Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von implantiertem Metall
Question
Kann die Korrosionsbeständigkeit von Edelmetallen durch eine Ionenimplantationsbehandlung verbessert werden? Welche Behandlungsbedingungen sind am besten geeignet? Wie lässt sich diese Verbesserung quantifizieren?
Expertise
Materia Nova verfügt über anerkanntes Fachwissen im Bereich der elektrochemischen Techniken und insbesondere bei der Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen.
Im Rahmen des Walibeam-Projekts haben Materia Nova und Ionics eine innovative Technologie zur Oberflächenmodifizierung entwickelt und industrialisiert: die Ionenimplantation per Strahl. Das Verfahren ermöglicht es, die mechanischen Eigenschaften und die Haltbarkeit von Metalloberflächen zu erhöhen. Eine spezielle Studie wurde zu verschiedenen Edelmetallen durchgeführt, die im Bereich der Verbindungstechnik verwendet werden, mit dem Ziel, die Dicke des abgeschiedenen Metalls deutlich zu verringern.
In dieser Fallstudie wurde eine elektrochemische Methode zur quantitativen Messung der Korrosionsbeständigkeit verwendet. Ziel ist es, die Bedingungen für die Implantation dünner, elektrolytisch abgeschiedener Goldschichten auf nickelbeschichtetem Kupfer zu optimieren. Die Darstellung der potentiodynamischen Polarisationskurven ermöglicht einen schnellen (±1h) Zugriff auf den Wert der Korrosionsstromdichte eines Metalls. Je niedriger die Korrosionsstromdichte eines Metalls ist, desto höher ist seine Korrosionsbeständigkeit. In der Praxis werden die Proben in ein elektrolytisches Medium getaucht, das je nach der angestrebten Anwendung bestimmt wird. Mithilfe eines Potentiostaten wird eine Spannungsabtastung um das Ruhepotenzial durchgeführt und die Stromreaktion des Systems aufgezeichnet.
Als Beispiel werden Goldschichten verglichen, die mit 2 verschiedenen Ionendosen (Dosis1 > Dosis 2) implantiert und nicht implantiert wurden. Die Ergebnisse der elektrochemischen Messung werden mit einem 7-tägigen Alterungstest mit korrosiven Gasen (Intl Standard IEC 60068-2-60) verglichen.
Die Korrosionsgeschwindigkeit des nach Bedingungen 1 implantierten Metalls ist viermal niedriger als nach Bedingungen 2 und zehnmal niedriger als ohne Implantation. Darüber hinaus deutet die Verschiebung des Korrosionspotenzials zu positiveren Werten auf eine Veredelung der Oberfläche hin.
Lösung
Die Messungen der Polarisationskurven und ihre Korrelation mit einem Alterungstest mit korrosiven Gasen ermöglichten die Optimierung der Implantationsparameter und zeigten die signifikante Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit des implantierten Metalls. Die elektrochemische Technik ermöglicht es, die Implantationsbedingungen zu diskriminieren.