Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов

Установлено, что использование ионной имплантации дает возможность регулировать процесс нанесения ртутной пленки — создавать условия смачивания и несмачивания ртутью поверхности материалов, применяемых для индикаторных микроэлектродов с ртутно-пленочным покрытием для проведения экологического контро...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
Hauptverfasser:	Кальменова, Г.А., Мусина, А.С., Мухамединова, Н.А., Байташева, Г.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2014
Schriftenreihe:	Электрические контакты и электроды
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103996
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов / Г.А. Кальменова, А.С. Мусина, Н.А. Мухамединова, Г.А. Байташева // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 148-153. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-103996
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1039962016-06-29T03:02:13Z Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов Кальменова, Г.А. Мусина, А.С. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А. Установлено, что использование ионной имплантации дает возможность регулировать процесс нанесения ртутной пленки — создавать условия смачивания и несмачивания ртутью поверхности материалов, применяемых для индикаторных микроэлектродов с ртутно-пленочным покрытием для проведения экологического контроля объектов окружающей среды. Встановлено, що використання іонної імплантації дозволяє регулювати процес нанесення ртутної плівки — створювати умови змочування і незмочування ртуттю поверхні електродних матеріал, які застосовуються для індикаторних мікроелектродів з ртутно-плівковим покриттям для проведення екологічного контролю об’єктів навколишнього середовища. It is established that use of a method of ionmplantation gives the chance to regulate process of drawing a mercury film — to create a condition of wetting and not wetting by mercury of a surface of the electrode materials used at development of indicator microelectrodes with a mercury and film covering for carrying out environmental control of objects of environment. 2014 Article Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов / Г.А. Кальменова, А.С. Мусина, Н.А. Мухамединова, Г.А. Байташева // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 148-153. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2311-0627 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103996 66.001.5:621.3.035.222 ru Электрические контакты и электроды Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Установлено, что использование ионной имплантации дает возможность регулировать процесс нанесения ртутной пленки — создавать условия смачивания и несмачивания ртутью поверхности материалов, применяемых для индикаторных микроэлектродов с ртутно-пленочным покрытием для проведения экологического контроля объектов окружающей среды.
format	Article
author	Кальменова, Г.А. Мусина, А.С. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А.
spellingShingle	Кальменова, Г.А. Мусина, А.С. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А. Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов Электрические контакты и электроды
author_facet	Кальменова, Г.А. Мусина, А.С. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А.
author_sort	Кальменова, Г.А.
title	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов
title_short	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов
title_full	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов
title_fullStr	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов
title_full_unstemmed	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов
title_sort	метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103996
citation_txt	Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов / Г.А. Кальменова, А.С. Мусина, Н.А. Мухамединова, Г.А. Байташева // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 148-153. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Электрические контакты и электроды
work_keys_str_mv	AT kalʹmenovaga metodimplantaciikakregulirovanieprocessananeseniârtutnojplënkinapoverhnostʹélektrodnyhmaterialov AT musinaas metodimplantaciikakregulirovanieprocessananeseniârtutnojplënkinapoverhnostʹélektrodnyhmaterialov AT muhamedinovana metodimplantaciikakregulirovanieprocessananeseniârtutnojplënkinapoverhnostʹélektrodnyhmaterialov AT bajtaševaga metodimplantaciikakregulirovanieprocessananeseniârtutnojplënkinapoverhnostʹélektrodnyhmaterialov
