Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах
З використанням іонно-плазмової розрядної системи на плоскому нагрівному елементі з алюмомагнієвого сплаву АМг2 отримано діелектричний шар Al₂O₃ нанорозмірної структури. Напилений шар складається з двох підшарів загальною товщиною 13…15 mm з розміром зерен від 4 до 306 nm. Шорсткість поверхні знах...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2016
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137162 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах / З.А. Дурягіна, Т.М. Ковбасюк, С.А. Беспалов, В.Я. Підкова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2016. — Т. 52, № 1. — С. 51-55. — Бібліогр.: 8 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137162 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Дурягіна, З.А. Ковбасюк, Т.М. Беспалов, С.А. Підкова, В.Я. 2018-06-17T08:00:58Z 2018-06-17T08:00:58Z 2016 Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах / З.А. Дурягіна, Т.М. Ковбасюк, С.А. Беспалов, В.Я. Підкова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2016. — Т. 52, № 1. — С. 51-55. — Бібліогр.: 8 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137162 З використанням іонно-плазмової розрядної системи на плоскому нагрівному елементі з алюмомагнієвого сплаву АМг2 отримано діелектричний шар Al₂O₃ нанорозмірної структури. Напилений шар складається з двох підшарів загальною товщиною 13…15 mm з розміром зерен від 4 до 306 nm. Шорсткість поверхні знаходиться в межах 50...60 nm. За коефіцієнта адгезії HSC ~ 1 мікротвердість шару Al₂O₃ за Меєром становить 0,788, а модульЮнґа – 75,433 GPa. С использованием ионно-плазменной разрядной системы на плоском нагревательном элементе из сплава АМг2 получено диэлектрический слой Al₂O₃ наноразмерной структуры. Напыленный слой состоит из двух подслоев общей толщины 13…15 mm с размером зерен от 4 до 306 nm. Шероховатость поверхности находится в пределах 50…60 nm. При коэффициенте адгезии HSC ~ 1 микротвердость слоя Al₂O₃ по Мееру составляет 0,788, а модуль Юнга – 75,433 GPa. Using the ion-plasma discharge system for film heating elements (substrate Al–Mg alloy) the Al₂O₃ dielectric film with nanoscale structure is obtained. Al₂O₃ layer consists of two sublayers with total thickness of 13…15 mm with a grain size of 4…306 nm. Surface roughness is 50…60 nm. For adhesion coefficient HSC ~ 1 the microhardness of Al₂O₃ layer by Meyer is 0.788, and the Young’s modulus – 75.433 GPa. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах Микромеханические и электрофизические свойства наноструктурированных диэлектрических покрытий Al₂O₃ на плоских нагревательных элементах Micromechanical and electrophysical properties of nanostructured Al₂O₃ dielectric coatings on flat heating elements Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах |
| spellingShingle |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах Дурягіна, З.А. Ковбасюк, Т.М. Беспалов, С.А. Підкова, В.Я. |
| title_short |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах |
| title_full |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах |
| title_fullStr |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах |
| title_full_unstemmed |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах |
| title_sort |
мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів al₂o₃ на плоских нагрівних елементах |
| author |
Дурягіна, З.А. Ковбасюк, Т.М. Беспалов, С.А. Підкова, В.Я. |
| author_facet |
Дурягіна, З.А. Ковбасюк, Т.М. Беспалов, С.А. Підкова, В.Я. |
| publishDate |
2016 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Микромеханические и электрофизические свойства наноструктурированных диэлектрических покрытий Al₂O₃ на плоских нагревательных элементах Micromechanical and electrophysical properties of nanostructured Al₂O₃ dielectric coatings on flat heating elements |
| description |
З використанням іонно-плазмової розрядної системи на плоскому нагрівному елементі з алюмомагнієвого сплаву АМг2 отримано діелектричний шар Al₂O₃ нанорозмірної структури. Напилений шар складається з двох підшарів загальною товщиною
13…15 mm з розміром зерен від 4 до 306 nm. Шорсткість поверхні знаходиться в межах 50...60 nm. За коефіцієнта адгезії HSC ~ 1 мікротвердість шару Al₂O₃ за Меєром
становить 0,788, а модульЮнґа – 75,433 GPa.
