Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги

В статье представлен обзор результатов по получению и исследованию на основе простых химических соединений (нитридов, карбидов), многокомпонентных и многослойных покрытий. Исследовано влияние технологических параметров осаждения на физико-механические свойства покрытий, получаемых из потоков мета...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Физическая инженерия поверхности
Datum:	2003
Hauptverfasser:	Береснев, В.М., Толок, В.Т., Гриценко, В.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2003
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98440
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:	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги / В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 3-4. — С. 237–257. — Бібліогр.: 52 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98440
record_format	dspace
spelling	Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И. 2016-04-14T16:35:47Z 2016-04-14T16:35:47Z 2003 Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги / В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 3-4. — С. 237–257. — Бібліогр.: 52 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98440 669.295: 621.91 В статье представлен обзор результатов по получению и исследованию на основе простых химических соединений (нитридов, карбидов), многокомпонентных и многослойных покрытий. Исследовано влияние технологических параметров осаждения на физико-механические свойства покрытий, получаемых из потоков металлической плазмы. Изучены фрикционные характеристики покрытий, полученных как из простых тугоплавких соединений, так и из многокомпонентных и многослойных. Приведены результаты исследований коррозионной стойкости покрытий на основе тугоплавких соединений. Показана воз можность применения вакуумно-плазменной технологии для нанесения декоративных покрытий. У статті представлений огляд результатів по одержанню і дослідженню на основі простих хімічних сполук (ніт- ридів, карбідів), багатокомпонентних і багатошарових покриттів. Досліджено вплив технологічних параметрів осадження на фізико-механічні властивості покриттів, які одержуються з потоків металевої плазми. Вивчено фрикційні характеристики покриттів, отриманих як із простих тугоплавких з’єднань, так і з багатокомпонент них та багатошарових. Наведено результати досліджень корозійної стійкості покриттів на основі тугоплавких з’єднань. Показана можливість застосування ваку умно-плазмової технології для нанесення декоративних покриттів. The article reviews the results on obtaining and investigating multicomponent and multilayer coatings on the basis of simple chemical compounds (nitrides, carbides). The influence of technological parameters of deposition on physical and mechanical properties of coatings obtained from both simple refractory compounds and multicomponent and multilayer coatings is studied. The research results of corrosion stability of coatings on the basis of refractory compounds are outlined. The feasibility of vacuum-plasma technology for deposition of decorative coatings is shown. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги Покриття на основі тугоплавких з'єднань, які осаджуються із потоків металевої плазми вакуумної дуги Coatings obtained by deposition of refractory compounds from vacuum-arc metallical plasma Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги
spellingShingle	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И.
title_short	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги
title_full	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги
title_fullStr	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги
title_full_unstemmed	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги
title_sort	покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги
author	Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И.
author_facet	Береснев, В.М. Толок, В.Т. Гриценко, В.И.
publishDate	2003
language	Russian
container_title	Физическая инженерия поверхности
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
format	Article
title_alt	Покриття на основі тугоплавких з'єднань, які осаджуються із потоків металевої плазми вакуумної дуги Coatings obtained by deposition of refractory compounds from vacuum-arc metallical plasma
description	В статье представлен обзор результатов по получению и исследованию на основе простых химических соединений (нитридов, карбидов), многокомпонентных и многослойных покрытий. Исследовано влияние технологических параметров осаждения на физико-механические свойства покрытий, получаемых из потоков металлической плазмы. Изучены фрикционные характеристики покрытий, полученных как из простых тугоплавких соединений, так и из многокомпонентных и многослойных. Приведены результаты исследований коррозионной стойкости покрытий на основе тугоплавких соединений. Показана воз можность применения вакуумно-плазменной технологии для нанесения декоративных покрытий. У статті представлений огляд результатів по одержанню і дослідженню на основі простих хімічних сполук (ніт- ридів, карбідів), багатокомпонентних і багатошарових покриттів. Досліджено вплив технологічних параметрів осадження на фізико-механічні властивості покриттів, які одержуються з потоків металевої плазми. Вивчено фрикційні характеристики покриттів, отриманих як із простих тугоплавких з’єднань, так і з багатокомпонент них та багатошарових. Наведено результати досліджень корозійної стійкості покриттів на основі тугоплавких з’єднань. Показана можливість застосування ваку умно-плазмової технології для нанесення декоративних покриттів. The article reviews the results on obtaining and investigating multicomponent and multilayer coatings on the basis of simple chemical compounds (nitrides, carbides). The influence of technological parameters of deposition on physical and mechanical properties of coatings obtained from both simple refractory compounds and multicomponent and multilayer coatings is studied. The research results of corrosion stability of coatings on the basis of refractory compounds are outlined. The feasibility of vacuum-plasma technology for deposition of decorative coatings is shown.
