O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta ta’lim vazirligi toshkent irrigatsiya va qishloq xo’jaligini mexanizatsiyalash muhandislari instituti

 
3.4. Ion singdirilgan yuzalarning fizik-kimyoviy va mexanik xossalari 
 
Ionlarni singdirish - yuza xossalarini boshqarishning noyob usulidir, shuning 
uchun  bu  texnologiyaning    korroziya  bardoshlikni,  yeyilishga  chidamlilikni, 
qattiqlikni    oshirish  usuli  sifatida  imkoniyatlari  juda  ham  yoqori.  Shuni  alohida 
ta‟kidlash  kerakki,  bu  usul  tayyor        detallar  uchun  qo‟llaniladi  va  qo‟shimcha 
ishlov berishni deyarli talab qilmaydi.  
Korroziya  materialning  sirt  qatlamini  buzadi.  Antikorrozion  elementlarning 
ionlari (NI
+
, Cr
+
, Al
+
, Nb
+
, Cu
+
, Pb, As, Sb va boshqalar) sirt ustida elektrkimyoviy 
jarayonlarni  kamayishiga  olib  keladi.  Metallarning  ionlari  bilan  bir  qatorda  inert 
gazlarning  (He,  Ar,  Ne  va  boshqalar)  muvaffaqqiyatli  ishlatiladi.  Legirlovchi 
elementlar sifatida konstruktsion po‟lat va qotishmalarning korroziya bardoshligini 
oshiruvchi  platina  guruhdagi  (Pt,  Pd,  Ru,  Re)  metallar  o‟ziga  xos  kiziqish 
uyg‟otadi.  Masalan,  palladiy    ionlari  singdirilgan  titanning  korroziyabardoshligi 
10
4
 marta oshdi. Ionlarni singdirish usuli bilan yuzalarni legirlash korroziyon darz 
ketishini  kamaytirish  maqsadida  qo‟llaniladi,  chunki  sirt  qatlamida  hosil  bo‟lgan 
qotishma  va  birikmalar  elektrkimyoviy  nuqtai  nazardan  metallurgiya  usuli  bilan 
olingan  qotishmalarga  o‟xshaydi.  Ammo  ionli  singdirish  yo‟li  bilan  legirlash 
qimmatbaho  metallni  tejashga  imkon  beradi.  Ionli  singdirish  usuli  Fe-Ta  tizimda 
o‟zgacha  qotishmalarni  yaratish  imkonini  beradi.  Bu  temirni  amorf  holatiga 
keltirish hisobiga po‟latlarning korroziyabardoshligini oshirishga olib keladi.      
Korrozion  muhitda  materialning  sirtida  kechadigan  elektrkimyoviy 
jarayonlarning  rivojlanishiga  kimyoviy  aktiv  elementlarni  singdirilishi  va 
radiatsion  nuqsonlarni  paydo  bo‟lishi  ta‟sir  etadi.  Ionlar  bilan  urish  hisobiga 
strukturaning  bo‟shashi  nisbatan  sifatli  himoya  qatlamini  hosil  bo‟lishini 

