Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Вплив параметрів магнетронного розпорошення на механічні та трибологічні властивості покриттів з нітриду Карбону

Н. В. Вігілянська1, О. В. Волос1, В. Г. Задоя1, В. Ф. Горбань2, В. І. Закієв3

1Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна
2Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142 Київ, Україна
3Національний авіаційний університет, просп. Любомира Гузара, 1, 03058 Київ, Україна

Отримано: 6.02.2023; остаточний варіант - 28.02.2023. Завантажити: PDF

Дану роботу присвячено дослідженню механічних і трибологічних властивостей покриттів нітриду Карбону CNx, нанесених на основи з титану IM125 і криці AISI321 методом реактивного магнетронного розпорошення графітової мішені на постійному струмі в суміші газів арґон/азот. Показано, що за тиску p = 0,35 Па, концентрації азоту в суміші газів C = 42-58%, температурі основи Tоснови = 130°C одержано найбільші значення твердости H = 15/20 ГПа, модуля пружности E = 120-132 ГПа, нормованої твердости H/E = 0,130-0,152, пружньої деформації εes = 4,03-4,6%, що свідчить про підвищену пластичність і зносостійкість покриття за тертя. Випробування зносостійкости, проведені в умовах сухого тертя методами куля-диск і куля-шліф, показали, що підвищену зносостійкість виявлено у покриття CNx з найвищим карбоновим упорядкуванням, що підтверджується високими значеннями нормалізованої твердости H/E і показником пружньої деформації εes. У дослідженні в плазмі крові зразків титану ІМ125 з покриттям CNx у парі тертя з хіруленом встановлено низькі значення коефіцієнта тертя й інтенсивности зношування хірулена, які дорівнювали 0,079 і 0,65 мм/км відповідно.

Ключові слова: реактивне магнетронне розпорошення, покриття нітридом Карбону, мікроіндентування, трибологічні властивості, графітова мішень, біомедична сумісність.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i05/0603.html

PACS: 46.55.+d, 62.20.Qp, 68.60.Bs, 81.15.Cd, 81.40.Pq, 87.85.jj


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. A. Y. Liu and M. L. Cohen, Science, 245: 841 (1989). Crossref
  2. H. Dong, A. R. Oganov, Q. Zhu, and G.-R. Qian, Sci. Rep., 5: 9870 (1989).
  3. M. Aliofkhazraei, Diamond and Carbon Composites and Nanocomposites Hardness of Thin Films and the Influential Factors (London: IntechOpen: 2016).
  4. L. Dongguang, C. F. Ruan, P. Zhang, H. Ma, Y. Liang, and J. Tu, Mater. Charact., 178, No. 1 (2021).
  5. T. Hattori, N. Umehara, H. Kousaka, X. Deng, K. Manabe, and K. Hayashi, Procedia Manufacturing, 5: 1224 (2016). Crossref
  6. K. Adachi and K. Kato, Tribology of Diamond-Like Carbon Films, 339 (2008).
  7. S. Wei, T. Shao, and P. Ding, Diamond Relat. Mater., 19, Nos. 5-6: 648 (2010). Crossref
  8. S. Wei, T. Shao, and P. Ding, Appl. Surf. Sci., 257, No. 24: 10333 (2011). Crossref
  9. X. Deng, T. Hattori, N. Umehara, H. Kousaka, K. Manabe, and K. Hayashi, Thin Solid Films, 621: 12 (2017). Crossref
  10. X. Liu, N. Umehara, T. Tokoroyama, and M. Murashima, Tribol. Int., 131: 102 (2018). Crossref
  11. F. Z. Cui, X. L. Qing, D. J. Li, and J. Zhao, Surf. Coat. Technol., 200, Nos. 1-4: 1009 (2005). Crossref
  12. M. Zhao, D. Li, Y. Zhang, M. Guo, X. Deng, H. Gu, and R. Wan, Sci. China: Life Sci., 55, No. 4: 343 (2012). Crossref
  13. T. Berlind, N. Hellgren, M. P. Johansson, and L. Hultman, Surf. Coat. Technol., 141, Nos. 2-3: 145 (2001). Crossref
  14. Yu. Borysov, O. Volos, N. Vihilianska, V. Zadoya, and V. Strelchuk, The Paton Welding Journal, 9: 15 (2022). Crossref
  15. S. Shejkin, A. Rutkovskij, I. Rostockij, D. Efrosinin, and V. Bondar, Fiz.-Khim. Mekh. Mater., 48, No. 1: 106 (2012).