issn	1999-8074
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98440
citation_txt	Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги / В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 3-4. — С. 237–257. — Бібліогр.: 52 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT beresnevvm pokrytiânaosnovetugoplavkihsoedineniiosaždaemyhizpotokovmetalličeskoiplazmyvakuumnoidugi AT tolokvt pokrytiânaosnovetugoplavkihsoedineniiosaždaemyhizpotokovmetalličeskoiplazmyvakuumnoidugi AT gricenkovi pokrytiânaosnovetugoplavkihsoedineniiosaždaemyhizpotokovmetalličeskoiplazmyvakuumnoidugi AT beresnevvm pokrittânaosnovítugoplavkihzêdnanʹâkíosadžuûtʹsâízpotokívmetalevoíplazmivakuumnoídugi AT tolokvt pokrittânaosnovítugoplavkihzêdnanʹâkíosadžuûtʹsâízpotokívmetalevoíplazmivakuumnoídugi AT gricenkovi pokrittânaosnovítugoplavkihzêdnanʹâkíosadžuûtʹsâízpotokívmetalevoíplazmivakuumnoídugi AT beresnevvm coatingsobtainedbydepositionofrefractorycompoundsfromvacuumarcmetallicalplasma AT tolokvt coatingsobtainedbydepositionofrefractorycompoundsfromvacuumarcmetallicalplasma AT gricenkovi coatingsobtainedbydepositionofrefractorycompoundsfromvacuumarcmetallicalplasma
first_indexed	2025-11-26T15:13:22Z
last_indexed	2025-11-26T15:13:22Z
_version_	1850625956890279936
fulltext	ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 237 ВВЕДЕНИЕ Увеличение надежности и срока эксплуатации современных машин привело к необходимости использования материалов и сплавов с улучшен- ными свойствами. Соответственно возросла потребность в ме- таллах, входящих в виде компонентов в сплавы с высокими физико-механическими свойствами. Наряду с этим катастрофически сокращаются запасы основных легирующих металлов, многие из которых начинают переходить в разряд редких (вольфрам, молибден, кобальт, медь и т.д.). Возможным выходом из этого положения яв- ляется использование тонких покрытий на ра- бочих поверхностях изделий. Наличие на рабочей поверхности покрытий карбидов или нитридов тугоплавких материалов (титана, молибдена, хрома и др.) увеличивает износостойкость режу- щих инструментов в 3 – 20 раз. Становится экономически выгодным такое использование в массовом производстве редких и дорогих металлов, так как расход упрочняю- щего материала ничтожно мал. Целый ряд высо- копрочных покрытий можно получить из дешевых исходных материалов – углерод, железо и др. Среди существующих методов нанесения пок- рытий на рабочие поверхности, наибольшее рас- пространение получил метод формирования пок- рытий из потоков металлической плазмы ваку- умной дуги [1]. К настоящему времени опубликовано большое количество работ по изучению и исследованию процессов генерации, фокусировки и сепарации потоков частиц вакуумно-дуговых, ионно-плаз- менных систем. В обзорах [2 – 4] обобщены результаты исследований плазменных потоков частиц, генерируемых стационарной электродуго- вой системой. Актуальность проблемы формирования ион- но-плазменных потоков металлов определяется широкими возможностями и перспективами их применения для изменения физико-механических, электрофизических, электрохимических поверх- ностей материала и изделий из них. Однако опубликованные в научной литерату- ре результаты исследований свойств покрытий, полученных вакуумно-дуговыми методами, име- ют разрозненный характер. Поэтому в настоящем обзоре сделана попыт- ка проанализировать результаты исследований состава, структуры и фрикционных характеристик покрытий, полученных из потоков металлической плазмы, генерируемой стационарной вакуумной дугой, часть этих работ была выполнена в лабора- тории вакуумно-плазменной технологии ХНУ им. В.Н.Каразина. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ НИТРИДОВ, КАРБИДОВ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ Достаточно успешное внедрение метода и техно- логии вакуумно-дугового осаждения покрытий на основе нитрида титана для увеличения работо- спобности режущего инструмента [5], [6] открыло перспективы применения этого метода и техноло- гии нанесения покрытий для повышения работо- способности металлических узлов трения, созда- ния новых материалов в виде покрытий. Основ- ными факторами, влияющими на физико-меха- нические свойства покрытий, получаемых из по- токов металлической плазмы, как было отме- чено [7], являются: парциальное давление реак- УДК 669.295: 621.91 ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОЙ ДУГИ В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.И. Гриценко Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины, (Харьков) Украина Поступила в редакцию 16.09.2003 В статье представлен обзор результатов по получению и исследованию на основе простых химических соединений (нитридов, карбидов), многокомпонентных и многослойных покрытий. Исследовано влияние технологических параметров осаждения на физико-механические свойства покрытий, получаемых из потоков металлической плазмы. Изучены фрикционные характеристики покрытий, полученных как из простых тугоплавких соединений, так и из многокомпонентных и многослойных. Приведены результаты исследований коррозионной стойкости покрытий на основе тугоплавких соединений. Показана воз- можность применения вакуумно-плазменной технологии для нанесения декоративных покрытий. ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4238 ционного газа, энергия ионов, температура под- ложки, плотности ионного тока, а также химичес- кий состав испаряемого материала. Результаты исследований покрытий, получен- ных конденсацией плазменных потоков в вакууме, приведены в работе [8]. В ней приведены схе- мы плазменных источников (с автостабилиза- цией и магнитным удержанием катодного пятна, а также сепарирующего устройства). Показано, что ионная бомбардировка (распыление, травле- ние) ионами Мо при давлении в камере 0,0005 – 0,001 Па оказывает влияние на строение поверх- ности сталей 40Х, 20Х2Н4А, находящихся в раз- личных состояниях (закалка, нитроцементация, улучшение ). Методом вторичной ионной эмиссии было установлено образование продуктов взаимо- действия ионов Мо с компонентами стали и оста- точного газа, наряду с травлением и распылением стали. Показано, что при температуре подложки 200°– 600° С в процессе ионной бомбардировки на поверхности присутствуют соединения (кар- биды, нитриды), температура образования кото- рых в условиях термодинамического равновесия составляет порядка 1000° С. Исследование вли- яния давления газа при осаждении чистого Мо в атмосфере СН4 показало, что фазовый состав, микроструктура, микротвердость изменяются. При давлениях газа в камере Р = 0,01 Па (тем- пература подложки ~200°С) микроструктура конденсата