Випуски МФіНТ »  Том 46, випуск 1

Вплив технологічних параметрів осадження на фізико-механічні властивості вакуумно-дугових багатошарових нітридних покриттів на основі хрому та ніобію

І. В. Сердюк$^{1}$, С. І. Петрушенко$^{2,3}$, В. О. Столбовий$^{1}$, М. Фіялковський$^{3}$

$^{1}$Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, вул. Академічна, 1, 61108 Харків, Україна
$^{2}$Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, пл. Свободи, 4, 61022 Харків, Україна
$^{3}$Ліберецький технічний університет, вул. Студентська 1402/2, 46117 Ліберець 1, Чеська Республіка

Отримано: 17.10.2023; остаточний варіант - 20.11.2023. Завантажити: PDF

Встановлення закономірностей структуро- та фазоутворення вакуумно-дугових багатошарових нітридних покриттів за різних технологічних параметрів нанесення є важливим для прогнозованого одержання потрібних властивостей багатошарових систем. Для аналізи впливу на фізико-механічні властивості були обрані наступні технологічні параметри нанесення вакуумно-дугових багатошарових нітридних покриттів: тиск реакційного газу у вакуумній камері (0,08–0,27 Па), постійна неґативна напруга на підкладинці (70–200 В), товщина шарів (17–150 нм) і кількість шарів (68, 270, 1080). В якості складових вакуумно-дугових покриттів були обрані нітриди Хрому та Ніобію, які є перспективними матеріялами у багатьох галузях застосування. Проведені дослідження показали, що одержані за різних технологічних умов вакуумно-дугові багатошарові нітридні покриття CrN/NbN мають високу планарність шарів і практично відсутність крапельної фази в об’ємі покриття. Аналізу неоднорідности структурно-фазового стану покриттів проводили за середньоквадратичним відхилом мікротвердости одержаних вакуумно-дугових покриттів. Оцінювання тенденцій змін фізико-механічних властивостей виконувалося за середніми значеннями мікротвердости, контактного модуля пружности та інших співвідношень.

Ключові слова: вакуумно-дугові покриття, багатошарові покриття, мікротвердість, морфологія поверхні, фізико-механічні властивості.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i01/0023.html

