Рентгенографічне дослідження структури і напруженого стану TiN покриттів, осаджених з фільтрованої вакуумно-дугової плазми у газовій суміші N2 та Ar
Ключові слова:
вакуумно-дугове осадження, фільтрована плазма, високовольтний імпульсний потенціал, нітридні покриття, аргон, напруження стиску, іонне бомбардування
Анотація
Наведено результати досліджень структури та напруженого стану TiN покриттів, осаджених методом PIII & D з фільтрованої вакуумно-дугової плазми в умовах подачі на підкладку високовольтного імпульсного потенціалу зміщення з амплітудою 1 кВ. Методом рентгеноструктурного аналізу вивчено вплив на характеристики покриттів введення до складу азоту добавок аргону у діапазоні від 0 до 45 %. Встановлено, що незалежно від концентрації аргону у газовій суміші, покриття мають структуру TiN (структурний тип NaCl) з сильною аксіальною текстурою [110]. При збільшенні вмісту аргону рівень напружень стиску в покриттях істотно зростає від 7 ГПа до 10 ГПа, розмір кристалітів TiN трохи зменшується від 8–9 нм до 7 нм, а твердість покриттів залишається на високому рівні 27–32 ГПа. Обговорюється вплив добавок аргону на процес зростання покриттів.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
Handbook of Vacuum Arc Science and Technology: Fundamentals and Applications / Eds. R. L. Boxman, P. J. Martin, D. M. Sanders. — New York: Noyes, Park Ridge, 1995. — 742 p.
Anders A. Cathodic Arcs: From Fractal Spots to Energetic Condensation. — New York: Springer Inc., 2008. — 540 p.
Mukherjee S., Prokert F., Richter E., Moeller W. Intrinsic stress and preferred orientation in TiN coatings deposited on Al using plasma immersion ion implantation assisted deposition // Thin Solid Films. — 2003. — Vol. 445. — P. 48–53.
Anders A., Anders S., Brown I., Dickinson M., MacGill R. Metal plasma immersion ion implantation and deposition using vacuum arc plasma sources // J. Vac. Sci. Technol. — 1994. — B. 12. — P. 815–820.
Bilek M., McKenzie D., Moeller W. Use of low energy and high frequency PBII during thin film deposition to achieve relief of intrinsic stress and microstructural changes // Surface & Coatings Technology. — 2004. — Vol. 186. — P. 21–28.
Akkaya S. S., Vasyliev V. V., Reshetnyak E. N., Kazmanlı K., Solak N., Strel’nitskij V. E., Ürgen 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.
Mayrhofer P., Mitterer C., Hultman L., Clemens H. Microstructural design of hard coatings // Progress in Materials Science. — 2006. — Vol. 51. — P. 1032–1114.
Veprek S., Veprek-Heijman M., Karvankova P., Prochazka J. Different approaches to superhard coatings and nanocomposites // Thin Solid Films. — 2005. — Vol. 476. — P. 1–29.
Lomino N. S., Ovcharenko V. D., Andreev A. A. On Mechanism of Vacuum-Arc Plasma Activation in the Range of Pressures 1–10 Pa // IEEE Transactions on Plasma Science. — 2005. — Vol. 33, No. 5. — P. 1626–1630.
Zhitomirsky V., Kinrot U., Alterkop B., Boxman R. L., Goldsmith S. Influence of gas pressure on the ion current and its distribution in a filtered vacuum arc deposition system // Surface and Coatings Technology. — 1995. — Vol. 86–87. — P. 263–270.
Cheng Y., Zheng Y. Effect of N2/Ar gas flow ratio on the deposition of TiN/Ti coatings on NiTi shape memory alloy by PIIID // Materials Letters. — 2006. — Vol. 60, No. 17–18. — P. 2243–2247.
Bahri A., Guermazi N., Elleuch K., Urgen M. Tribological performance of TiN coatings deposited on 304 L stainless steel used for olive-oil extraction // Wear. — 2015. — Vol. 342–343. — P. 77–84.
Gautier C., Machet J. Study of the Growth Mechanisms of Chromium Nitride Films Deposited by Vacuum — Arc Evaporation // Thin Solid Films. — 1997. — Vol. 295, No. 1–2. — P. 43–52.
Zhang Y., Yan P., Wu Z., Zhang P. Influences of deposition parameters on the microstructure and properties of nanostructural TiN films synthesized by filtered cathodic arc plasma // Rare Metals. — 2005. — Vol. 24, No. 4. — P. 370–375.
Белоус В. А., Заднепровский Ю. А., Ломино Н. С., Соболь О. В. Роль аргона в газовой смеси с азотом при получении нитридных конденсатов системы Ti-Si-N в вакуумно-дуговых процессах осаждения // Журнал технической физики. — 2013. — T. 83, вып. 7. — C. 69–76.
Vasyliev V. V., Strelnytskiy V. E. Method and device for transporting vacuum arc plasma, PCT patent application, WO 2012/064311 A1, 18.05.2012.
