Strahlen-Ionenimplantation ist eine Vakuumtechnologie, mit der die tribologischen (Verschleiß, Reibung, Härte ...), physikalischen (optisch, elektrisch, ...) oder physikalisch-chemischen (Korrosionsbeständigkeit, ...) Eigenschaften von Materialien verbessert werden können.

Das Prinzip der Ionenimplantation besteht darin, dass sehr energiereiche Ionen (5 bis 40keV) beschleunigt werden und sich in den zu behandelnden Materialien einnisten. Wenn das Ion in das Material eindringt, wird es seine kinetische Energie in Kollisionen mit den Elektronen und Kernen der Atome verlieren und so die lokale atomare Organisation und die Kristallstruktur des Festkörpers verändern.

Die Art der Ionen, ihre Masse, ihre Energie und die implantierte Dosis wird zur Überwachung der Eigenschaften des Materials nötig.

Vorteile:

- Es ist eine Niedrigtemperaturbehandlung. Sie kann direkt auf fertige Produkte angewendet werden. Jede Art von festem und/oder vakuumtauglichem Material kann behandelt werden.

- Es ist nicht eine Abscheidung, daher besteht keine Gefahr von Delaminationen oder Aufdicken

- Die Technologie implantiert nicht mischbare Elemente oder überschreitet die Grenzen der Löslichkeit.

- Das Verfahren ist endlich industrialisierbar und umweltfreundlich (keine Umweltauswirkungen, kein Ausschuss).

- Zu den Nachteilen gehört, dass der Strahl gerichtet ist, sodass die zu behandelnden Oberflächen einander gegenüberliegen müssen. Die implantierten Dicken sind relativ gering (< 1µm). Implantations-Diffusionsbehandlungen sind jedoch möglich, um die Eindringtiefe zu erhöhen.

Wichtigste Eigenschaften:

- Mechanik: Härte (Nano, Mikro), Verschleißfestigkeit, Senkung des Reibungskoeffizienten, Ermüdungsfestigkeit.

- Chemie: Korrosionsbeständigkeit (Lochfraß, Salzsprühnebel...) und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen.

- Physikalische Chemie: Veränderung der Oberflächenenergie (Oberflächenstrukturierung, Hydrophobizität), katalytische Eigenschaften, optische Eigenschaften (Färbung, Reflexionsvermögen...), Verbesserung der Adhäsion (Grenzflächen), Biokompatibilität im Allgemeinen.

 

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