Вплив попередньої обробки поверхні на адгезійну міцність багатокомпонентних вакуумно-дугових покриттів

  • Serhiy V. Lytovchenko Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-3292-5468
  • Vyacheslav M. Beresnev Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-4623-3243
  • Serhiy A. Klymenko Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-1464-3771
  • Bohdan O. Mazilin Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-1576-0590
  • M. G. Kovaleva Бєлгородський державний національний дослідницький університет, м. Бєлгород, Росія
  • Аndrey S. Manohin Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-1479-8482
  • Denis V. Horokh Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, Харьков, Украина https://orcid.org/0000-0002-6222-4574
  • Igor V. Kolodiy Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут», м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-8598-9732
  • V. U. Novikov Бєлгородський державний національний дослідницький університет, м. Бєлгород, Росія
  • Vyacheslav A. Stolbovoy Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна; Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут», м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-7734-0642
  • Irina V. Doshchechkina Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-6278-7780
  • Оleg V. Gluhov Харківський національний університет радіоелектроніки, г. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-2453-5504
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-4-15
Ключові слова: багатокомпонентні нітридні покриття, іонна обробка, підготовка поверхні, адгезійна міцність, твердість

Анотація

Представлені результати досліджень багатокомпонентних наноструктурних покриттів типу (TiAlSiY)N/СrN. Вивчено вплив різних варіантів попередньої підготовки поверхні підкладинок на адгезійну міцність і твердість покриттів. Попередню обробку зразків проводили в плазмі двоступеневого газового розряду за різними технологічними схемами. Крім іонно-плазмового очищення на частину зразків попередньо протягом 5 хвилин напилювали підшар хрому. Покриття формували методом вакуумно-дугового осадження при одночасному розпиленні двох катодів-мішеней. Один катод виготовлений з хрому, а інший – з багатокомпонентного сплаву Ti – Al – Si – Y, отриманого вакуумно-дуговим переплавом суміші порошків зазначених елементів. Покриття осаджували на поліровані підкладинки з нержавіючої сталі при негативних потенціалах зміщення 280 В. Геометрія установки і її елементів, а також технологічні характеристики процесів випаровування-конденсації були підібрані так, що при швидкості обертання зразків 8 обертів за хвилину формування покриття загальною товщиною близько 9,0 мкм відбувалося приблизно за 60 хвилин. Аналіз елементного складу покриттів показав, що вміст елементів в покритті значно різнится порівняно з вмістом цих елементів у розпорошених катодах. Рентгенівська дифрактометрія показала, що для всіх режимів осадження характерним є утворення фаз з кубічними (ГЦК) кристалічними ґратами в обох фазних прошарках багатошарових покриттів. У прошарках, сформованих при розпилюванні сплаву TiAlSiY, зафіксовано багатоелементний невпорядкований твердий розчин (TiAlSiY)N з кристалічними ґратами структурного типу NaCl і параметром 0,4241 нм, а також мононітрид хрому СrN з параметром ґратів 0,4161 нм. Встановлено, що попереднє формування підшару хрому на підкладинці призводить до суттєвої зміни адгезійної міцності багатокомпонентного покриття у порівнянні з покриттям без підшару.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

A. D. Pogrebnjak, O. M. Ivasishin, and V. M. Beresnev, Usp. Fiz. Met. 17(1), 1-28 (2016), https://doi.org/10.15407/ufm.17.01.001.

S.A. Glatz, C.M. Koller, H. Bolvardi, S. Kolozsvári, H. Riedl, and P.H. Mayrhofer, Surface & Coatings Technology 311, 330 336 (2017), https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.01.001.

M.M. Mamonova, V.V. Prudnikov, and I.A. Prudnikova, Физика поверхности. Теоретические модели и экспериментальные методы [Surface physics. Theoretical models and experimental methods], (Fizmatlit, Moscow, 2011), pp. 400. (in Russian).

M. Naveed, A. Obrosov, A. Zak, W. Dudzinski, A. Volinsky, and S. Weiß, Metals, 6, 265 (2016), https://doi.org/10.3390/met6110265.

K.V. Smyrnova, A.D. Pogrebnjak, V.M. Beresnev, S.V. Litovchenko, S.O. Borba‑Pogrebnjak, A.S. Manokhin, S.A. Klimenko, B. Zhollybekov, A.I. Kupchishin, Ya.O. Kravchenko, and O.V. Bondar, Metals and Materials International, 24(5), 1024-1035 (2018), https://doi.org/10.1007/s12540-018-0110-y.

N. Koutná, P. Řehák, Z. Chen, M. Bartosik, M. Fallmann, M. Černý, Z. Zhang, M. Friák, M. Šob, P.H. Mayrhofer, and D. Holec, Scripta Materialia, 165, 159-163 (2019), https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2019.02.021.

I.I. Aksionov, A.A. Andreyev, V.A. Belous, V.Ye. Strel`nitskiy, and V.M. Khoroshikh, Вакуумная дуга: источники плазмы, осаждение покрытий, поверхностное модифицирование [Vacuum arc: plasma sources, deposition of coatings, surface modification], (Naukova dumka, Kiev, 2012), pp. 727. (in Russian).

A.О. Andreev, V.M. Pavlenko, and Iu.O. Sysoiev, Технологія машинобудування. Основи отримання вакуумно-дугових покриттів [Mechanical engineering technology. Basics of obtaining vacuum-arc coatings], (KhAI Publishing House, Kharkiv, 2018), pp. 139-145. (in Ukrainian).

J. Sekler, P.A. Steinmann, and H.E. Hintermann, Surface and Coatings Technology, 36(1–2), 519-529 (1988), https://doi.org/10.1016/0257-8972(88)90179-X.

J. Valli, Journal of Vacuum Science and Technology А, 4(6), 3007-3014 (1986), https://doi.org/10.1116/1.573616.

A.D. Pogrebnjak, A.A. Bagdasaryan, I.V. Yakushchenko, and V.M. Beresnev, Russian Chemical Reviews, 83(11), 1027-1061 (2014), https://doi.org/10.1070/rcr4407.

R. Chen, Z. Cai, J. Pu, Z. Lu, S. Chen, S. Zheng, and C. Zeng, Journal of Alloys and Compounds, 827, 153836 (2020), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153836.

R. Radhika, and D. Arivuoli, Indian Journal of Physics, 87(12), 1199-1206 (2013), https://doi.org/10.1007/s12648-013-0359-4.

I.D. Ibatullin, Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев: монография [Kinetics of Fatigue Damage and Fracture of Surface Layers: Monograph], (Samara, Samara Tech. Univ., 2008), pp. 387. (in Russian).

Опубліковано
2020-11-20
Цитовано
Як цитувати
Lytovchenko, S. V., Beresnev, V. M., Klymenko, S. A., Mazilin, B. O., Kovaleva, M. G., ManohinА. S., Horokh, D. V., Kolodiy, I. V., Novikov, V. U., Stolbovoy, V. A., Doshchechkina, I. V., & GluhovО. V. (2020). Вплив попередньої обробки поверхні на адгезійну міцність багатокомпонентних вакуумно-дугових покриттів. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 119-126. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-4-15
Номер
№ 4 (2020): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2020 С.В. Литовченко, В.М. Береснєв, С.А. Кліменко, Б.О. Мазілін, М.Г. Ковалева, А.С. Манохін, Д.В. Горох, І.В. Колодій, В.Ю. Новіков, В.А. Столбовой, І.В. Дощечкіна, О.В. Глухов

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

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).