имеет дислокационно-примесную субструктуру на основе Мо, дислокации декори- рованы карбидной фазой в состоянии предвы- деления. С увеличением давления до 0,05 Па из- быточный С раствор выпадает в виде второй фа- зы карбидов, а в области 0,1 Па покрытие пол- ностью состоит из карбидов. В соответствии с таким изменением фазового состава и микро- структуры микротвердость покрытия увели- чивается (рис. 1). При выдержке образцов в течение года в нор- мальных условиях микротвердость уменьшается за счет распада перенасыщенного твердого рас- твора и релаксации микроискажений. Введение легирующих добавок в покрытия способствует стабилизации свойств конденсатов во времени, при этом материалы обладают высокой термо- стойкостью. Обнаружена важная особенность метода вакуумно-дугового осаждения, которая заключается в том, что при сравнительно низких температурах подложки возможно протекание плазмохимических реакций, образование нитри- дов, карбидов тугоплавких соединений. Исследованию фазового состава, параметров кристаллической решетки, микротвердости, а также морфологии поверхности покрытий TiN, ZrN, полученных осаждением плазменных пото- ков циркония, титана в присутствии азота, посвя- щена работа [9]. Показано, что давление азота в процессе осаждения оказывает влияние на форми- рование фазового состава покрытий. Так, при дав- лении ниже 0,001 Па, покрытия состоят из исход- ных материалов: титана, циркония. С увеличени- ем давления, начиная с 0,002 Па, на дифракто- граммах появляются линии нитридов этих ме- таллов. В области давлений выше 0,005 Па пок- рытия формируются, в основном, из нитридов, обладающих широкой областью гомогенности (рис. 2). Наибольшее значение периодов решетки ZrN соответствует фазам с минимальным содержани- ем азота. Увеличение количества азота в покры- тии приводит к уменьшению периода решетки (кривая 2). Авторы объясняют характер такой зависимости дефектностью металлической под- решетки, а также особенностями электронного строения фаз, приводящих к увеличению уровня микроискажений кристаллической решетки. Наб- Рис.1. Зависимость микротвердости Н100 конденсатов Мо от давления СН4: 1 – непосредственно после осаждения пок- рытия; 2 – после выдержки в течение года при нормальных условиях. Рис.2. Зависимость параметров кристаллической решетки TiN (1), ZrN (2) от давления азота в камере в процессе осаждения. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... 1 2 ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 239 людаемые закономерности в изменении фазового состава и состояния покрытия объясняют ха- рактер зависимости микротвердости и морфо- логии получаемых покрытий. Исследование зависимости микротвердости покрытий от парциального давления азота пока- зывает, что повышение до максимума значений микротвердости, полученных в области давлений азота от 0,0002 Па до 0,01 Па, является следст- вием образования перенасыщенного твердого раствора азота в кристаллической решетке тита- на и циркония, фазового упрочнения за счет выпа- дения второй фазы (нитрид), образования твер- дых растворов на основе решетки нитридов. В работе [10] изучалась микротвердость ком- позиции покрытие + инструментальный матери- ал. Обнаружен различный характер зависимости микротвердости системы покрытие + инструмен- тальный материал от толщины покрытия для раз- ных парциальных давлений азота при конденса- ции. Показано, что при давлениях 0,02 Па зна- чительный упрочняющий эффект покрытия про- является, начиная с толщины 2,0 – 2,5 мкм. Выс- казано предположение, что при этих условиях осаждения создаются условия либо для дисперс- ного упрочнения α-Ti мелкодисперсными вклю- чениями TiN (а, может быть, и иной фазы, не выя- вленной рентгеноструктурно), либо для сущест- венно более качественной адгезии с поверхно- стью стали по сравнению с конденсацией при дру- гих давлениях (рис. 3). Обнаруженный максимум твердости позволил рекомендовать разработку структуры много- слойного покрытия с чередующимися твердыми и мягкими слоями. Исследованию структуры и механических свойств вакуумно-плазменных по- крытий системы TiCN посвящена работа [11]. Покрытия наносились на установке «Булат» при напуске в рабочую камеру реакционной смеси азота и углеводородов. Толщина покрытий в экспериментах составила 8,0 мкм. Установлено, что путем изменения концент- рации в реактивной газовой смеси, подаваемой в вакуумную установку при осаждении титана, можно варьировать фазовый состав покрытий, содержание азота и углерода в основной фазе TiCN и такие характеристики покрытий, как твер- дость (рис. 4), адгезию, коэффициент трения. По- казано, что твердость покрытий на основе TiCN определяется, в основном, не структурой покры- тия, а соотношением между количеством угле- рода азота в кристаллической решетке фазы. Вы- сокотемпературный отжиг покрытий приводит к заметному уменьшению полуширины линий (420), принадлежащих фазе TiCN, и незначительно вли- яет на твердость покрытий. В работе [12] исследовалась диффузионная проницаемость наиболее распространенных по- крытий на основе TiN, полученных методом ваку- умно-дугового осаждения по отношению к ато- мам вольфрама. Эксперименты показали, что ва- куумно-плазменные покрытия на основе TiN об- ладают низкой диффузионной проницаемостью по отношению к атомам вольфрама. Диффузионная проницаемость покрытий TiN по отношению к атомам углерода была изучена методом количественной металлографии в рабо- те [13]. Покрытия различной толщины наноси- лись на торцевые поверхности цилиндрических образцов армко-железа, далее образцы подверга- лись 5-часовой цементации в твердом карбюри- заторе при температурах 950°, 1050°, 1200° С. После медленного охлаждения карбюризатора из образцов готовили косые шлифы. О количестве продиффундировавшего углерода судили по объемному содержанию углеродосодержащей структурной составляющей (перлита). Исследо- вание показало, что покрытия TiN, толщиной 7 – Рис.3. Влияние давления азота в процессе осаждения на плотность ионного тока (J), скорость (V) осаждения, микро- твердость (Н100) и ширину дифракционного максимума В(333) нитрида титана. Рис. 4. Зависимость микротвердости (1) и коэффициента трения ( 2) от объемной концентрации азота в реактивной газовой смеси. В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО J 1 2 ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4240 10 мкм, являются абсолютным барьером для атомов углерода. Покрытия же малой толщины 1 – 3 мкм пропускают углерод. Результаты исследований механических свойств нитридных покрытий [14] свидетельст- вуют, что все покрытия имеют достаточно высо- кую прочность сцепления