Welzel U., Ligot J., Lamparter P., Ver meulen A., Mittemeijer E. Stress analysis of polycrystalline thin films and surface regions by X-ray diffraction // J. Appl. Cryst. — 2005. — Vol. 38. — P. 1–29.
Abadias G.. Stress and preferred orientation in nitride-based PVD coatings // Surface and Coatings Technology. — 2008. — Vol. 202, No. 11. — P. 2223–2512.
Davis C. A. A simple model for the formation of compressive stress in thin films by ion bombardment // Thin Solid Films. — 1993. — Vol. 226. — P. 30–34.
Anders A. Cathodic Arcs: From Fractal Spots to Energetic Condensation. — New York: Springer Inc., 2008. — 540 p.
Mukherjee S., Prokert F., Richter E., Moeller W. Intrinsic stress and preferred orientation in TiN coatings deposited on Al using plasma immersion ion implantation assisted deposition // Thin Solid Films. — 2003. — Vol. 445. — P. 48–53.
Anders A., Anders S., Brown I., Dickinson M., MacGill R. Metal plasma immersion ion implantation and deposition using vacuum arc plasma sources // J. Vac. Sci. Technol. — 1994. — B. 12. — P. 815–820.
Bilek M., McKenzie D., Moeller W. Use of low energy and high frequency PBII during thin film deposition to achieve relief of intrinsic stress and microstructural changes // Surface & Coatings Technology. — 2004. — Vol. 186. — P. 21–28.
Akkaya S. S., Vasyliev V. V., Reshetnyak E. N., Kazmanlı K., Solak N., Strel’nitskij V. E., Ürgen 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.
Mayrhofer P., Mitterer C., Hultman L., Clemens H. Microstructural design of hard coatings // Progress in Materials Science. — 2006. — Vol. 51. — P. 1032–1114.
Veprek S., Veprek-Heijman M., Karvankova P., Prochazka J. Different approaches to superhard coatings and nanocomposites // Thin Solid Films. — 2005. — Vol. 476. — P. 1–29.
Lomino N. S., Ovcharenko V. D., Andreev A. A. On Mechanism of Vacuum-Arc Plasma Activation in the Range of Pressures 1–10 Pa // IEEE Transactions on Plasma Science. — 2005. — Vol. 33, No. 5. — P. 1626–1630.
Zhitomirsky V., Kinrot U., Alterkop B., Boxman R. L., Goldsmith S. Influence of gas pressure on the ion current and its distribution in a filtered vacuum arc deposition system // Surface and Coatings Technology. — 1995. — Vol. 86–87. — P. 263–270.
Cheng Y., Zheng Y. Effect of N2/Ar gas flow ratio on the deposition of TiN/Ti coatings on NiTi shape memory alloy by PIIID // Materials Letters. — 2006. — Vol. 60, No. 17–18. — P. 2243–2247.
Bahri A., Guermazi N., Elleuch K., Urgen M. Tribological performance of TiN coatings deposited on 304 L stainless steel used for olive-oil extraction // Wear. — 2015. — Vol. 342–343. — P. 77–84.
Gautier C., Machet J. Study of the Growth Mechanisms of Chromium Nitride Films Deposited by Vacuum — Arc Evaporation // Thin Solid Films. — 1997. — Vol. 295, No. 1–2. — P. 43–52.
Zhang Y., Yan P., Wu Z., Zhang P. Influences of deposition parameters on the microstructure and properties of nanostructural TiN films synthesized by filtered cathodic arc plasma // Rare Metals. — 2005. — Vol. 24, No. 4. — P. 370–375.
Белоус В. А., Заднепровский Ю. А., Ломино Н. С., Соболь О. В. Роль аргона в газовой смеси с азотом при получении нитридных конденсатов системы Ti-Si-N в вакуумно-дуговых процессах осаждения // Журнал технической физики. — 2013. — T. 83, вып. 7. — C. 69–76.
Vasyliev V. V., Strelnytskiy V. E. Method and device for transporting vacuum arc plasma, PCT patent application, WO 2012/064311 A1, 18.05.2012.
Welzel U., Ligot J., Lamparter P., Ver meulen A., Mittemeijer E. Stress analysis of polycrystalline thin films and surface regions by X-ray diffraction // J. Appl. Cryst. — 2005. — Vol. 38. — P. 1–29.
Abadias G.. Stress and preferred orientation in nitride-based PVD coatings // Surface and Coatings Technology. — 2008. — Vol. 202, No. 11. — P. 2223–2512.
Davis C. A. A simple model for the formation of compressive stress in thin films by ion bombardment // Thin Solid Films. — 1993. — Vol. 226. — P. 30–34.
Опубліковано
2017-04-27
Як цитувати
Васильев, В. В., Лучанинов, А. А., Решетняк, Е. Н., & Стрельницкий, В. Е. (2017). Рентгенографічне дослідження структури і напруженого стану TiN покриттів, осаджених з фільтрованої вакуумно-дугової плазми у газовій суміші N2 та Ar. Журнал фізики та інженерії поверхні, 1(4), 387-397. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/8502
Розділ
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