С использованием ионно-плазменной разрядной системы на плоском нагревательном элементе из сплава АМг2 получено диэлектрический слой Al₂O₃ наноразмерной структуры. Напыленный слой состоит из двух подслоев общей толщины
13…15 mm с размером зерен от 4 до 306 nm. Шероховатость поверхности находится в
пределах 50…60 nm. При коэффициенте адгезии HSC ~ 1 микротвердость слоя Al₂O₃ по
Мееру составляет 0,788, а модуль Юнга – 75,433 GPa.
Using the ion-plasma discharge system for film heating elements (substrate
Al–Mg alloy) the Al₂O₃ dielectric film with nanoscale structure is obtained. Al₂O₃ layer consists
of two sublayers with total thickness of 13…15 mm with a grain size of 4…306 nm. Surface
roughness is 50…60 nm. For adhesion coefficient HSC ~ 1 the microhardness of Al₂O₃ layer by
Meyer is 0.788, and the Young’s modulus – 75.433 GPa.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137162 |
| citation_txt |
Мікромеханічні та електрофізичні властивості наноструктурованих діелектричних покривів Al₂O₃ на плоских нагрівних елементах / З.А. Дурягіна, Т.М. Ковбасюк, С.А. Беспалов, В.Я. Підкова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2016. — Т. 52, № 1. — С. 51-55. — Бібліогр.: 8 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT durâgínaza míkromehaníčnítaelektrofízičnívlastivostínanostrukturovanihdíelektričnihpokrivíval2o3naploskihnagrívnihelementah AT kovbasûktm míkromehaníčnítaelektrofízičnívlastivostínanostrukturovanihdíelektričnihpokrivíval2o3naploskihnagrívnihelementah AT bespalovsa míkromehaníčnítaelektrofízičnívlastivostínanostrukturovanihdíelektričnihpokrivíval2o3naploskihnagrívnihelementah AT pídkovavâ míkromehaníčnítaelektrofízičnívlastivostínanostrukturovanihdíelektričnihpokrivíval2o3naploskihnagrívnihelementah AT durâgínaza mikromehaničeskieiélektrofizičeskiesvoistvananostrukturirovannyhdiélektričeskihpokrytiial2o3naploskihnagrevatelʹnyhélementah AT kovbasûktm mikromehaničeskieiélektrofizičeskiesvoistvananostrukturirovannyhdiélektričeskihpokrytiial2o3naploskihnagrevatelʹnyhélementah AT bespalovsa mikromehaničeskieiélektrofizičeskiesvoistvananostrukturirovannyhdiélektričeskihpokrytiial2o3naploskihnagrevatelʹnyhélementah AT pídkovavâ mikromehaničeskieiélektrofizičeskiesvoistvananostrukturirovannyhdiélektričeskihpokrytiial2o3naploskihnagrevatelʹnyhélementah AT durâgínaza micromechanicalandelectrophysicalpropertiesofnanostructuredal2o3dielectriccoatingsonflatheatingelements AT kovbasûktm micromechanicalandelectrophysicalpropertiesofnanostructuredal2o3dielectriccoatingsonflatheatingelements AT bespalovsa micromechanicalandelectrophysicalpropertiesofnanostructuredal2o3dielectriccoatingsonflatheatingelements AT pídkovavâ micromechanicalandelectrophysicalpropertiesofnanostructuredal2o3dielectriccoatingsonflatheatingelements |
| first_indexed |
2025-11-26T17:44:08Z |
| last_indexed |
2025-11-26T17:44:08Z |
| _version_ |
1850766147456073728 |
| fulltext |
51
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2016. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials
МІКРОМЕХАНІЧНІ ТА ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
НАНОСТРУКТУРОВАНИХ ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ПОКРИВІВ Al2O3
НА ПЛОСКИХ НАГРІВНИХ ЕЛЕМЕНТАХ
З. А. ДУРЯГІНА 1, Т. М. КОВБАСЮК 1, С. А. БЕСПАЛОВ 2, В. Я. ПІДКОВА 1
1
Національний університет “Львівська політехніка”;
2
Президія НАН України, Київ
З використанням іонно-плазмової розрядної системи на плоскому нагрівному еле-
менті з алюмомагнієвого сплаву АМг2 отримано діелектричний шар Al2O3 нанороз-
мірної структури. Напилений шар складається з двох підшарів загальною товщиною
13…15 µm з розміром зерен від 4 до 306 nm. Шорсткість поверхні знаходиться в ме-
жах 50...60 nm. За коефіцієнта адгезії HSC ~ 1 мікротвердість шару Al2O3 за Меєром
становить 0,788, а модуль Юнґа – 75,433 GPa.