с быстрорежущей ста- лью. Невысокие критические нагрузки разруше- ния получены лишь для нитридов NbN (70H), Mo2N (80H) и TiN (85H), для других покрытий CrN, VN, HfN эти нагрузки превышают 100 Н. Максимальную прочность имеет нитрид цирко- ния, нагрузка разрушения которого составляет 130 Н. На основании результатов исследований адгезионной прочности нитридных соединений делается вывод, что для улучшения служебных характеристик защитных износостойких покры- тий необходимо применение многослойных по- крытий, где в качестве нижнего слоя использован материал с наиболее высокой прочностью сцеп- ления с инструментальной подложкой. В данной работе приведены также результаты исследова- ний адгезионной активности нитридов по отно- шению к обрабатываемым материалам (рис. 5). На основании полученных данных ряд ак- тивности нитридов переходных металлов в поряд- ке возрастания адгезии с обрабатываемым ма- териалом имеет следующий вид: для Ст. 45 – NbN, TiN, VN, CrN, HfN, ZrN, Mo2N; для Ст. 12Х18Н10Т – TiN, VN, Mo2N, CrN, NbN, YfN, ZrN; для титана – CrN, VN, NbN, Mo2N, TiN, YfN, ZrN. Отмечено также, что особую роль при оценке износостойкости рассматриваемых соединений играет адгезионная активность тугоплавких сое- динений (нитридов, карбидов) по отношению к различным обрабатываемым материалам. Так, нитрид ниобия имеет более высокую износостой- кость по сравнению с нитридами молибдена и ва- надия, а нитрид титана – по сравнению с нитри- дами хрома и гафния. С помощью разработанных рентгеновских ме- тодов [15] контроля толщины покрытия, основан- ных на измерении рентгеновского излучения, раз- работана методика контроля толщины покрытия от 0,5 мкм (дифрактометры), а также начиная от 0,1 мкм и выше при использовании спектрометров в режиме парного канала. Выявлена взаимосвязь между толщиной покрытия и периодом решетки нитрида титана. Обнаружено, что период решетки покрытия TiN в значительной степени зависит от толщины покрытия. Авторы работы объясняют этот резу- льтат процессами поглощения газов остаточной атмосферы, в основном кислорода в процессе осаждения, что приводит к увеличениям периода решетки с уменьшением толщины покрытия. При увеличении толщины покрытия поглощение кис- лорода замедляется и период решетки уменьша- ется, при этом дифракционные максимумы су- жаются. Методами рентгеноструктурного анализа и измерения микротвердости в работах [16] – [17] исследовано влияние параметров процесса осаж- дения покрытий TiN на фазовый состав, крис- таллическую текстуру, остаточные макронапря- жения, искажения решетки и показатели микро- твердости. Проанализированы особенности ме- тодик определения текстуры и микронапряжений применительно к тонким (< 15 мкм) покрытиям TiN и α-Ti, напыленных на стали ЭИ961 и Х18Н9Т на установке “Булат 3Т” и ННВ-6,6. Фазовый состав покрытий при исследованных режимах осаждения (ток дуги 60 –140 А, потен- циал смещения на подложке 50 – 260 В, давление азота 0,8 – 1 Па и предварительной ионной очист- кой поверхности образцов) изменяется незначи- тельно. Для всех покрытий характерно наличие нитрида δ-ТiN. Присутствие в составе покрытия α-Ti и нитрида ε-TiN определяется, в основном, давлением азота и потенциалом смещения. При давлениях азота 0,5 –1 Па покрытие имеет одно- фазную структуру нитрида δ-TiN. При более низ- ких давлениях азота 0,08 – 0,3 Па и напряжениях смещения 100 – 200 В, кроме δ-TiN, наблюдают- ся следы α-Ti, а при напряжениях смещения 250– 300 В – α-Ti и ε-TiN. Большой интерес пред- ставляет исследование текстуры покрытий из- за ее непосредственного влияния на служебные характеристики покрытий. Авторами этих работ Рис. 5. Адгезионное взаимодействие нитридов с обрабаты- ваемым материалом Ст. 12Х18Н10Т. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 241 высказано предположение, что взаимодействия азота с титаном при осаждении происходит до формирования кристаллического покрытия, при этом происходит осаждение на подложке крис- таллов твердого раствора азота в α-Ti с тексту- рой (0001). Формирование такой структуры, вероятно, обусловлено присутствием в решетке α-Ti внедренных атомов азота. Окончательное формирование покрытия TiN включает диффузи- онное насыщение α-твердого раствора титана азотом с образованием нитрида титана, ориенти- рованного плоскостям (111) параллельно плос- кости (0001) α-твердого раствора, т.е. параллель- но плоскости подложки. Результаты исследова- ния текстуры покрытий на основе нитрида титана противоречат механизму формирования кристал- лической фазы из α-Ti с последующим взаимо- действием этой фазы с азотом. Результаты измерения остаточных макронап- ряжений в покрытиях TiN, нанесенных на раз- личные подложки и при различных давлениях азота в камере, характеризуются высокими сжи- мающими напряжениями, уровень которых зави- сит от типа подложки и давления азота. Наиболее высокие значения напряжений получены в покрытиях, нанесенных на нержавеющую сталь (σ = –3000 МПа), напряжения увеличиваются при повышении давления азота. На основе измерения остаточных макронапряжений делается заключе- ние, что напряжения роста в методе вакуумного дугового осаждения превалируют над термичес- кими напряжениями. Исследованию структуры высокотвердых по- крытий на основе молибдена, полученных мето- дом вакуумно-дугового осаждения, посвящена работа [18]. Испаряемым материалом служил молибденовый сплав ВМ-2А, подложкой служили образцы из сталей Х12М, 12Х18Н10Т, а также из меди и титана. В качестве легирующего газа при- менялся осушенный воздух, давление изменя- лось от 1,3·10–3 до 1,3·10–1 Па. Время осаждения 1 час, температура подложки 500° С, толщина получаемых покрытий составила 20 мкм. Микро- твердость определяли при нагрузке 1 Н, иссле- довали фазовый и химический составы. Пока- зано, что при давлении 9,3·10–1 Па образуется однофазный конденсат с высокой микротвердос- тью (≈ 2900 – 3000) и структурой нитрида молиб- дена Мо2N (γ-фаза), имеющего гранецентриро- ванную решетку, понижение давления в рабочей камере приводит к изменению фазового состава конденсата: наряду с γ-фазой обнаруживается α-молибден. Двухфазные покрытия образуются при давлении до 3,3·10–1 Па. Микротвердость конденсатов изменяется от ≈ 2400 до ≈ 1300. По мере понижения давления количество α-фазы увеличивается, и при давлениях 2,66·10–2 – 11,97·10–3 Па покрытие полностью состоит из α- молибдена с твердостью ≈ 1000 – 470. Материал подложки не оказывает влияния на свойства покрытий. Особенности кристаллического строения и механической эррозии контактных покрытий из Мо, осажденных из плазмы вакуумного разряда, изучены в работе [19]. Было установлено, что молибденовые покрытия (толщина 8 – 12 мкм) имеют столбчатую текстурированную структуру, при этом сами столбчатые кристаллиты имеют блочное строение с размером блоков ≈70 нм. Данные фактографических исследований пока- зывают, что в процессе коммутации СКЭ (спе- циальные коммутационные элементы) хрупкое разрушение присуще молибденовым покрытиям с различным поперечным размером кристал- литов. Авторы делают следующее заключение, что хрупкое разрушение происходит как по грани- цам столбчатых кристаллитов (в направлении роста), так и по телу этих кристаллитов, т.