---

77 
 
osonlashtiradi.  Bu  bilan  birgalikda  korroziyabardoshlikka  radiatsiya  natijasida 
paydo bo‟layotgan kristal panjaraning mayda donali buzilishlar kichli ta‟sir qiladi. 
Ma‟lumki,  siquvchi  zo‟riqishlar  korrozion  darz  ketishiga  chidamliligini  oshiradi, 
cho‟zuvchi zo‟riqishlar – pasaytiradi. 
Metall  va  qotishmalarning  korroziyasi  yoki  bevosita  sirtga  ta‟sir  qilganda, 
yoki  donalar  chegaralari  bo‟ylab  diffuziya  yo‟li  bilan  vujudga  keladi.  Ionli  urish 
natijasida kristallarning o‟lchamlari va yo‟nalishini o‟zgarishi korroziya jarayonini 
rivojlanishiga  jiddiy  ta‟sir qiladi.  Ogir ionlar  bilan katta  miqdorli nur bilan ta‟sir 
qilish,  qotishmalarni  korroziyaga  nisbatan  sustkashligiga  samarali  ta‟sir  qilishni 
ta‟kidlash kerak.   
Miqdori  katta  nur  ta‟sirida  amorf  qatlamlar  shakllanadi.  Bu  jarayonni 
batafsil  ko‟rib  chiqamiz.  Singdirilayotgan  ionlarning  massasi  va  temperaturaga 
bogliq  bo‟lgan  nurlanish  miqdorini  oshishi  har  xil  yo‟nalgan  sohalar  ustma-uast 
tushib ma‟lum qalinlikda amorf , ya‟ni yo‟nalishsiz  qatlam hosil bo‟ladi. Kristall 
tuzilmaning nuqsonlar zichligi ionning atom rusumiga, temperaturaga, energiyaga, 
nurlanish  miqdoriga  va  kanallarni  hosil  bo‟lishiga  bog‟liq.  Past  (125
о
К  gacha) 
temperaturalarida  amorf  strukturalarning  paydo  bo‟lishi  singdirilayotgan 
ionlarning  massasiga  bog‟liq  emas.  Singdirilayotgan  ionlarning  tok  zichligi 
oshganda nishon materiali qiziydi, bu esa amorflanosh miqdorini oshiradi.  
Amorf  qatlamo  hosil  bo‟lganda  nishonning  rangi  o‟zgaradi.  Ayniqsa  bu 
o‟zgarish yarimo‟tkazgichlar sirtida ko‟rinadi. Kremniyning rangi ochiladi, galliy 
qorayadi.  Agar  sovuq  namunani  suvning  nam  muhitiga  joylashtirsak,  suv 
tomchilari namunaning nurlangan sohasida kondensatsiya bo‟lsa, shu joyda  amorf 
sohasi namoyon bo‟ladi. Buni amorf sohaning issiqlik o‟tkazuvchanligi yuqoriroq 
ekanligi  bilan  izohlash  mumkin  va  shu  bilan  ionlarni  singdirish  yo‟li  bilan 
puxtalangan strukturaning birjinsligini tekshirish mumkin. 
Ionli  implantatsiya  (singdirish)  natijasida  kristall  tuzilmaning  murakkab 
radiatsion  nuqsonlar  paydo  bo‟ladi,  ular  mikroqattiqlikni  oshishiga  jiddiy  ta‟sir 
qiladi.  Mikroqattiqlikni  oashishiga  radiatsion  nuqsonlarni  qo‟shimchalarning 
atomlari bilan o‟zarota‟siri ham ahamiyatli. Umumiy holda yuqori mikroqattiqlik 
inert  gazlarning  atomlarini  singdirishda  kuzatiladi,  po‟latning  mikroqattiqligi 
bundan tashqari nurlanish miqdoriga bog‟liq. 
Mikroqattiqligi  o‟zgartirilgan  qatlam  qalinligi  ionlarni  bosib  o‟tgan 
masofasidan  ming  va  undan  ortiq  marta  katta.  Bunga  yuzaga  urish  natijasida 
termodiffuziya  qonunlari  va  kimyoviy  potentsiallarining  gradientlari  yuqori 
bo‟lgan maydonlaridagi diffuziya bo‟yicha kechadigan radiatsion diffuziya tufayli 
erishiladi.   
Azot  bilan  miqdori  katta  nurlanish  ta‟sirida  mikrokattiqlikni  oshishi  metal 
nitridlarni  hosil  bo‟lishi  bilan  bog‟liq.  Xuddi  shunday  natijaga  po‟latga  kristall 
panjaraning  tugunlar  orasiga  joylashgan  bor  va  uqlerod  ionlarini  singdirishda 
erishiladi.   
Yuqori  energetik  In
+
,  Sn
+
,  Mo
+
,  Pb
+
,  (Mo
+
  +  S
+
)  ionlarni  va  boshqa 
elementlarni  880…900  keV  energiyada  yuzalarga  singdirishda  ishqalanish 
koeffitsientni kamaytirish mumkin. Natijada yuza qatlamlarida yuqori antifriktsion 
xususiyatlarga  ega  bolgan  kimyoviy  birikmalar  hosil  bo‟ladi.  Ar
+
  va  N
+
  ionlar 

---

78 
 
singdirilganda  antifriktsion  xususiyatli  kimyoviy  birikmalar  hosil  bo‟lishiga 
bog‟liq  bo‟lmagan  holda  ishaqalanish  koeffitsienti  kamayadi.  Bu  holda  kristall 
tuzilmaning  radiatsion  buzilishlarning  rivojlanishi  yuzaning  oksidlanishiga  va 
oksidli yupqa qobiq hosil bo‟lishiga olib keladigan faol markazlarni yaratadi.  
Po‟lat va qotishmalarning yeyilishga chidamliligini oshirish uchun ularning 
sirtlariga    yengil  (B
+
,  C
+
,  N
+
)      va  og‟ir  (Ti
+
,  Ar
+
,  Mo
+
,  W
+
,  Cd
+
)  ionlarni 
singdiriladi.  Ionli  singdirish  usili  bilan  yeyilishga  chidamlilik  1,5…20,0  marta 
oshirilishi  mumkin.  Masalan,  zanglamas  po‟lat  sirtiga  Ti  ionlari  singdirilsa 
yeyilishga  chidamlilik  10  martagacha  oshadi.  Yengil  ionlar  po‟lat  sirtiga 
singdirilganda  yeyilishga  chidamlilik  qoshimchalarning  atomlari  bilan    hosil 
bo‟ladigan  birikmalar  (karbid,  nitrid,  boridlar)  hisobiga  oshadi.    Yeyilishga 
chidamlilikning oshishi  radiatsion nuqsonlar, strukturaviy o‟zgarishlar, metastabil 
amorflar faza va h.z.ni hosil bo‟lishi bilan ham bog‟liq [5]. 
C
+
,  N
+
  и  Cu
+ 
ionlarni  singdirish  natijasida  ikkilamchi  fazalarni  paydo 
bo‟lishi hisobiga toliqishga mustahkamlik oshadi. 
Kremniy va argon ionlarni titan qotishmalarga singdirish natijasida, ularning 
mikroqattiqligi  va  toliqishga  mustahkamlik  ancha  oshadi.  Ion  tokning  zichligi 
oshganda  mikroqattiqlik  j  =  10mkA/sm
2
  atrofida  maksimumga  yetadi,  keyin  bir 
tekis  pastga  tushadi,  lekin  dastlabki  qattiqlikdan  20%  dan  oshgan  holda,  bu 
qiymatdan  tushib  ketmaydi  [1].  Mikroqattiqlik  va  chidamlilikni  oshishi 
dislokatsiyalar  uchun  energetik  to‟sqin  bolgan  radiatsion  nuqsonlarni  rivojlanishi 
bilan  hamda  kremniy  va  titan  birikmalarni  hosil  bo‟lishi  bilan  bog‟liq. 
Materialning  toliqishga  chidamliligini  oshishiga  ionli  singdirishning  ijobiy  ta‟siri, 
yuza  mikrorel‟efi  kremniy  hamda  argon  nurlarini  purkash  natijasida  tekislanishi 
mumkin.