بخشی از مقاله
مقدمه .
ماده وجود دارد ، خوردگی آن در اثر واکنش هاي شیمیایی است.
فولاد زنگ نزن بدلیل کاربردهاي فراوانی که در صنعت دارد ، از روش هاي متداول براي بهبود مقاومت خوردگی فولاد روش
بسیار مورد توجه است1]و.[2 یکی از مشکلاتی که در مورد این
58
کاشت یون می باشد. کاشت یون روشی است که منجر به شکل گیري فازهاي جدید و بهبود خصوصیات سطح می شود.[3]
نیترید فلزات واسطه، به دلیل خصوصیات مکانیکی برجسته اي که دارند، از جمله نقطه ذوب بالا،سختی و مقاومت بالا و غیره ، در سال هاي اخیر، بسیار مورد توجه قرارگرفته انـد. [4 ] یکـی از ایـن نیترید ها، نیترید مولیبدن با خصوصیات منحصر به فرد الکترونیکی، مکانیکی و شیمیایی است که از آن به عنوان پوشش محافظ سایش استفاده می کنند. این ماده با روش هاي مختلف از جملـه رسـوب گذاري بخار شیمیایی ،کندوپاش مغناطیسی فعـال ،کاشـت یـون و غیره بدست می آید. [5-9 ] در این گزارش نتایج حاصل ازبررسـی کاشت یون نیتروژن روي لایه ي مولیبدن انباشته شـده روي فـولاد از لحـاظ سـاختاري و ریخـت شناسـی سـطح ارائـه شـده اسـت.
همچنین اثر کاشت یون نیتروژن بر رفتار خـوردگی لایـه مولیبـدن مورد بررسی قرارگرفته است .لازم بذکر است که تمام مراحل کـار در شرایط خلاء انجام شده است.
جزئیات آزمایش
ابتدا فولاد ضـد زنـگ 316 را بـه عنـوان زیرلایـه در قطعـات
10mm2 10 تهیه کـردیم. بـراي رفـع آلـودگی و چربـی از روي سطح نمونه ها هر یک به مدت 15دقیقه بوسیله الکـل و 15 دقیقـه بوسیله آستون در دستگاه آلتراسونیک تمیز شدند. سپس عمل لایه نشانی به روش کندوپاش پرتو یونی بـه مـدت14 دقیقـه بـا ولتـاژ
2/2 keV انجام شد.
فشار اولیه 10-5Torr 3/2 ، فشار و دماي حین لایـه نشـانی به ترتیب10-5 Torr 7/1 و 400° C درنظرگرفته شد. تحت این شرایط، ضخامت مولیبدن لایه نشانی شده 500 نانومتر بدست آمد.
پس از آن یک نمونه به عنوان نمونه خام و 3 نمونه ي دیگر تحـت بمباران یونی نیتروژن با انرژي ثابـت 30keV و دز هـاي 1017 1 ،1017 8 و 1017 ions.cm-2 12 قرارگرفتند . به منظور بررسـی ریخت شناسی سطح لایه ها در ابعـاد نـانومتري از آنـالیز AFM و
براي بررسی خواص بلوري و تعیـین فازهـاي کریسـتالی تشـکیل شده قبل و بعد از کاشت، از آنالیز GIXRD با زاویه ثابت 1درجه، لامپ آندي کبالت ، طول مـوج 1 /7879A°، Step time=1 s و
Step Size[2Ѳ]= 0/ 08 ° استفاده شد.
بـراي بررسـی مقاومـت بـه خـوردگی نمونـه هـا از تسـت پلاریزاسیون به روش پتانسیودینامیک و از دستگاه Potentiostat EG&Gمدل 273 A اسـتفاده کـردیم. در آزمـون الکتروشـیمیایی مذکور محلول مورد استفاده ، اسید سولفوریک 1 ( H2SO4)مـولار ، نرخ روبش 1 mVS -1 ، الکترود مرجع از نوع کالومل اشباع و الکترود شمارشگر از جنس پلاتین بوده است .
نتایج و بحث
در شکل 1 الگوي پراش XRD مربوط به مولیبدن قبل و بعد از کاشت نشان داده شده است. تشکیل فازهاي نیترید مولیبدن
)MoNهگزاگونال) (شماره کارت (01-077-1999 حتی در کمترین دز مورد بررسی در شکل 1 به خوبی قابل مشاهده است .
علاوه بر فازهاي نیترید مولیبدن، پیک هاي اکسید مولیبدن و مولیبدن نیز در الگوي پراش پرتو ایکس قابل مشاهده است .
ج
ب
ا
شکل .1 الگوي پراش XRD مربوط به نمونه مولیبدن الف) کاشت نشده و
نمونه هاي مولیبدن پس از کاشت یون نیتروژن با دز ( ب) 1017 ) 1 ج)
1017 8 (د) 1017 ions.cm-2 12
شکل 2 مربوط به تصاویر AFM است که ریخت شناسی سطح نمونه ها در دو حالت پیش از کاشت و پس از کاشت را نشان می دهد. با توجه به شکل 2در نمونه کاشت نشده ، دانه ها
59
بهم فشرده و توزیع شکل و اندازه آن ها بصورت غیر یکنواخت بر روي سطح می باشد .
پس از کاشت با افزایش دز ، از نظر شکل و اندازه ، توزیع یکنواخت تر بوده و رشد دانه ها به صورت هرمی شکل است.
تغییرات میزان زبري rms و زبري میانگین براي تمام نمونه ها در شکل 3 نشان داده شده است. با توجه به شکل مشاهده می کنیم که این دو کمیت نسبت به دز کاشت روند یکسان داشته همچنین با افزایش دز نیتروژن ، مقدار زبري سطح افزایش نا محسوسی می یابد.
شکل 4 ، نمودار پلاریزاسیون نمونه ي قبل از کاشت و نمونه هاي پس از کاشت را نمایش می دهد .