Ключові слова: нагрівний елемент, напилення плазмове, діелектричний шар, мікро-
структура.
На сьогодні плівкові нагрівні елементи (Film Heating Element) ефективно
замінюють існуючу елементну базу електронагрівних приладів з протяжними
функціональними елементами. Завдяки почерговому розташуванню відносно
тонких діелектричного та резистивного шарів на металевій підкладці забезпечу-
ється рівномірний розподіл температури по поверхні, висока адгезія і постійний
тепловий потік на контактній поверхні теплообміну.
Першим етапом отримання плоского нагрівного елемента є нанесення на ме-
талеву підкладку діелектричного шару. Найпоширеніші методи одержання тако-
го шару – резистивне випаровування у вакуумі та іонно-плазмові (Вч-катодний та
Вч-анодний). Можливості першого методу обмежені через високу температуру
випаровування більшості оксидів. Зокрема, для оксиду алюмінію температура пла-
влення дорівнює 2030°С, а температура, за якої тиск пари становить 10–2 mm Hg
(початок випаровування), 1800°С. Вч-магнетронний (реактивний) метод дозволяє
отримати практично будь-які діелектричні плівки: оксиди, нітриди, оксинітриди
тощо. Основним недоліком плівок, отриманих ВЧ-катодним та ВЧ-магнетронним
методами, є виникнення великих механічних напружень, що призводить до різко-
го спаду електричної міцності.
Нижче досліджені електрофізичні та мікромеханічні властивості діелектрич-
них покривів Al2O3, отриманих з використанням іонно-плазмової розрядної сис-
теми. Під час формування діелектричного шару важливо забезпечити його надій-
не зчеплення з підкладкою, адже порушення суцільності зменшуватиме його екс-
плуатаційну надійність. Оскільки такі покриви використовуватимуть як функціо-
нальні шари плоских нагрівних елементів, то слід зазначити, що стан поверхні
зовнішнього шару Al2O3 (його шорсткість, рівень дефектності) впливатиме на
якість створеного на ньому резистивного шару.
Матеріали та методика досліджень. Шар оксиду алюмінію формували
іонно-плазмовим напиленням алюмінію на підкладку з алюмомагнієвого сплаву
АМг2 в атмосфері кисню за попередньо встановленим режимом: час τ = 10 min,
Контактна особа: Т. М. КОВБАСЮК, e-mail: felcproject@gmail.com
52
тиск P = 1,9 Pa, напруга Е = –60 V [1, 2]. Підкладки розміщували у реакційній
камері в підкладкотримачі на відстані 400…500 mm від катода. Катоди виготов-
ляли у вигляді стрижнів Ø 40 mm з алюмінію А1 99,7. Плазмовий потік спрямо-
вували від катодної області до підкладки. Кут розходження пучка становив
~20 degree. Це забезпечило оптимальну щільність іонів у потоці плазми. Після за-
вантаження зразків у реакційну камеру гібридної іонно-плазмової системи її ва-
куумували. Потім упродовж 30 min геліконним джерелом у режимі “колона” ви-
конували завершальне очищення підкладок у потоці плазми аргону за тиску
0,93 Pa, потенціалу на підкладці –100 V та струму на зразку 0,15 А. Під час очи-
щення іони аргону бомбардували підкладку, усуваючи з її поверхні залишки за-
бруднень та домішок.
Досліджували будову поверхні сформованих діелектричних шарів на елек-
тронному мікроскопі JSM-6490LV (JEOL, Японія), оснащеному аналітичною
приставкою для елементного аналізу (спектрометр з енергетичною дисперсією
INCA Energy + Oxford). Визначали товщину, параметри структури та елементний
склад шарів на растровому електронному мікроскопі з мікроаналізатором
РЕММА-102-02. Досліджували топографію поверхні на атомно-силовому мікро-
скопі (АСМ) Solver P47-PRO. Одержані зображення ідентифіковано програмою
Image Analysis 2.
