Вплив Cr на корозійну стійкість багатошарових покриттів TiAlN

О. І. Наконечна, В. А. Макара

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна

Отримано: 24.06.2019; остаточний варіант - 28.10.2019. Завантажити: PDF

В даній роботі представлено результати досліджень впливу добавок Cr на корозійну стійкість багатошарових покриттів Ti$_{1-x}$Al$_x$N, нанесених магнетронним розпиленням. Термогравіметричні експерименти показали, що легування Cr покращує окиснювальну поведінку покриттів. Методами сканувальної електронної мікроскопії детально досліджено структуру окалини, що утворюється на поверхні плівок при високотемпературному відпалі. Встановлено, що при відпалі 800°С на поверхні покриття без вмісту хрому утворюється подвійний шар оксидів, який складається з внутрішнього пористого Ti–O і зовнішнього щільного Al–O. Але при тривалому відпалі 900°С корозійна стійкість цієї плівки погіршується за рахунок збільшеної дифузії на поверхню іонів Ti, які руйнують захисний шар Al–О. Структура окалини, що утворюється на поверхні покриттів з Cr, залежить від хімічного складу плівки. Для покриттів з низьким та середнім вмістом Cr формується окалина, що із зовнішнього шару Ті–О і внутрішнього шару Al–Cr–O. У плівці з найбільшим вмістом хрому кінетика окиснення контролюється утворенням щільного поверхневого шару Cr(Al)$_2$O$_3$, і дана плівка демонструє найвищу корозійну стійкість.

Ключові слова: тонка плівка, магнетронне розпилення, сканувальна електронна мікроскопія, термогравіметрія, корозійна стійкість.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v41/i12/1653.html

PACS: 07.79.Cz, 61.46+w, 68.65.Ac, 81.15.Cd, 81.65.Mq


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Y. C. Chim, X. Z. Ding, X. T. Zeng, and S. Zhang, Thin Solid Films, 517: 4845 (2009). Crossref
  2. V. H. Derflinger, A. Schütze, and M. Ante, Surf. Coat. Technol., 200: 4693 (2006). Crossref
  3. D. Li, J. Chen, C. Zou, J. Ma, P. Li, and Y. Li, J. Alloys Compd., 609: 239 (2014). Crossref
  4. L. Chen, J. Paulitsch, Y. Du, and P. H. Mayrhofer, Surf. Coat. Technol., 206: 2954 (2012). Crossref
  5. B. Yang, L. Chen, K. K. Chang, W. Pan, Y. B. Peng, Y. Du, and Y. Liu, Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 35: 235 (2012). Crossref
  6. Y. X. Xu, L. Chen, B. Yang, Y. B. Peng, Y. Du, J .C. Feng, and F. Pei, Surf. Coat. Technol., 235: 506 (2013). Crossref
  7. O. Nakonechna, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 5: 621 (2019). Crossref
  8. Y. X. Xu, L. Chen, F. Pei, and Y. Du, Surf. Coat. Technol., 304: 512 (2016). Crossref
  9. S. Q. Wang, L. Chen, B. Yang, K. K. Chang, Y. Du, J. Li, and T. Gang, Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 28: 593 (2010). Crossref
  10. L. Zhu, M. Hu, W. Ni, and Y. Liu, Vacuum, 86: 1795 (2012). Crossref
  11. P. H. Mayrhofer, R. Rachbauer, and D. Holec, Scr. Mater., 63: 807 (2010). Crossref
  12. C. M. Koller, R. Hollerweger, C. Sabitzer, R. Rachbauer, S. Kolozsvári, J. Paulitsch, and P. H. Mayrhofer, Surf. Coat. Technol., 259, Part C: 599 (2014). Crossref
  13. R. Rachbauer, D. Holec, and P. H. Mayrhofer, Surf. Coat. Technol., 211: 98 (2012). Crossref
  14. M. Moser, D. Kiener, C. Scheu, and P.H. Mayrhofer, Materials, 3: 1573 (2010). Crossref
  15. L. Chen, D. Holec, Y. Du, and P. H. Mayrhofer, Thin Solid Films, 519: 5503 (2011). Crossref
  16. Y. X. Xu, L. Chen, F. Pei, Y. Du, Y. Liu, and J. L. Yue, Thin Solid Films, 565: 25 (2014). Crossref
  17. H. Lind, R. Forsen, B. Alling, N. Ghafoor, F. Tasnadi, M. P. Johansson, I. A. Abrikosov, and M. Oden, Appl. Phys. Lett., 99: 3 (2011). Crossref
  18. K. Yamamoto, T. Sato, K. Takahara, and K. Hanaguri, Surf. Coat. Technol., 174–175: 620 (2003). Crossref
  19. Y.-Y. Chang, D.-Y. Wang, and C.-Y. Hung, Surf. Coat. Technol., 200: 1702 (2005). Crossref
  20. D. A. Delisle and J. E. Krzanowski, Thin Solid Films, 524: 100 (2012). Crossref
  21. P. Li, L. Chen, S. Q.Wang, B. Yang, Y. Du, J. Li, and M. J. Wu, Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 40: 51 (2013). Crossref
  22. L. A. Donohue, I. J. Smith, W. D. Münz, I. Petrov, and J. E. Greene, Surf. Coat. Technol., 94: 226 (1997). Crossref
  23. L. A. Donohue, D. B. Lewis, W. D. Münz, M. M. Stack, S. B. Lyon, H. W. Wang, and D. Rafaja, Vacuum, 55: 109 (1999). Crossref
  24. I. Wadsworth, I. J. Smith, L. A. Donohue, W. D. Munz, Surf. Coat. Technol., 94: 315 (1997). Crossref
  25. M. Stueber, H. Holleck, H. Leiste, K. Seemann, S. Ulrich, and C. Ziebert, J. Alloys Compd., 483: 321 (2009). Crossref
  26. F. Vaz, L. Rebouta, M. Andritschky, M. F. da Silva, and J. C. Soares, J. Eur. Ceram. Soc., 17: 1971 (1997). Crossref
  27. H. C. Barshilia, M. S. Prakash, A. Jain, and K. S. Rajam, Vacuum, 77: 169 (2005). Crossref
  28. Y.-Y. Chang and C.-Y. Hsiao, Surf. Coat. Technol., 204: 992 (2009). Crossref