е. но- сит смешанный интеркристаллитный и транскрис- таллитный характер. Для ослабления вредного влияния хрупкого разрушения целесообразно осуществлять нанесения покрытий в режимах, которые обеспечивали получение столбчатых кристаллитов с малым поперечным размером. Исследование характеристик кристалличес- кого строения конденсатов Мо, осаждаемых из плазмы вакуумной дуги, в зависимости от сред- ней энергии ионов, температуры и химического состава подложки проведено в работе [20]. Пок- рытия наносили на поликристаллические подлож- ки из Та марки ТВЧ и железо-никелевого сплава марки 52 Н-ВИ. Испаряемым материалом являл- ся катод из Мо марки МЧВП. Температуру изме- ряли термопарой. Осаждение покрытий произво- дили в вакууме 5⋅10–3 – 10–3 Па одновременно на подложки разных типов. Изменение энергии ионов осуществляли за счет вариации величины потенциала смещения, прикладываемого к под- ложке. Температурный режим осаждения, по- мимо изменения потенциала смещения, зада- вался изменением расстояния подложки от торца испаряемого материала, длительностью циклов осаждения и пауз между ними. Толщина покрытий составляла 3 – 5 мкм. Кристаллическое строение Мо покрытий было исследовано с помощью раст- ровой электронной микроскопии: строение покры- тий, нанесенных на Та подложки, заметно изме- нялось в зависимости от потенциала смещения (температуры), подаваемого на подложку. В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4242 При – 30 ≤ U ≤ –80 В покрытия имеют столб- чатое строение с поперечным размером крис- таллитов d = 0,8 – 1,0 мкм. При U = –110 В полу- чается покрытие, состоящее из ограненных столбчатых кристаллитов с d = 1,5 – 2,0 мкм. Уменьшение температуры и времени напыления при неизменном значении потенциала смещения приводит к формированию структуры покрытий с менее совершенным мелкодисперсным или мелкокристаллическим строением. Обнаружено, что сильное влияние на структуру покрытий тол- щиной 4 – 5 мкм, осажденных при высоких тем- пературах, оказывает материал подложки, в частности, в Мо покрытиях обнаружены 0,1 % Та (подложка Та), до 1 % Fe и 1% Ni (Fe-Ni) под- ложка. Результаты экспериментов по осаждению по- крытий на основе окиси алюминия из сепариро- ванного потока алюминиевой плазмы, генериру- емой электродуговым плазменным источником [21], показывают, что покрытия не содержат де- фектов, обусловленных макрочастицами. Потен- циал смещения (энергия ионов), подаваемый на подложку, а также давление кислорода оказыва- ют существенное влияние на микротвердость (рис. 6) и фазовый состав покрытий. Высокие зна- чения микротвердости (Нµ ~ 14000 МПа) и элект- росопротивления (ρ ~109 ом·см ) полученных пок- рытий авторы объясняют большим процентным содержанием фазы Al2O3 в покрытии. Как уже ранее упоминалось, перспективными материалами для повышения работоспособности режущих инструментов являются износостойкие покрытия на основе нитридов, карбидов, а также неметаллические кислородсодержащие туго- плавкие соединения. Вакуумно-плазменные методы позволяют на- носить все перечисленные вещества как на инст- рументальные, так и на конструкционные матери- алы. Уникальные физико-механические характе- ристики карбидных и нитридных покрытий (и, прежде всего, высокая износостойкость) позво- ляют рассчитывать на эффективность примене- ния их и на рабочих поверхностях деталей трения. Закономерности трения и износа покрытия на основе TiN, нанесенных на быстрорежущую сталь Р6М5, в условиях фрикционного контакта со сталью 45, рассмотрены в работах [22] – [23]. Испытания проводились по схеме “плоскость- цилиндр” на машине трения СМЦ при скоростях скольжения 0,8 м/с и 1,3 м/c. Толщина покрытия в экспериментах 8 мкм. Коэффициенты трения определялись в зависимости от нормальной на- грузки для трех случаев: сухого трения, трения с маслом МИХП-3, трения с СОЖ (рис. 7). Зависи- мости имеют немонотонный характер, хотя, в целом, преобладает возрастание коэффициента трения с увеличением нагрузки при испытаниях стали Р6М5 и некоторое снижение – при испыта- ниях покрытия со смазкой. Общим как при трении по покрытию, так и по стали Р6М5 является то, что минимальные значения коэффициента трения наблюдаются при смазывании маслом, макси- мальные – при сухом трении. Указанные закономерности качественно ха- рактерны также и для скорости 1,3 м/с, однако задирообразование в этом случае наступает при ином уровне нагрузок (табл. 1). Представленные результаты испытаний покрытий на изнашивание свидетельствуют, что износостойкость покрытия Рис.6. Зависимость микротвердости (1) и электросопро- тивления (2) покрытия от потенциала подложки. Рис. 7. Зависимость коэффициента трения от нагрузки при трении Ст. 45 по Ст. Р6М5 и покрытию TiN: 1 –TiN, без смазки; 2 – TiN СОЖ; 3 – TiN, масло; 4 – Р6М5, без смазки; 5 – Р6М5, СОЖ; 6 – Р6М5, масло. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 243 в условиях эксперимента в 25 –50 раз выше, чем износостойкость стали Р6М5, при этом интенсив- ность изнашивания покрытия нечувствительна к увеличению скорости скольжения. Исследованию износостойкости и фрикцион- ных свойств трущихся поверхностей при трении покрытий TiN в паре с рядом конструкционных материалов посвящена работа [24]. Испытания на трение и износ осуществляли на машине тре- ния СМЦ-2 по схеме цилиндр-плоскость. Покры- тия TiN наносились на одну из граней шлифован- ных (Ra= 0,3 мкм) кубических (10×10×10 мм) об- разцов из закаленной стали Р6М5. В качестве контртел использовали цилиндры диаметром 50 мм, изготовленные из технического железа марки Э, меди М1, термообработанной стали 45, цементованной стали 20Х2Н4А, азотированной стали 38ХМЮА и серого чугуна. Коэффициент трения измерялся при скорости скольжения 1,3 м/с в интервале нормальных нагрузок 200 – 2000 Н при ступенчатом нагружении. В качестве смазки использовалось масло М14В2, темпера- тура которого при испытаниях достигала 75° – 80° С. Исследовалось трение конструкционных материалов по покрытию непосредственно после нанесения и после полирования поверхности покрытия. В таб. 2 