивления коррозии наиболее эффективной оказывается имплантация элементов, традиционно используемых для пассивации поверхности, а также элементов, способствующих образованию вблизи поверхности сильно разупорядоченной аморфной структуры. Так как аморфные слои характеризуются полным отсутствием межзеренных (межкристаллитных) границ, аморфизация способствует образованию однородной пассивирующей пленки.
Сопротивление окислению классической нержавеющей стали (08Х18Н10Т) существенно повышается при имплантации ионов Mo+, W+, Cr+, Al+, а также С+ и P+. Фосфор является наиболее сильным аморфизующим элементом. Высоко эффективной оказывается комбинированная имплантация различными ионами. При соответствующем подборе сорта внедряемых ионов и режимов имплантации скорость окисления поверхности c = s / t (где s – толщина окисленного слоя, t - время окисления) коррозионно-стойких сплавов на основе Fe, Ni и Ti может быть уменьшена на несколько десятков процентов, а в некоторых случаях даже многократно.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.