first_indexed	2025-07-07T14:39:22Z
last_indexed	2025-07-07T14:39:22Z
_version_	1836999416761810944
fulltext	УДК 66.001.5:621.3.035.222 Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной пленки на поверхность электродных материалов Г. А. Кальменова, А. С. Мусина, Н. А. Мухамединова, Г. А. Байташева* ТОО Научно-производственное объединение "Ана Жер", Алматы, Казахстан, e-mail: galia-almat@mail.ru *Казахский государственный женский педагогический университет, Алматы, e-mail: mussina_as@mail.ru Установлено, что использование ионной имплантации дает возможность регулировать процесс нанесения ртутной пленки — создавать условия смачивания и несмачивания ртутью поверхности материалов, применяемых для индикаторных микроэлектродов с ртутно-пленочным покрытием для проведения экологического контроля объектов окружающей среды. Ключевые слова: имплантация, ртутная пленка, амальгамирование, микро- электрод. В настоящее время в электронной промышленности имплантация наиболее широко применяется для ионного легирования металлов при изготовлении контакт-деталей коммутирующих приборов и различного рода индикаторных микроэлектродов для электрохимических методов анализа. Ионная имплантация заключается во внедрении в кристаллы ионизированных атомов с энергией, достаточной для проникновения в поверхностные области материалов [1, 2], что обеспечивает возможность управления их свойствами. В частности, этим методом можно создавать поверхностные слои, имеющие различное сродство к ртути. В связи с отсутствием в литературе такого рода сведений относительно материалов, используемых в качестве основы различного рода микроэлектродов, нами проведены исследования по амальгамированию ряда металлов и сплавов, поверхность которых подвергнута ионной имплантации [3]. Свойства поверхности имплантированных материалов могут быть использованы для регулирования процесса амальгамирования поверх- ности большого числа металлов и сплавов, что очень важно при создании ртутно-пленочных индикаторных электродов и различного рода полупро- водниковых приборов. Методом имплантации, который заключается в ионной бомбардировке исследуемых материалов, можно создавать поверхностные слои, имеющие различное сродство к ртути. Проведению таких работ должен предшествовать процесс качествен- ной предварительной подготовки поверхности исследуемых образцов. Как известно, при обработке металлов и сплавов на стадиях химической подготовки их поверхности перед нанесением металлических, в частности © Г. А. Кальменова, А. С. Мусина, Н. А. Мухамединова, Г. А. Байташева, 2014 148 ртутных, покрытий происходит изменение состава и микрорельефа их поверхностного слоя. В связи с этим исследовали поведение стали 36НХТЮ и сплавов 79НМ, 50Н в процессе химической подготовки с целью выяснения характера и глубины коррозионного воздействия травильного и полироваль- ного растворов и дальнейшего нанесения на их поверхность устойчивых ртутных покрытий. Основное внимание было уделено подбору оптимальных условий проведения процесса химической подготовки и выяснению особен- ностей коррозионного воздействия растворов на изучаемые материалы. Как известно, в процессе травления поверхность материалов освобож- дается от слоя оксидов, остатков жира и других посторонних веществ; при полировании выравниваются микроскопические неровности поверхности, сглаживание ее доводится до размеров небольших рубцов [4, 5]. При изучении процессов коррозии для определения содержания метал- лов использован метод инверсионной вольтамперометрии [5]. По коли- честву выявленных металлов, входящих в состав сплавов и стали, рассчи- тывали их соотношение при переходе в раствор и толщину снятого слоя. Химическую подготовку поверхности образцов стали 36НХТЮ и сплавов 79НМ, 50Н осуществляли индивидуально, подбирая различные составы травильного и полировального растворов и режим проведения операций. Концентрации компонентов исследуемых материалов, перешедших в растворы, и толщины δ снятых слоев приведены в табл. 1. Как следует из табл. 1, в процессе травления сплава 79НМ коррозия идет только по железу и никелю, а при полировании поверхность сплава становится блестящей за счет снятия значительного слоя материала (1·10-3 см), причем кон- центрация металлов соответствует исходному составу сплава (рис. 1, а). Оптимальные