приведены значения объем- ной интенсивности изнашивания Iv исследуемых материалов. Зависимость объемной интенсив- ности изнашивания покрытий и конструкционных материалов от микротвердости поверхности пока- зана на рис. 8, 9. Результаты испытаний показали, что Iv неполи- рованных покрытий выше, чем полированных, при этом интенсивность изнашивания контртел также значительно выше при трении с неполированными покрытиями. Уменьшение износа (рис. 2) с уве- личением твердости поверхности характерно для абразивно-механической формы изнашивания и объясняется, в данном случае, развитым релье- фом поверхности трения и его высокой твер- достью. Изучение влияния механической доводки на характеристики трения и износа проводились на покрытиях TiN толщиной 3,0; 5,0 и 8,0 мкм. До- водка образцов проводилась на чугунных при- тирах с использованием алмазной пасты АСМ 3/2. Покрытия доводили до обеспечения шерохо- ватости Ra не более 0,08 мкм, при этом съем материала с поверхности образцов не превышал 1 мкм. На рис. 10 показана зависимость износа контртела из стали Х12М от нагрузки при трении с недовведенными и доведенными покрытиями TiN разной толщины. Таблица 1 Нагрузка задирообразования при сухом трении и трении со смазкой Ст. 45 по Ст. Р6М5 и по покрытию TiN, в Н Рис. 8. Объемная интенсивность изнашивания Iv покрытияTiN в исходном (I) и полированном (II) состоянии в зави- симости от микротвердости Н200 поверхности трения кон- тактирующих материалов : 1 – медь М1 ; 2 – техническое железо Э; 3 – чугун; 4 – Ст.45; 5 – сталь 20Х2Н4А4; 6 – сталь 38ХМЮА. Таблица 2 Фрикционные и механические характеристики поверхностей трения при испытаниях покрытия в исходном (числитель) и полированном (знаменатель) состоянии. Удельный объемный износ Iv, мм 3/мм Коэффи- циент трения Микротвердость поверхности тре- ния конструкци- онного материала Н200, ГПа Материал контртела покрытие (×10–11) контртело (×10–9) Медь М1 Техническое железо Э Чугун Сталь 45 Сталь 20Х2Н4А Сталь 38ХМЮА 16000,0 60,0 9000,0 140,0 70,0 2,1 2100,0 1,4 140,0 2,8 340,0 4,9 58,0 5,4 110,0 8,0 40,0 3,5 17,0 2,7 6,7 1,3 11,0 2,0 0,11 0,09 0,12 0,08 0,13 0,03 0,11 0,08 0,14 0,03 0,12 0,09 0,9 1,6 3,2 5,6 9,4 11,1 Смазка Образец Скорость Без смазки СОЖ Масло 0,8 м/с 1,3м/с 200 800 200 800 > 2000 1200 > 2000 1600 > 2000 > 2000 1800 1800 TiN P6M5 TiN P6M5 TiN P6M5 В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО Iv, мм 3/мм ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4244 Как видно из рис. 10, доводка обеспечивает зна- чительное уменьшение изнашивающей способ- ности покрытия, что особенно заметно проявля- ется при высоких нагрузках. Полученные резуль- таты, таким образом, подтверждают предполо- жение об абразивном механизме взаимодействия неровностей покрытия TiN c относительно мяг- ким контртелом. Ликвидация этих неровностей с помощью доводки снижает механическую сос- тавляющую коэффициента трения и изнашиваю- щую способность покрытия. Изучения трения и износа толщины однослой- ных покрытий TiC, ZrN, NbN, TiCN по сравнению с покрытием TiN показывают, что наибольшей износостойкостью обладают покрытия TiCN, TiN (рис. 11). Покрытия наносились на образцы тер- мообработанной стали ВСН –15, контртелом слу- жили цилиндрические образцы термообрабо- танной стали Х12М. Испытания проводили в сре- де авиационного топлива. Покрытия TiN, TiCN характеризуются наименьшим разбросом изме- ряемых значений объемного износа (табл. 3), за время испытаний они изнашиваются всего на глубину 1,7 – 2,5 мкм. В табл. 3 приведены значения коэффициента трения f , усредненные для каждого покрытия по всем нагрузкам испытания, интервалы зна- чений коэффициента трения для каждого покры- тия ∆f, средний объемный износ покрытия V за время испытаний, разброс значений объемного износа ∆V, а также максимальная глубина канав- ки износа h. Как видно из рис. 11, где значения износа представлены в координатах “объемный износ- нагрузка”, величина износа практически не за- висит от нагрузки. Это же характерно для других Рис. 9. Объемная интенсивность изнашивания Iv конст- рукционных материалов при трении с исходным (I) и поли- рованным (II) покрытием в зависимости от микротвердости Н200 поверхности трения материалов: 1 – 6 то же, что на рис. 8. Рис. 10. Зависимость износа Ст. Х12М (контртела) от нагруз- ки при трении с недовведенными (1, 2, 3 ) и доведенными (4, 5, 6) покрытиями TiN различной толщины: 1 – 4 – TiN (8,0 мкм); 2, 5 – TiN (5,0 мкм); 3 – 6 – TiN (3,0 мкм); Рис 11. Износ покрытий при различных нагрузках: 1– TiN; 2 – TiC; 3 – TiCN; 4 – ZrN; 5 – NbN. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... Iv, мм 3/мм ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 245 покрытий, хотя абсолютные значения износа для них (точно так же, как и глубина канавки износа h) выше. Более всего изнашиваются покрытия TiC. Независимость износа от нагрузки связана с принятой схемой нагружения – в начале ис- пытаний цилиндрическая поверхность контртела при некоторой заданной нагрузке оказывает наи- большее давление на покрытие, а с ростом наг- рузки и эффективное давление на покрытие резко падает (в силу увеличения фрикционного кон- такта) и может достигать таких значений, когда интенсивность дальнейшего износа становится мизерной. При заданных условиях трения покры- тий по стали Х12М соответствует механизму нормального механохимического износа. В работе [25] исследовалось влияние парци- ального давления азота на фазовый состав, мик- ротвердость, а также на интенсивность изнаши- вания покрытий TiN, наносимых методом ваку- умно-дугового осаждения. Путем изменения дав- ления азота в камере (2 – 9)·10–3 Па регулировал- ся фазовый состав покрытий. Покрытия наноси- лись на плоские образцы из термообработанной стали Х12М (HRC 59). Испытания проводили на воздухе без смазки в паре с кольцами (линейный контакт) У8 (HRC 53). Максимальная нагрузка 400 МПа, частота вращения кольца 10 об·мин–1, длительность испытания 30 мин. На рис. 12 при- ведены значения микротвердости и изнашивания покрытия. Максимальной износостойкостью об- ладают покрытия, нанесенные при давлении (2 – 5)·10–2 Па, они имеют также и максимальную микротвердость. Авторы объясняют это появле- нием фазы Ti2N, образующей на границе контакта участков капельной фазы с нитридом титана, дефектным по азоту (35 – 42 ат.