Resumen de Study of Concentration-depth Profiles of the Titanium and Nitrogen Ions by SRIM/TRIM Simulation

Andrea Carolina Pabón Beltrán, Felipe Sanabria Martínez, Custodio Vásquez Quintero, José José Barba Ortega, Ely Dannier Valbuena Niño

• español

  En este trabajo se obtuvieron perfiles de concentración por profundidad de partículas de titanio y nitrógeno implantadas, en la superficie de un acero al carbono AISI/SAE 1020, por medio de la técnica de implantación iónica tridimensional. Las partículas fueron ionizadas por medio de descargas pulsadas de alto voltaje y de arco eléctrico a bajas presiones. La distribución de posición y concentración de las especies metálicas y no metálicas son adquiridas mediante un programa informático que analiza la interacción y el transporte de iones en la materia. La dosis de los iones implantados se calcula teóricamente a partir de los parámetros experimentales y los datos adquiridos de las descargas durante el proceso de modificación superficial. Los perfiles de profundidad demostraron que los iones de titanio y nitrógeno pueden llegar a implantarse a una profundidad de 300 Å y 600 Å, y conseguir concentraciones de hasta 1,478 x 1016 ions⁄cm2 y 2,127 x 1016 ions⁄cm2, respectivamente. La formación de microgotas de titanio sobre la superficie del material implantado fue identificada mediante micrografías obtenidas por microscopia electrónica de barrido; además, la presencia de titanio y nitrógeno implantado en la superficie de los substratos fue verificada mediante el análisis de composición elemental por espectroscopia de energía dispersa, validando el efecto de la implantación iónica sobre aleaciones ferrosas.

• English

  In this research, the concentration-depth profiles reached by titanium and nitrogen particles, on the surface of AISI/SAE 1020 carbon steel substrates, by using of ion implantation technique, are studied. The ions are surface deposited by means of high voltage pulsed discharges and electric arc discharge under high vacuum conditions. The concentration and position distribution of the metallic and non-metallic species are obtained by simulation of the interaction of ions with the matter, stopping and ranges of ions in the matter, by the computer program transport of ions in matter. The implantation dose is calculated from the discharge data and the previously established study parameters in this work. From the simulation results, the depth profiles demonstrated that titanium and nitrogen ions may reach up to 300 Å and 600 Å and concentrations of 1.478 x 1016 ions⁄cm2 and 2.127 x 1016 ions⁄cm2, respectively. The formation of titanium microdroplets upon the surface of the substrates is identified from the micrographs obtained by the scanning electron microscopy technique; furthermore, the presence of titanium and nitrogen implanted on the surface of the substrate is verified through the elemental composition analysis by the energy dispersive spectroscopy, validating the effect of ion implantation on ferrous alloys