УДК 544.72
Чёрный А.А., Мащенко С.В., Догадайло Р.Р., Гончаров В.В.
свойства поверхности композитов, полученных имплантацией ионов азота и молибдена в сталь 12Х18Н10Т
Институт химических технологий Восточноукраинского национального университета им. В. Даля (г. Рубежное)
Исследовано влияние низкотемпературной имплантации ионов азота и молибдена на свойства стали 12Х18Н10Т
Ключевые слова: молибден, азот, ионная имплантация, сталь 12Х18Н10Т
The effect of low temperature ion implantation of nitrogen and molybdenum on the properties of steel 12Cr18Ni10Ti is shown
Key words: molybdenum, nitrogen, ionic implantation, steel 12Cr18Ni10Ti
Ионная имплантация, будучи ионно-плазменным процессом, позволяет не только обрабатывать поверхности материалов с целью улучшения механических и физико-химических свойств [1-3]. Важным является возможность синтезировать с её помощью различные композиты, в том числе и каталитические системы [4-8]. Зачастую в качестве носителя для катализаторов гетерогенных процессов (окисление, нейтрализация, дегидрогенизация и т.д.) используют сетки, волокно, фольгу и т.п., изготовленные из нержавеющей стали [9-11].
В данной работе было проведено исследование влияния низкотемпературной имплантации ионов азота и молибдена на свойства стали 12Х18Н10Т (SS). Композиты синтезировали на основе фольги из стали 12Х18Н10Т толщиной 100 мкм. Режим процесса подбирали с учетом результирующей дозы легирования 5×1017 ион/см2. Распределение концентрации ионов по глубине для данной дозы (рис.1) было определено с помощью программного обеспечения SRIM 2008 [12]. Кроме того, для сравнения был синтезирован окисленный образец прокалкой при 600ºС композита Мо/SS (молибден имплантированный в сталь).
Показано, что синтезированный композит имеет максимальную концентрацию ионов молибдена (3,12×1022 ион/см3) на глубине 70 нм, ионов азота (5,87×1021 ион/см3) – на глубине 230 нм. Авторы полагают, что такое различие по глубине связано с размерами ионов. Т.к. радиус атома молибдена 2,01 Å, a азота – 0,75 Å, то значит вероятность каналирования (проскока) у ионов азота значительно больше. Учитывая, что концентрация собственных атомов подложки около 8,5×1022 ион/см3, получаем довольно плотный слой (около 12×1022 ион/см3) на глубине 70 нм, который может выполнять функцию барьера активных частиц при их миграции с поверхности внутрь материала в результате механического или теплового воздействия.