% N2), в резуль- тате твердофазной реакции TiN1– х+ α−Ti → Ti2N. Твердость капельной фазы при этом возрастает до 18 – 32 ГПа. Коэффициент трения при испыта- ниях составлял 0,6. При увеличении количества капельной фазы вязкость разрушения повышает- ся при сохранении достаточно высоких значений твердости износостойкости. МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ И МНОГОСЛОЙНЫЕ ПОКРЫТИЯ В большинстве работ изучались свойства покры- тий на основе нитрида титана. Однако не всегда использование одного из тугоплавких соединений в качестве покрытия может удовлетворять основ- ным требованиям, предъявляемым к покрытиям для пар трения. Поэтому все большее примене- ние находят многослойные и многокомпонентные покрытия, которые способны хорошо сопротив- ляться хрупкому разрушению при сильных плас- тических деформациях при трении. К сожалению, работ по получению методом вакуумно-дугового осаждения многокомпонент- ных, многослойных покрытий и применению их в качестве покрытий для пар трения опубликовано мало. Существуют всего два метода получения многокомпонентных покрытий: во-первых, нане- сения покрытий из сплавов, во-вторых, одновре- менное распыление двух и нескольких материа- лов. В работе [26] изучалась структура и свойства ниобий-титановых пленок, полученных методом вакуумно-дугового осаждения. Испаряемым ма- териалом служил катод, изготовленный из сплава НТ-50. Эксперименты проводили в вакууме, по- лучаемом с помощью сорбционного титанового насоса при давлении ~1⋅10–3 Па. Подложкой слу- жила алюминиевая фольга , нагреваемая прямым пропусканием тока. Таблица 3 Результаты изучения трения и износа. Рис.12. Зависимость интенсивности изнашивания (1), микро- твердости (2) – покрытий TiN от давления азота при их нанесении. Фазовый состав Толщина, мкм F ∆f h, мкм V.10–3, мм3 ∆V.10–3, мм3 TiN TiC TiCN ZrN NbN 5,0 0,125 0,08 – 0,17 2,5 5,0 2,0 – 35,0 10,0 0,125 0,09 – 0,32 5,2 – 3,0 –83,0 5,0 0,13 0,10 – 0,16 2,5 4,0 2,0 –30,0 5,0 5,0 0,11 0,09 – 0,17 4,0 15,0 2,0 –95,0 0,10 0,08 – 0,17 3,0 9,0 3,0 – 35,0 В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО Iv⋅10–8, мм3/мм ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4246 Температура контролировалась термопарой. При температурах 20°– 800° С были получены пленки ниобий – титанового сплава толщиной 2,0 – 5,0 мкм и площадью ~ 300 мм2 каждый. Мето- дом обратного рассеяния (ОР) заряженных час- тиц определялся химический состав пленок. Рентгенографические исследования показали, что период решетки кубической β-фазы сущест- венно изменяется с температурой подложки (рис. 13). Увеличенный период решетки этой фазы у пленки при температуре 20° С, как объясняют авторы, обусловлен, главным образом, раство- ренными в ней газовыми примесями, а не напря- жениями, возникающими вследствие несоот- ветствия решеток подложки и напыляемой пленки. Резкое уменьшение периода решетки β- фазы Nb(Ti), наблюдаемое при увеличении темпе- ратуры подложки от 20 до 200° С, свидетельст- вует о том, что в этом интервале температур про- исходит значительное уменьшение поглощения газов растущей пленкой. Объяснить увеличение периода решетки при высоких температурах за- труднительно из-за обеднения ее титаном. Значительное содержание кислорода в пленке, полученной при температуре 20° С, подтвержда- ется спектрами ОР. Показано, что в пленке, осаж- денной при температуре 20° С, основные компо- ненты содержатся в следующих количествах: Nb ~ 26, Ti ~ 69, кислорода ~ 5 ат.%, и состав пленки отличен от состава испаряемого материала – пленка насыщена кислородом, отношение атомов к атомам титана изменилось от 0,52 в катоде до 0,38 в пленке. На основании проведенных ис- следований делается вывод, что для получения пленки заданного состава с Тк сверхпроводящего перехода, необходимо подобрать соответствую- щее соотношение компонентов в испаряемом катоде, а также контролировать остаточную ат- мосферу при осаждении пленок. Исследованию формирования многокомпо- нентных вакуумных, электродуговых покрытий из сплавов посвящена работа [27]. Показано, что при ионной бомбардировке многокомпонентными материалами поверхности подложек имеет место развитие поверхностного рельефа, нарушения стехиометрии и имплантации ионов распыляю- щего потока. Микрозондовый анализ поверхност- ного слоя после бомбардировки свидетельствует о зависимости его состава от угла (α) падения ионов и о разнице в концентрациях элементов на выступах и впадинах. Эта разница имеет наименьшие значение при α ≈ 45°, кроме того, если при α ≈ 0° концентрация какого-либо элемента, входящего в сплав, больше на выступе или впадине, то при α > 45° и тех же режимах бомбардировки ситуация меняется на противоположную. Была предложена следующая модель форми- рования многокомпонентных покрытий (рис. 14) [28]. Механизм формирования структуры много- компонентных покрытий следующий: имеется подложка с идеально гладкой поверхностью, на которой расположены два выступа и к ней при- ложен отрицательный потенциал смещения. До- пустим, что ионный поток, направленный к под- ложке, состоит из однозарядных ионов двух эле- ментов, значительно отличающихся по массе. Вдали от подложки ионы имеют скорость, вектор которой направлен перпендикулярно поверхности подложки. При подлете ионов к микровыступам направление их полета меняется ввиду значи- тельного изменения напряженности электричес- кого поля. Вследствие различия масс ионов их отклонения будут разными. Траектория движения Рис.13. Изменение периода решетки β-фазы Nb(Ti) сплава от температуры подложки. Рис.14. Предполагаемая модель формирования много- компонентного покрытия: 1 – легкие ионы; 2 – тяжелые; 3 – зоны. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 247 ионов с меньшей массой имеет большую кривиз- ну, и они преимущественно осаждаются в районе вершины микровыступов. Ионы с большой мас- сой и нейтральная фаза (пар, капли) осаждаются более равномерно. Таким образом, предлагаемая модель формирования многокомпонентных вакуумных электродуговых покрытий, вследст- вие неоднородности напряженности электричес- кого поля, основана на принципе сепарации ионов по массе и заряду в районах микровыступов раз- личного происхождения. Иными словами, при осаждении многокомпонентного ионного потока будут существовать зоны 3, где концентрируются преимущественно легкие и многозарядные ионы, и где (и это главное) процесс самораспыления осуществляется более интенсивно, чем в других областях. Отсюда следует, как отмечают авто- ры, что содержание легких элементов и элемен- тов, которые ионизируются, образуя многозаряд- ные ионы, будет уменьшаться из-за самораспы- ления. При этом при росте абсолютной величины потенциала смещения, что интенсифицирует про- цесс самораспыления, отличие в составах като- да и покрытия должно увеличиваться. Это предположение было проверено экспери- ментально путем получения покрытий различных типов: Ni-Cr-Al, Ti-Si, Zr-Si, Sn-Bi. Состав