ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ПОТЕНЦІАЛУ ЗМІЩЕННЯ Й ОРІЄНТАЦІЇ ПІДКЛАДКИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРИТТЯ, ЩО ОСАДЖУЄТЬСЯ: РОЛЬ РОЗПИЛЕННЯ
Анотація
Теоретично досліджується вплив процесів атомного розпилення на величину внутрішніх напружень і швидкість росту покриття, одержуваного методом плазмово-іонного осадження з використанням імпульсного потенціалу зміщення на підкладці й при різних кутах падіння іонів на поверхню, що осаджується. Формула для розрахунку внутрішніх напружень в покритті, що осаджується, отримана в рамках моделі нелокального термопружного піка іона з урахуванням процесів атомного розпилення, використовувалася для розрахунку напружень у покриттях TiN і CrN, що осаджуються з потоків іонів Ti+ і Cr+, відповідно. Величина напружень для розглянутих покриттів корелює з модулем пружності матеріалу покриття. Максимум кривої напружень зменшується й зміщується в область більш високих потенціалів з ростом кута падіння. Таке поводження обумовлене процесом розпилення квазистабільних міжвузловинних дефектів, що визначають рівень напружень в покритті, що осаджується. Запропоновано формулу для швидкості осадження покриття, що враховує розпилення атомів покриття при довільних потенціалі зсуву й куті падіння іонів. Показано, що розпилення різко знижує швидкість осадження покриттів і унеможливлює осадження покриттів TiN і CrN у режимі постійного потенціалу при потенціалах на підкладці, що перевищують 1,7 кВ і 0,7 кВ, відповідно, й при нормальному падінні іонів. Розпилення впливає на внутрішнє напруження й швидкість росту покриття при осадженні іонів під похилими кутами падіння α = 45°...70° . Результати розрахунків порівнюються з наявними експериментальними даними.
Завантаження
Посилання
Aksenov I.I., Andreev A.A., Belous V.A. et al. Vakuumnaja duga: istochniki plazmy, osazhdenija pokrytij, poverhnostnoe modificirovanie [Vacuum arc: sources of plasma, deposition of coatings, surface modification]. - Kyyiv: Naukova dumka, 2012. – 727p. (In Russian)
Bilek M.M, McKenzie D.R., Tarrant R.N., Lim S.H.M., McCulloch D.G. Plasma-based ion implantation utilising a cathodic arc plasma // Surf. Coat. Technol. 2002. - Vol. 156. - P. 136-142.
Pelletier J., Anders A. Plasma-based ion implantation and deposition: A review of physics, technology, and applications // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2005. - Vol. 33. - P. 1944-1959.
Akkaya S.S., Vasyliev V.V., Reshetnyak E.N., Kazmanlı K., Solak N., Strel'nitskij V.E., Urgen M. Structure and properties of TiN coatings produced with PIII&D technique using high efficiency rectilinear filter cathodic arc plasma // Surface & Coatings Technology. – 2013. – Vol.236 – P. 332-340.
Belous V., Vasyliev V., Luchaninov A., Marinin V., Reshetnyak E., , Strel’nitskij V., Goltvyanytsya S., Goltvyanytsya V. Cavitation and abrasion resistance of Ti-Al-Y-N coatings prepared by the PIII&D technique from filtered vacuum-arc plasma // Surface & Coatings Technology. – 2013. – Vol. 223. – P. 68-74.
Vasyliev V., Goltvyanytsya S., Goltvyanytsya V., Marinin V., Reshetnyak E., Strel’nitskij V., Tolmacheva G. Durability of the multicomponent nitride coatings based on TiN and (Ti,Al)N deposited by PIII&D method. // Problems of Atomic Science and Technology. – 2015. – No.2. – P. 130-138.
Jiang F., Zhang T.F., Wu B.H., Yu Y., Wu Y.P., Zhu Sh.F., Jing F.J., Huang N., Leng Y.X. Structure, mechanical and corrosion properties of TiN films deposited on stainless steel substrates with different inclination angles by DCMS and HPPMS // Surface & Coatings Technology. – 2016. - Vol.29, - P. 54-62.
Nelson N., Rakowski R.T., Franks J., Woolliams P., Weaver P., Jones B.J. The effect of substrate geometry and surface orientation on the film structure of DLC deposited using PECVD // Surface and Coatings Technology. - 2014. - Vol.254. – P. 73-78.
Xiaowei Li, Peiling Ke, Kwang-Ryeol Lee, AiyingWang Molecular dynamics simulation for the influence of incident angles of energetic carbon atoms on the structure and properties of diamond-like carbon films // Thin Solid Films. – 2014. - Vol.552. - P. 136-140.
Vasil’ev V.V., Luchaninov A.A., Reshetnyak E.N., Strelnitskij V.E. Effect of substrate position relative to the flow of filtered cathodic-arc plasma on the structure and properties of TiN coatings // Problems of Atomic Science and Technology. – 2017. – No 2. – P.160-167.
Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel’nitskij V.E. Influence of incident angle of ion beam on intrinsic stress in deposited coating // Journal of Surface Physics and Engineering. – 2016. - Vol. 1. – No. 12. - P. 338-345. (In Russian).
Davis C.A. A simple model for the formation of compressive stress in thin films by ion bombardment // Thin Solid Films. – 1993. - Vol. 226. – No. 2-3. - P. 30-34.
Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel’nitskij V.E. Dependence of intrinsic stress and structure of ta-C film on ion energy and substrate temperature in model of the non-local thermoelastic peak // Diamond Relat. Mater. - 2010. – Vol. 19. – P. 996-998.
Kalinichenko A.I., Kozionov S.A., Perepelkin S.S., Strel’nitskij V.E. Intrinsic stresses in coatings deposited at plasma immersion ion implantation // East European Journal of Physics. – 2014. - Vol. 1. – No. 4. - P. 58-64. (In Russian).
Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel’nitskij V.E. Intrinsic stresses in CrN coatings deposited at different angles of incidence ions // Proceedings of the 2017 IEEE 7th International conference on Nanomaterials: Application & Properties (NAP2017), Zatoka, Ukraine – 2017. - Part 1. - 01PCS104(4p.).
Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. - New York: Pergamon Press, 1996. - 297 p.
Vasyliev V.V., Luchaninov A.A., Reshetnyak E.N., Strel’nitskij V.E., Tolmacheva G.N., Pribytkov G.A., Korzhova V.V. Structure and properties of nitride coatings deposited from filtered vacuum arc plasma generated by evaporation of cromium– aluminum powder cathode // Journal of Surface Physics and Engineering. – 2016. - Vol. 1. - No. 1. - P. 62–80.
Vasyliev V.V., Luchaninov A.A., Reshetnyak E.N., Tolmacheva G.N., Strel’nitskij V.E. Vliyanie impulsnogo potentsiala smescheniya na strukturu i tverdost TiN pokrytiy, osazhdennyih iz filtrovannoy vakuumno-dugovoy plazmyi // Sbornik trudov 4 Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii “Fiziko-himicheskie osnovyi formirovaniya i modifikatsii mikro- i nanostruktur”, Kharkov, Ukraina. – 2010. – Vol. 1. - P. 85 – 89.
Bakai A.S., Sleptsov S.N., Zhukov A.I., Marchenko I.G., Sleptsov A.N. Mathematical Modelling of the Densification of Niobium Film Deposited from Self-Ion-Atomic Fluxes // Met. Phys. Adv. Tech.- 1996.- Vol. 15.- P. 1329-1342.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
