Effect of Low-Energy Inert-Gas Ion Bombardment of the Metal Surface on the Oxygen Adsorption and Oxidation

Abstract

It is well known that the metal-surface properties vary because of the ion sputtering of surface layers in a vacuum. This review contains results of the studies of kinetics change of both oxygen adsorption and oxidation on the surface of transition metals and alloys in a vacuum during the lowenergy ( 10 keV) Ar + ions' bombardment. Particularly, the results of the systematic studies of a surface of the Cu, Ni, Fe, Co single crystals, and Fe-Ni alloy are presented. The important role of such parameters as a dose of the ion bombarding, ion energy and sample temperature in the chemical activity of a surface is noted. As argued, mechanism of interaction in surface-gas system is substantially controlled by the optimal ratio between the energy and the primary ion current density as well as the sputtering rate of natural oxide on the target surface.Добре відомо, що властивості поверхні металу змінюються в результаті йонного розпорошення поверхневих шарів у вакуумі. Даний огляд міс-тить результати досліджень зміни кінетики адсорбції кисню й окис-нення на поверхні перехідних металів і стопів у вакуумі при бомбарду-ванні йонами Ar + низької енергії ( 10 кеВ). Зокрема, наведено резуль-тати систематичних досліджень поверхні монокристалів Cu, Ni, Fe, Co та стопу Fe-Ni. Зазначено важливу роль таких параметрів як доза бом-бардування, енергія йонів і температура зразка у зміні хемічної актив-ности поверхні. Наведено докази того, що механізм взаємодії в системі газ-поверхня істотно контролюється оптимальним співвідношенням між енергією та густиною первинного йонного струму, а також швидкі-стю розпорошення природного оксиду на поверхні мішені. 210 M. O. VASYLYEV, S. I. SIDORENKO, S. M. VOLOSHKO, and T. ISHIKAWA Хорошо известно, что свойства поверхности металла изменяются в ре-зультате ионного распыления поверхностных слоёв в вакууме. Данный обзор содержит результаты исследований изменения кинетики адсорб-ции кислорода и окисления на поверхности переходных металлов и сплавов в вакууме при бомбардировке ионами Ar + низкой энергии ( 10 кэВ). В частности, приведены результаты систематических исследова-ний поверхности монокристаллов Cu, Ni, Fe, Co и сплава Fe-Ni. Отме-чается важная роль таких параметров как доза бомбардировки, энергия ионов и температура образца в изменении химической активности по-верхности. Приведены доказательства того, что механизм взаимодейст-вия в системе газ-поверхность существенно контролируется оптималь-ным соотношением между энергией и плотностью первичного ионного тока, а также скоростью распыления природного оксида на поверхно-сти мишени.Keywords: ion bombardment, oxygen adsorption, oxidation, metal and alloy surfaces, radiation defects.Ключові слова: йонне бомбардування, адсорбція кисню, окиснення, поверхні металу та стопу, радіяційні дефекти.Ключевые слова: ионная бомбардировка, адсорбция кислорода, окис-ление, поверхности металла и сплава, радиационные дефекты.

Effect of Austempering Parameters on Microstructure and Tensile/Impact Behaviours of Micro-Alloyed TRIP-Assisted Steel

“…2d). The fine structure of the sample austenized at 400 o C is similar to that of 350 o C; the dislocation clusters and nanosized particles of cubic carbide (Nb,V)C [28] are also observed inside the plates of α-phase (Fig. 2f).…”

Thermal and Ion Treatment Effect on Nanoscale Thin Films Scratch Resistance

“…Ion treatment with the mode used helps to reduce the amount of O and C remained in the film after deposition stage, as well as to increase the concentration of Cu from 90% to almost 100%. The development of reduction processes at the internal interfaces is associated with the long-range effects induced by low-energy ions, which has been discussed in detail elsewhere [15]. Optimal ion treatment mode (energy of 800 eV and fluence of 5.6⋅10 16 ion/cm 2 ) caused a simultaneous passivation of all film layers with decreased presence of oxygen and carbon impurities.…”

“…The possible various effects of ion bombardment on the adhesion of different metals related to the degree of affinity of the irradiated metal to oxygen should be taken into account. Ion bombardment at low energies can cause both oxidation of the metal and reduction of already formed oxides [15].…”