PACS: 62.20.Qp, 62.23.Kn, 68.37.Hk, 68.60.-p, 68.65.Ac, 81.15.-z, 81.65.Lp

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. O. V. Sobol’, A. A. Andreev, V. F. Gorban’, N. A. Krapivka, V. A. Stolbovoi, I. V. Serdyuk, and V. E. Fil’chikov, Tech. Phys. Lett., 38, No. 7: 616 (2012). Crossref
  2. V. F. Gorban’, R. A. Shaginyan, N. A. Krapivka, S. A. Firstov, N. I. Danilenko, and I. V. Serdyuk, Powder Metall. Met. Ceram., 54, Nos. 11–12: 725 (2016). Crossref
  3. M. El Garah, L. Patout, A. Boussil, A. Charai, and F. Sanchette, Coatings, 13, No. 8: 1380 (2023). Crossref
  4. O. V. Sobol’, V. M. Beresnev, I. V. Serdyuk, A. D. Pogrebnyak, D. A. Kolesnikov, U. S. Nemchenko, and S. N. Grigoriev, J. Friction and Wear, 35, No. 5: 359 (2014). Crossref
  5. V. F. Horban, I. V. Serdiuk, O. M. Chuhai, O. O. Voloshin, S. V. Oliinyk, H. H. Veselivska, M. I. Danylenko, D. V. Sliusar, V. A. Stolbovyi, and O. S. Kalahan, Mat. Sci., 57, No. 3: 428 (2021). Crossref
  6. O. V. Sobol’, A. A. Andreev, V. F. Gorban, A. A. Meylekhov, A. A. Postelnyk, and V. A. Stolbovoy, J. Nano- Electron. Phys., 8, No. 1: 01042 (2016).
  7. V. O. Stolboviy, J. Nano- Electron. Phys., 9, No. 5: 05038 (2016). Crossref
  8. O. V. Sobol’, A. A. Postelnyk, A. A. Meylekhov, A. A. Andreev, V. A. Stolbovoy, and V. F. Gorban, J. Nano- Electron. Phys., 9, No. 3: 03003 (2017).
  9. A. Gilewiczn and B. Warcholinski, Tribology Int., 80: 34 (2014). Crossref
  10. J. J. Roa, E. Jiménez-Piqué, R. Martínez, G. Ramírez, J. M. Tarragó, R. Rodríguez, and L. Llanes, Thin Solid Films, 571: 308 (2014). Crossref
  11. R. A. Koshy, M. E. Graham, and L. D. Marks, Surf. Coat. Technol., 202: 1123 (2007). Crossref
  12. H. C. Barshilia, A. Jain, and K. S. Rajam, Vacuum, 72, No. 3: 241 (2004). Crossref
  13. Z. Zhang, Z. Chen, D. Holec, C. H. Liebscher, N. Koutna, M. Bartosik, Y. Zheng, G. Dehm, and P. H. Mayrhofer, Acta Mater., 194: 343 (2020). Crossref
  14. R. Mundotia, T. Ghorude, D. C. Kothari, A. Kale, and N. Thorat, Appl. Surf. Sci. Adv., 7: 100205 (2022). Crossref
  15. M. Nordin, M. Larsson, and S. Hogmark, Wear, 232, No. 2: 221 (1999). Crossref
  16. Li DeJun, Zang JingJing, and Wang MingXia, Sci. China Series E: Technol. Sci., 50: 206 (2007). Crossref
  17. Keng-Liang Ou, Microelect. Eng., 83, No. 2: 312 (2006). Crossref
  18. P. Lazar, J. Redinger, and R. Podloucky, Phys. Rev. B, 76: 174112 (2007). Crossref
  19. H. O. Postelnyk, O. V. Sobol’, V. A. Stolbovoy, I. V. Serdiuk, and O. Chocholaty, PAST, 2: 139 (2020). Crossref
  20. H. Wang, H. Zeng, Q. Li, and J. Shen, Thin Solid Films, 607: 59e66 (2016). Crossref
  21. J. Lin, J. J. Moore, B. Mishra, M. Pinkas, X. Zhang, and W. D. Sproul, Thin Solid Films, 517: 5798e5804 (2009). Crossref
  22. N. Koutna, D. Holec, M. Friak, P. H. Mayrhofer, and M. Sob, Mater. Des., 144: 310e322 (2018). Crossref
  23. J. Buchinger, N. Koutna, Z. Chen, Z. Zhang, P. H. Mayrhofer, D. Holec, and M. Bartosik, Acta Mater., 172: 18 (2019). Crossref
  24. O. V. Sobol’, A. A. Andreev, V. A. Stolbovoy, N. V. Pinchuk, and A. A. Meylekhov, J. Nano- Electron. Phys., 7, No. 1: 01026 (2015).
  25. S. A. Barnett, A. Madan, I. Kom, and K. Martin, MRS Bull., 28: 169 (2003). Crossref
  26. V. P. Rudenko, V. O. Stolbovoy, I. V. Serdiuk, and K. G. Kartmazov, East.-Eur. J. Enterp. Tech., 48, No. 6/1: 66 (2010).
  27. A. A. Andreev, L. P. Sablev, and S. N. Grigoriev, Vakuumno-Dugovyye Pokrytiya [Vacuum Arc Coatings] (Kharkov: 2010) (in Russian).
  28. Svoistva Ehlementov. Fizicheskie Svoistva [Element Properties. Physical Properties] (Ed. G. V. Samsonov) (Moskva: Metallurgy: 1976) (in Russian).
  29. G. V. Samsonov and I. M. Vinitskiy, Tugoplavkie Soedineniya [Refractory Compounds] (Moskva: Metallurgy: 1976) (in Russian).
  30. G. V. Samsonov and A. P. Epik, Tugoplavkie Pokrytiya [Refractory Coatings] (Moskva: Metallurgy: 1973) (in Russian).
  31. G. V. Samsonov, Nitridy [Nitrides] (Kievv: Naukova Dumka: 1973) (in Russian).
  32. A. G. Guglya and I. M. Neklyudov, Usp. Fiz. Met., 6, No. 3: 197 (2005). Crossref
  33. B. Warcholinski, A. Gilewicz, A. S. Kuprin, G. N. Tolmachova, V. D. Ovcharenko, T. A. Kuznetsova, V. A. Lapitskaya, and S. A. Chizhik, J. Friction Wear, 40, No. 2: 163 (2019). Crossref
  34. J. J. Olaya, L. Huerta, S. E. Rodil, and R. Escamilla, Thin Solid Films, 516: 8768 (2008). Crossref

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2024 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»