@MastersThesis{Mello:2007:MoPrSu,
author = "Mello, Carina Barros",
title = "Modifica{\c{c}}{\~a}o das propriedades superficiais de materiais
atrav{\'e}s da implanta{\c{c}}{\~a}o de cromo por recoil por
meio de implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em
plasma de nitrog{\^e}nio",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2007",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2007-02-28",
keywords = "engenharia e tecnologia espacial, implanta{\c{c}}{\~a}o
i{\^o}nica por imers{\~a}o em plasma, implanta{\c{c}}{\~a}o
por recoil, a{\c{c}}o carbono SAE 1020, sil{\'{\i}}cio,
caracteriza{\c{c}}{\~a}o, espectroscopia de el{\'e}trons Auger,
corros{\~a}o, space engineering and technology, plasma immersion
ion implantation, recoil implantation, carbon steel SAE 1020,
silicon, characterization, Auger electroscopy (AES), corrosion.",
abstract = "Este trabalho tem por objetivo a modifica{\c{c}}{\~a}o das
propriedades superficiais de materiais condutores (a{\c{c}}o
carbono) e semicondutores (sil{\'{\i}}cio) utilizando a
implanta{\c{c}}{\~a}o de {\'a}tomos de cromo, depositados na
superf{\'{\i}}cie dos materiais sob a forma de um filme fino,
por meio da implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o a
plasma. O estudo visa entender o processo b{\'a}sico de
implanta{\c{c}}{\~a}o por recoil (usando sil{\'{\i}}cio) e
melhorar as propriedades mec{\^a}nicas, tribol{\'o}gicas e
anti-corrosivas de materiais amplamente utilizados na
ind{\'u}stria e constru{\c{c}}{\~a}o civil (usando a{\c{c}}o
comum ao carbono). Os filmes de cromo foram depositados em
evaporadora de feixe de el{\'e}trons em diversas espessuras e a
implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em plasma de
nitrog{\^e}nio foi realizada variando uma s{\'e}rie de
par{\^a}metros, como a energia dos {\'{\i}}ons, press{\~a}o de
trabalho, tempo de tratamento e espessura do filme. Foram
realizadas simula{\c{c}}{\~o}es do processo de
implanta{\c{c}}{\~a}o utilizando o software livre SRIM.
Ap{\'o}s os tratamentos, as amostras de sil{\'{\i}}cio foram
caracterizadas por difra{\c{c}}{\~a}o de raios-X de alta
resolu{\c{c}}{\~a}o na configura{\c{c}}{\~a}o de Rocking Curve
e espectroscopia por el{\'e}trons Auger (AES). As amostras de
a{\c{c}}o foram caracterizadas por micro e
nanoindenta{\c{c}}{\~a}o, ensaios de tribologia e corros{\~a}o,
microscopia eletr{\^o}nica de varredura (MEV) e espectroscopia
por el{\'e}trons Auger (AES). A an{\'a}lise das Rocking Curves
mostraram que o aumento da energia, da press{\~a}o de trabalho e
do tempo de tratamento aumentam o n{\'u}mero de {\'{\i}}ons de
nitrog{\^e}nio implantados no sil{\'{\i}}cio, resultados
confirmados por AES. Em a{\c{c}}o carbono, as an{\'a}lises de
micro e nanoindenta{\c{c}}{\~a}o mostraram que a dureza
superficial aumenta com presen{\c{c}}a do filme depositado, mas
{\'e} ainda maior ap{\'o}s o tratamento, especialmente para
aqueles realizados em alta energia. Os ensaios de tribologia
(pin-on-disk) mostraram que, ap{\'o}s o tratamento, o coeficiente
de fric{\c{c}}{\~a}o {\'e} reduzido para a maioria das amostras
e que h{\'a} tamb{\'e}m uma redu{\c{c}}{\~a}o da taxa de
desgaste. Os ensaios de corros{\~a}o mostraram que a
presen{\c{c}}a do filme na superf{\'{\i}}cie torna o material
mais nobre, elevando o potencial de corros{\~a}o, em
rela{\c{c}}{\~a}o a uma amostra sem filme e sem tratamento.
Ap{\'o}s os tratamentos, esse potencial eleva-se ainda mais, mas
para os tratamentos em alta energia, a densidade de corrente
aumenta em uma ordem de grandeza em rela{\c{c}}{\~a}o a uma
amostra sem filme e sem tratamento, acelerando o processo de
corros{\~a}o. As micrografias obtidas por MEV revelaram as
estruturas da superf{\'{\i}}cie antes e depois da corros{\~a}o,
mostrando um aumento da rugosidade e, para algumas amostras, um
mecanismo de corros{\~a}o semelhante a corros{\~a}o por pites.
Os perfis de concentra{\c{c}}{\~a}o obtidos por AES confirmou a
implanta{\c{c}}{\~a}o de nitrog{\^e}nio e de cromo, mesmo com a
perda excessiva de cromo por sputtering nos tratamentos em energia
moderada. ABSTRACT: The objective of this work is the modification
of the surface properties of conductive materials (carbon steel)
and semiconductors (silicon) using the implantation of chromium
atoms, deposited on the surface of materials as thin films, using
plasma immersion ion implantation. In this study we seek to
understand the basic process of recoil implantation (using
silicon) and improve the mechanical, tribological and
anti-corrosive properties of materials commonly used in the
industry and building sites such as carbon steel. The chromium
films with several thicknesses were deposited by electron beam
evaporation and the nitrogen plasma immersion ion implantation was
carried out varying a series of parameters, as the energy of the
ions, work pressure, time of treatment and film thickness.
Implantation process simulations were accomplished using the
software SRIM. After treatments, silicon samples were
characterized by high resolution ray-X diffraction (in Rocking
Curve configuration) and Auger electron spectroscopy (AES). Steel
samples were characterized by micro and nanoindentation,
tribological and corrosion tests, scanning electron microscopy
(SEM) and Auger electron spectroscopy (AES). The analysis of
Rocking Curves showed that the increase of the energy, work
pressure and treatment time increases the number of nitrogen ions
implanted into the silicon, which was confirmed by AES. In carbon
steel, micro and nanoindentation analyses showed that the surface
hardness increased with presence of the deposited film, and it was
still larger after the treatment, especially for those
accomplished in high energy. The tribological tests (pin-on-disk
type) showed that, after the treatment, the friction coefficient
was reduced for most of the samples and there was also a reduction
of the wear rate. The corrosion tests showed that the presence of
the film in the surface turned the material more noble, elevating
the corrosion potential, in relation to a sample without film and
treatment. After treatments, that potential further rises, but for
the treatments in high energy, the current density increases by
one order of magnitude in relation to the sample without film and
treatment, accelerating the corrosion process. The micrographics
obtained by SEM revealed the structures of the surface before and
after the corrosion, showing an increase of the roughness and, for
some samples, a mechanism similar to pitting corrosion. The
concentration profiles obtained by AES confirmed the implantation
of nitrogen and of chromium, even with the excessive loss of
chromium by sputtering in the treatments at moderate energy.",
committee = "Yian An, Chen (presidente) and Beloto, Ant{\^o}nio Fernando
(orientador) and Ueda, Mario (orientador) and Kostov, Konstatin
G.",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Modification of surface properties of materials by chromium recoil
implantation using nitrogen plasma immersion ion implantation",
language = "pt",
pages = "166",
ibi = "6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PDQcS",
url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PDQcS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "06 maio 2024"
}