Теплові характеристики шарів досліджували за допомогою інфрачервоної
камери SC7600-MB, що перетворює інфрачервоне (теплове) випромінювання в
електронний сигнал, який обробляється і виводиться на екран у вигляді теплові-
зійного зображення.
Адгезію визначали склерометрією, що базується на безперервній реєстрації
опору руху індентора по поверхні із заданим навантаженням. Довжина сканова-
ної поверхні становила 683 µm. При цьому навантаження на індентор плавно
збільшували від 0 до 150 g зі швидкістю 10 g/s, після чого навантаження плавно
зменшували від 150 до 0 g. Тангенціальна сила (сила опору подряпуванню), яку
реєстрували під час вимірювань, опосередковано свідчила про рівень адгезії.
Вимірювали температурні залежності діелектричних характеристик у режи-
мі непрямого нагріву–охолодження зразків у печі зі швидкістю зміни температу-
ри 4±1°C/min у діапазоні температур 20…400°С.
Результати та їх обговорення.
Одержаний шар Al2O3 має суцільну,
гладку, візуально безпористу структуру
поверхні з незначними заглибинами (до
1 µm). Окремі елементи структури по-
верхні мають вигляд виступів видовже-
ної форми (рис. 1). Такі конгломерати з
об’ємною часткою ̴ 40% складаються із
дрібнозернистих, щільно упакованих зе-
рен, розміри яких коливаються в межах
від 0,08 до 1 µm.
Локальним мікрорентгеноспект-
ральним аналізом шару Al2O3 ідентифі-
ковано атоми алюмінію та кисню з кон-
центрацією, що відповідає оксиду Al2O3
стехіометричного складу (рис. 2). При
цьому виявлено незначну об’ємну част-
ку (~ 1%) домішкових атомів Mg та Cu. Світлі дисперсні частинки конгломератів
більших розмірів відповідають оксиду алюмінію нестехіометричного складу з
Рис. 1. Мікротопографія
поверхні шару Al2O3.
Fig. 1. SEM surface topography
of Al2O3 layer.
53
дефіцитом атомів кисню. Отже, вакансії у його кристалічній ґратці найімовірні-
ше будуть наслідком нестачі кисню.
Рис. 2. Локальний мікрорентгеноспектральний аналіз поверхні шару Al2O3 (a)
та елементний склад світлих включень (b).
Fig. 2. Local Х-Ray microanalysis of Al2O3 surface (a)
and element composition of white inclusions (b).
Дослідження торцевих мікрошліфів за глибиною оксидного шару показали,
що він суцільний, безпористий, має гарну адгезію до поверхні, рівномірний за
товщиною (~ 15 µm) (рис. 3a). Враховуючи час іонно-плазмового напилення
(τ = 10 min), встановили, що продуктивність нанесення шару становить
1…1,5 µm/min. Нерівномірність структури шару Al2O3 пов’язана із нестабільніс-
тю горіння плазми під час нанесення оксиду алюмінію реактивним плазмовим
напилюванням [1]. У діапазоні кисневого насичення усі відкриті поверхні покри-
вають шаром оксиду алюмінію. За таких умов швидкість формування шару різко
знижується, зростає інтенсивність утворення дуги, розряд при цьому стає неста-
більним. Це може бути причиною того, що сформований шар складається з двох
підшарів, які різняться за своєю будовою. Перший підшар, товщиною 1,5…2,5 µm,
дисперсної структури з розміром зерна у межах 90…200 nm, розташований біля
підкладки. Другий підшар, товщиною 12,5…13,5 µm, характеризується фрагмен-
тованою будовою з розмірами зерен у межах 0,09…1 µm. Мікрорентгеноспек-
тральний аналіз за товщиною шару (L) вказує на присутність алюмінію (48…55%),
кисню (51…46%) та домішок (1%) (рис. 3b).
Рис. 3. Мікроструктура (a) та розподіл елементів (b) за товщиною шару Al2O3.
Fig. 3. Microstructure (a) and elements distribution (b) by thickness of the Al2O3 layer.
Мікротопографія поверхні, досліджена методами АСМ, характеризується
розвинутим мікрорельєфом димплової будови. Між орієнтованими рядами витяг-
нутих зерен знаходяться хаотично розповсюджені фрагменти структури значно
менших розмірів із округлими вершинами (рис. 4).