условия травления и полирования сплава 79НМ: травление при 70 оС в течение 30 мин в растворе состава H2SO4 : HCl : H2O, взятом в соотношении 2 : 1 : 2; полирование при 70 оС, t = 1 мин, в растворе HNO3 : CH3COOH : HCl с соотношением 30 : 7 : 1 (% (об.)). Травление сплава 50Н, также как и полирование, приводит к большему выходу в раствор никеля, чем железа, причем толщина снятого слоя на первой стадии обработки составляет (3—6)·10-4 см, а на второй — в 2—3 раза больше. Поверхность образца после травления теряет блеск, Т а б л и ц а 1. Концентрация (% (мас.)) металлов в слоях, удаленных с исследуемых сплавов в процессе травления и полирования Травление Полирование Мате- риал S, см2 Fe Ni Cr Mn Ti Al Толщина снятого слоя δ ·103, см Fe Ni Mo Mn Толщина снятого слоя δ ·103, см 1,08 45,0 37,4 14,3 — 2,5 0,8 1,94 1,04 46,2 38,5 11,9 — 2,6 0,8 1,97 1,3 43,5 41,8 11,6 — 2,4 0,7 1,45 36НХТЮ 1,61 44,7 39,9 11,9 — 2,7 0,8 1,23 Ниже чувствительности определения ≤0,2 0,70 46,2 53,8 — — — — 0,01 14,9 78,8 5,6 0,7 1,27 1,36 43,8 56,2 — — — — 0,016 14,9 79,6 4,5 1,0 1,29 79НМ 0,84 — — — — — — 0,013 17,9 76,0 4,9 1,2 0,9 50Н 0,96 8,5 91,5 — — — — 0,32 8,3 91,7 — — 0,77 0,72 7,8 92,8 — — — — 0,66 10,1 89,9 — — 1,16 0,72 — — — — — — — 7,1 92,9 — — 1,16 149 становится серой (рис. 1, б, справа), тогда как полирование делает поверхность зеркально-блестящей (рис. 1, б, слева). Для травления подобраны следующие условия: 20—25 оС, t = 15—20 с, раствор состава H2SO4 : HNO3 : HCl : H2O с соотношением 12 : 35 : 6 : 47 (% (об.)). Полирование осуществляли при 20—25 оС, t = 30—60 с в растворе HCl : CH3COOH : Н2О2 : Н2О с соотношением 10 : 20 : 10 : 60 (% (об.)). Для материала 36НХТЮ также специально разработан состав электролита на основании данных о характере действия различных кислот на стали. Травление проводили при 60—70 оС 10 мин в растворе HNO3 : HCl : H2O с соотношением 5 : 45 : 50 (мл), процесс полирования — при 50—60 оС 6 мин в растворе HNO3 : K2CrO7 : H2O с соотношением 10 : 50 : 40 (мл) (рис. 2). Качество ртутной пленки на образцах исследуемых материалов оценивали по толщине жидкометаллического покрытия и устойчивости его на воздухе. Амальгамирование поверхностей исследуемых образцов стали 36НХТЮ и сплавов 50Н и 79НМ после предварительной подготовки осуществляли электролитическим способом [5]: время электролиза — 1—1,5 ч, сила тока — 120—280 мА. Наблюдение за поверхностью образцов проводили с помощью микроскопа при 140-кратном увеличении с фиксацией на фотопленке. Результаты исследования представлены в табл. 2, а также на рис. 1, 2. Как следует из табл. 2, наибольшая толщина δ ртутной пленки после амальгамирования зафиксирована на образце 36НХТЮ. При амальгамировании сплавов 50Н и 79НМ толщина ртутного а б Рис. 1. Поверхности образцов сплавов 79НМ (а) и 50Н (б) после травления (слева) и полирования (справа). Рис. 2. Поверхность образца стали 36НХТЮ после амальгамирова- ния (а) и центрифу- гирования (б). а б 150 Т а б л и а 2. Результаты амальгамирования исследуемых а ртутного покрытия δ·103, см ц материалов (пластины d = 0,1—0,5 мм) Толщин Материал S, см2 после электролиза цент ро- после рифуги вания 1,08 3,78 — 1,04 5,85 1,61 1,30 3,29 1,90 36НХТЮ 1,61 3,03 1,67 0,96 4,85 1,69 0,72 — 2,00 0,72 5,36 1,65 5 0Н 0,72 4,57 1,73 0,84 2,96 0,32 79НМ 0,75 1,17 0,34 окрытия примерно такая же, как и для стали, причем наблюдается ее атериалов в процессе электролиза обр м т возможность регулирования процесса нан о влияние на степень амальгамирования ряда материалов доз с покрытие. Результаты анализа ртутных покрытий приведены в табл. 3. п значительное колебание — δ = (4—6)·10-3—(1—3)·10-3 см. Толщина слоя после центрифугирования стабилизируется: для сплава 50Н — δ = (1,6— 2)·10-3см, а для 79НМ δ = 3·10-3 см. На всех образцах изученных м азуется сплошная ртутная пленка, хорошо сохраняющаяся в течение 1—3 ч пребывания на воздухе. После центрифугирования, когда удаляется избыточная ртуть, на поверхности остается блестящий слой ртути, прочно сцепленный с поверхностью материала и устойчиво сохраняющийся на воздухе также в течение 1—3 ч. Таким образом, максимальная толщина полученных ртутных пленок после амальгамирования колеблется в широких пределах, что определяется силой сцепления (адгезией) ртути с поверхностью материала, обеспечивающей определенную толщину пленочного покрытия. По ере удаления от вердой поверхности сила сцепления ртути уменьшается. Соответственно, толщина