54
Кількісний аналіз розмірів зерен ви-
конали на ділянці (a×b) розміром 1 µm2,
на висоті 65 nm від найглибшої западини.
Ідентифікували шістнадцять зерен, що
різняться за розмірами від 4 до 306 nm.
При цьому середній діаметр зерен ста-
новить 86,2 nm, тоді як основну частину
площі займають фрагменти структури
розміром ~ 122 nm. Встановлено, що зна-
чне подрібнення мікроструктури на по-
верхні і в глибині шару позитивно впли-
ває на його діелектричні властивості [3].
Встановлено, що поверхня діелектрич-
ного шару характеризується розкидом
нановиступів від 10 до 75 nm, тоді як
основну частину поверхні займають виступи висотою 50…60 nm. Це дає мож-
ливість здійснити напилення наступного функціонального (резистивного) шару.
Рівень дефектності сформованого шару Al2O3 в інфрачервоному спектрі ви-
значали за допомогою тепловізійної камери [4]. Вихідна поверхня підкладки на-
грівного елемента характеризується високою однорідністю теплофізичних влас-
тивостей, не містить тріщин, сколів чи пор. Заглиблення мікрорельєфу, що сфор-
мувалися під час очищення поверхні, проявляються темнішими відтінками. Через
вищу теплопровідність, порівняно з шаром Al2O3, підкладка має світліше забарв-
лення поверхні. На зображенні поверхні діелектричного шару Al2O3 в інфрачер-
воному випромінюванні не спостерігали ділянок, що суттєво відрізняються за
теплофізичними властивостями. Відсутність точкових дефектів свідчить про од-
норідність його теплофізичних властивостей та низьку шорсткість [5].
Високий рівень адгезії шару оксиду алюмінію з підкладкою (HSC ~ 1) вста-
новили методом склерометрії [6, 7]. За збільшеного навантаження на індентор від
0 до 150 g та його рівномірного зменшення зі швидкістю 10 g/s не виявили на-
скрізного руйнування шару, проте спостерігали ділянки поверхні, на яких відбу-
валося незначне зниження сили руху індентора в тангенціальному напрямі.
Методом мікроіндентування встановили, що середнє значення мікротвердо-
сті поверхні діелектричного шару Al2O3 за Меєром становить 0,788, а модуль
Юнґа при цьому дорівнює 75,433 GPa [7]. Загалом невеликий розкид значень
(1,1% і 0,5% для мікротвердості і модуля Юнґа, відповідно) вказує на однорід-
ність та низький рівень дефектності структури дослідженого шару. Це підтвер-
джується результатами встановлення дефектності шару методом анігіляції пози-
тронів [8] та з використанням термографії [4].
Електропровідність сформованих шарів дослідили за змінного струму. Шля-
хом попереднього вимірювання напруги пробою діелектричного шару Al2O3 оці-
нювали характеристики електричної міцності. Напруга пробою діелектричного
шару Al2O3 не виходить за межі 150…1200 V. Це пов’язано з вмістом фази Al2O3
нестехіометричного складу у сформованому шарі, яка характеризується дефіци-
том атомів кисню.
Електропровідність плівок Al2O3 на низьких частотах майже не змінюється
за кімнатної температури і становить ~ 3·10–8 Ω–1·m–1. У зразках Al2O3 за темпе-
ратури понад 300°С починалося монотонне зростання провідності, спричинене
термоактивацією носіїв заряду з енергетичних рівнів 0,63 eV. У всіх досліджених
зразках з ростом частоти електропровідність лінійно збільшується. Підвищення
комплексної електропровідності обумовлене уповільненням механізмів поляри-
зації.
Рис. 4. Мікротопографія поверхні шару
Al2O3, досліджена методами АСМ.
Fig. 4. Atomic-force microscopy
microtopography of Al2O3 surface.
55
ВИСНОВКИ
Досліджено структуру, електрофізичні та мікромеханічні властивості діелек-
тричних шарів Al2O3 плоских нагрівних елементів, отриманих іонно-плазмовим
напиленням на підкладці із алюмомагнієвого сплаву АМг2. Встановлено особли-
вості структури, фазового складу, адгезійних, мікромеханічних та електрофізич-
них властивостей таких шарів, які забезпечують високу експлуатаційну надій-
ність. Мікрогеометрія зовнішньої поверхні шару Al2O3 характеризується регуляр-
ним (50…60 nm) мікрорельєфом димплової будови з чітко окресленими межами
зерен, розміром 0,8…1 µm. Напилений шар складається із двох підшарів загаль-
ною товщиною 13…15 µm з розміром зерен від 4 до 306 nm. Встановлено, що за
коефіцієнта адгезії HSC ~ 1 мікротвердість діелектричного шару за Меєром ста-
новить 0,788, а модуль Юнґа – 75,433 GPa. Шорсткість поверхні Ra при цьому
знаходиться в межах 50...60 nm. Напруга пробою діелектричного шару Al2O3 не
виходить за межі 150…1200 V.
РЕЗЮМЕ. С использованием ионно-плазменной разрядной системы на плоском на-
гревательном элементе из сплава АМг2 получено диэлектрический слой Al2O3 нанораз-
мерной структуры. Напыленный слой состоит из двух подслоев общей толщины
13…15 µm с размером зерен от 4 до 306 nm. Шероховатость поверхности находится в
пределах 50…60 nm. При коэффициенте адгезии HSC ~ 1 микротвердость слоя Al2O3 по
Мееру составляет 0,788, а модуль Юнга – 75,433 GPa.
SUMMARY. Using the ion-plasma discharge system for film heating elements (substrate
Al–Mg alloy) the Al2O3 dielectric film with nanoscale structure is obtained. Al2O3 layer consists
of two sublayers with total thickness of 13…15 µm with a grain size of 4…306 nm. Surface
roughness is 50…60 nm. For adhesion coefficient HSC ~ 1 the microhardness of Al2O3 layer by
Meyer is 0.788, and the Young’s modulus – 75.433 GPa.
1. Зиков О. В., Яковін С. Д., Дудін С. В. Синтез діелектричних сполук на базі магнетрону
постійного струму // Фізична інженерія поверхні. – 2009. – 7, № 3. – P. 195–203.
2. Дослідження діелектричних шарів на конструкційних матеріалах, сформованих гібрид-
ною іонно-плазмовою розрядною системою / З. А. Дурягіна, С. А. Беспалов, В. Я. Під-
кова, Д. Ю. Полоцький // Металлофиз. новейшие технол. – 2011. – 33. – С. 393–400.
3. Structure and Properties of Mg, Al, Ti oxide and nitride layers formed by ion-plasma sputte-
ring / V. Pidkova, I. Brodnikovska, Z. Duriagina, V. Petrovskyy // Functional Materials.
– 2015. – 22, № 1. – P. 1–6.
4. Thermal imaging research of structural features and thermophysical stability of protective
oxide layers, applied by the ion–plasma spraying method / Z. Durjagina, S. Prokhorenko,
B. Stadnyk, M. Wozny, V. Pidkova, K Mas, S. Olshevska, N. Hots // Promiary Automatyka
Kontrola. – 2015. – 59, № 9. – P. 942–945.
5. Duryagina Z. A., Pidkova V. Y., and Petchak. R. Application of positron annihilation to
study the structure of the dielectric layers // Metal Science and Treatment of Metals. – 2013.
– № 1. – P. 33–38.
6. Dyryahina Z., Pidkova V., and Bespalov S. Methodology application of protective insulation
coatings on steel 40X13 // Problems of corrosion and corrosion protection of materials.
Physicochemical Mechanics of Materials. – Special Issue № 9. – 2012. – P. 506–510.
7. Патент на корисну модель (с-1395) Україна, МПК (2013.01) С23С 14/00. Спосіб отри-
мання діелектричної плівки на основі оксиду алюмінію / З. А. Дурягіна, А. П. Оксе-
нюк, В. Я. Підкова, С. О. Ольшевська, Н. В. Цигилик. – № u20130016. – Опубл.
10.07.2013; Бюл. № 13.
8. Wykorzystanie metody anihilacji pozytonow do badan struktury i wlasnosci defektow struk-
turalnych w przypowierzchniowych warstwach stali 12H17T i 12H18N10T / Z. Durjagina,
R. Pietrzak, N. Szczerbowski, R. Szatanik // Inżynieria Powierzchni. – 2009. – 4. – P. 46–50.
Одержано 17.03.2015
|