ртутной пленки становится довольно чувствительной к воздействию механических сил, в частности к центрифугированию. На следующем этапе изучали есения ртутной пленки за счет предварительной модификации поверхностей изучаемых материалов путем использования метода имплантации. Исследован облучения при имплантации ионами углерода. При этом ожидалось, что внедрение в поверхность ионов углерода будет способствовать созданию условий для несмачиваемости ртутью. Образцы материалов в виде пластин помещали в держатель из листовой меди и с одной тороны подвергали облучению при следующих условиях: У = 42 КУ, I = 27 мкА, доза облучения — 1·1016—1,1·1018 Д/см2. Облученные образцы проходили стадии химической обработки, затем их амальгамировали электролити- ческим способом. В этих условиях получено качественное ртутное 151 Т а б л и ц а 3. Влияние дозы облучения У на степень покрытия ртутью поверхности исследуемых материалов Степень покрытия образцов ртутью при дозе облучения (Д/см2) Материал 1·1016 3·1016 3·1017 1,1·1018 50Н тие тие тие ны , 100%, покры- 100%, покры- 100%, покры- 80%, отдель- устойчиво не более 10 дней устойчиво не более 10 дней устойчиво не более 10 дней е участки покрытые ртутью 36НХТЮ 70 ви х ные ки, несколько к несколько к %, ртуть в де мелки капель 30%, отдель- участ покрытые ртутью 10%, апель 10%, апель 79НМ 50 ь- ные участки, 1 виде х 0% 0% %, отдел покрытые ртутью 5%, ртуть в мелки капель Для сплава 50Н тация н няет процесс амальгамирования только при максимальной дозе облучения отдельные участки пов н и ты полезны при гия, еских герконов и индикаторных электродов из новых дикаторных электро- есення ртутної плівки на поверхню електродних матеріалів Г. А. Кал йташева Вс на имплан е устра и ерхности не смачиваются ртутью. В большой мере влияние внедрения ионов углерода аблюдается на образцах стали 36НХТЮ, причем при наименьшей дозе облучения ртуть на поверхности образца закрепляется отдельными каплями, расположенными в строго геометрическом поряд- ке — в виде сетки. С увеличением дозы облучения резко уменьшается доля поверхности, занятой ртутью, однако даже при максимальном облучении не удается достигнуть полного несмачивания. Анализ ртутных покрытий показал, что наибольший эффект влияния имплантации наблюдается на образце 79НМ при дозе облучения 3·1017 Д/см2. Метод онной имплантации позволяет регулировать смачивание ртутью поверхности электродных материалов. Полученные результа разработке электродных материалов с ртутно-пленочным покрытием для проведения экологического контроля объектов окружающей среды. 1. Справочное руководство по гальванотехнике. Ч. 1. — М. : Металлур 1992. — 272 с. 2. Мусина А. С. Теоретические и технологические основы создания жидкометаллич материалов: Дис. … д-ра техн. наук. — Алматы, 2003. — 256 с. 3. Мусина А. С. О поведении труднорастворимых металлов и сплавов в ртути / А. С. Мусина, С. П. Бухман. — Алматы, 2004. — 187с. 4. Рассел Х. Ионная имплантация / Х. Рассел, И. Руге. — М. : Наука, 1983. — 360 с. 5. Комутбаева Г. А. Разработка новых материалов для ин дов: Дис. … канд. техн. наук. — Алматы, 2001. — 142 с. Метод імплантації як регулювання процесу нан ьменова, А. С. Мусина, Н. А. Мухамединова, Г. А. Ба тановлено, що використання іонної імплантації дозволяє регулювати процес несення ртутної плівки — створювати умови змочування і незмочування 152 ртуттю поверхні електродних матеріал , які застосовуються для індикаторних мікроелектродів з ртутно-плівковим покриттям для проведення екологічного контролю об’єктів навколишнього середовища. Ключові слова: імплантація, ртутна плівка, амальгамування, мікроелектрод. ів Methods of implantation, as the process of managing application of mercury film on the surface of electrode materials It is e pro y G. A. heva Kalmenova, A. S. Musina, N. A. Muhametshina, G. A. Baytas established that use of a method of ion mplantation gives the chance to regulat cess of drawing a mercury film — to create a condition of wetting and not wetting b ic i mercury of a surface of the electrode materials used at development of indicator microelectrodes with a mercury and film covering for carrying out environmental control of objects of environment. Keywords: implantation, mercury film, amalgamation, microelectrode. 153

Метод имплантации, как регулирование процесса нанесения ртутной плёнки на поверхность электродных материалов

Institution

Ähnliche Einträge