покры- тий определялся на рентгенофлуоресцентном ав- томатическом анализаторе VRA-30. Результаты исследований показали, что в покрытии Ni-Cr-Al с ростом потенциала смещения увеличивается количество хрома, а в покрытии Ti-Si [27] – коли- чество титана. Для системы Zr-Si в покрытии на- блюдается увеличение содержания циркония с увеличением потенциала смещения, для системы Sn-Bi-висмут, для системы Al-Sn-олово. Таким образом, предлагаемая модель форми- рования структуры многокомпонентных покры- тий объясняет несоответствие состава катода и покрытий. Результаты исследований вакуумно-дугового нанесения покрытий из сплава Ti-Si в среде азота приведены в работе [29]. Покрытия наносились на установке 01НИ. Материал катода содержал 80% (ат.) Si и 20% (ат.) Ti. Показано, что путем варьирования давления азота и потенциала сме- щения (табл. 4) при распылении одного и того же катода из сплава титан-кремний, можно получать покрытия из силицидов титана (без азота), сили- цидов титана-нитридов титана, силицидов тита- на-нитридов кремния (реакция кремний-азот протекает при потенциале смещения 200 В). В работе [30] приведены результаты исследо- ваний зависимостей фазового состава и микро- твердости покрытий типа Ti-Si-N от ускоряющего потенциала, подаваемого на подложку, отклонения изделий от оси испарителя и температуры по- верхности изделия. Сплав Ti-Si, содержащий 70 вес.% Si, испарял- ся в среде азота. Давление азота поддержива- лось равным 8⋅10–2 Па. Температуру подложки измеряли термопарой. Микротвердость Н200 из- меряли с помощью твердомера ПМТ-3 при на- грузке Р = 200 гс. Рентгеновский фазовый анализ полученных по- крытий показал, что увеличение потенциала сме- щения ведет к сдвигу фазового состава покрытия в сторону образования нитридов и низших сили- цидов титана, кроме того, при отрицательном сме- щении 350 и 450 В отклонение детали от оси испа- рителя на ± 16° не изменяет существенно их фа- зовый состав. Во всех исследованных покрытиях присутствуют β-фазы Si3N4, Ti2N и низшие сили- циды титана. Изменения фазового состава по- крытий сопровождается немонотонным измене- нием их микротвердости, максимум которой дос- тигается при потенциале смещения 150В (Н200 ≈ 27000 МПа). Температура подложки в пределах 270° – 420° С не оказывает существенного влия- ния на фазовый состав и микротвердость покры- тия. Результаты теоретических и эксперименталь- ных исследований процесса нанесения покрытий из двойного сплава Sn-Bi, элементы которого не образуют химических соединений представлены в работе [31]. Покрытия наносились в импульс- ном режиме при следующих значениях основных параметров процесса: ток дуги, 40 А; ток фоку- сировки дуги, 1 А; длительность паузы испари- теля, 4 с; время работы испарителя, 1с. Зависимость содержания Bi в покрытии от величины потенциала смещения носит монотонно возрастающий характер (рис. 15). При изменении ускоряющего потенциала от 0 до 1000 В содержание Bi в покрытии увеличи- вается на 15% при использовании катода из спла- ва 0,5Sn-0,5Bi. Скорость осаждения данного спла- ва уменьшается с ростом потенциала смещения, Таблица 4 Влияние потенциала смещения на фазовый состав покрытия Потенциал смещения, В 200 300 400 TiSi2, Ti5Si4 α-Si3N4 β-Si3N4 Ti2N Ti5Si3, Ti5Si4 α-Si3N4 β-Si3N4 Ti2N Ti5Si3 α-Si3N4 β-Si3N4 Ti2N В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4248 подаваемого на подложку (рис. 16), и при 1600 В процессы нанесения покрытия и распыления уравновешиваются и роста конденсата не проис- ходит. Основываясь на экспериментальных дан- ных, авторами получена аналитическая зависи- мость, которая позволила определить процент- ное содержание компонентов в покрытии при осаждении сплава на основе Si-Bi. В работе [32] приведены результаты исследо- ваний жаростойкости силицидных покрытий на основе титана, полученных вакуумно-дуговым методом. Покрытия наносились на установке 01НИ на образцы из стали 12Х18Н10Т и титана ВТ-1-0 размером 3×25×60 мм, при токе дуги 45А и потенциале смещения 100, 200, 300 и 400 В. Жа- ростойкость проверяли в печи типа СНОЛ. Мате- риал катода содержал 80 % (ат) Si и 20 % (ат) Ti. Результаты рентгенофлуоресцентного анализа показали, что покрытие гетерогенно и состоит из силицидов титана и кремния. Испытания на жа- ростойкость проводили в спокойной воздушной среде при Т = 950° С в режиме термоциклиро- вания: нагрев – 2 ч., выдержка – 5 ч., остывание с печью до комнатной температуры. Жаростойкость оценивали числом циклов ис- пытаний до полного разрушения покрытия. Пока- зано, что титановые образцы без покрытия разру- шаются уже после первого цикла испытаний. Об- разцы с покрытиями выдерживают от 22 циклов при потенциале смещения 400 В, до 45 циклов при 100 В, это, как объясняют авторы, связано с уменьшением количества низших силицидов, характеризуемых меньшей жаростойкостью. Стальные образцы без покрытия выдерживали 28 циклов, а с покрытием 42 цикла. Высказано предположение о практическом использовании этих покрытий для защиты изделий от высоко- температурной газовой коррозии. Сравнительные исследования покрытий Ti-Al-N, нанесенных магнетронным и ионно-ду- говым методами из мишеней, которые содержат от 10% до 50% Al, освещены в работе [33]. Ми- шени с 25 и 50% Al изготавливали методом горя- чего прессования, для мишени с содержанием 10% Al использовали промышленный сплав титана (6 мас.%Al и 4 мас.%V). Покрытия нано- сили на инструментальные стали. Показано, что высокие значения микротвердости покрытий, на- несенных магнетронным методом, получаются только в узких пределах величины парциального давления азота, что касается дугового источника, то твердые покрытия можно получать в более широкой области давлений азота (рис. 17). Методом микрорентгеноспектрального анали- за было установлено, что содержание алюминия в покрытии, нанесенном магнетронным спосо- бом, не отличается от его содержания в исход- ной мишени, однако при нанесении покрытий ду- говым способом наблюдается значительное сни- жение алюминия в покрытии. Рис. 15. Зависимость содержания Bi в покрытии от величи- ны ускоряющего потенциала. Рис. 16 . Зависимость скорости нанесения сплава Sn-Bi от величины потенциала. Рис. 17. Зависимость микротвердости по Кнупу пок- рытий Ti-Al-N, нанесенных при Uсм = 100 В, Т = 250° С из мишени с 16 % мас. Al, от давления азота: 1 – ма- гнетронный метод; 2 – дуговой. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 249 Авторы обьясняют это явление тем, что в плазме ионизируется 80 % Ti и только 50% Al и доля алюминия в покрытиях, полученных мето- дом ионно-дугового осаждения, уменьшается. Это подтверждается при исследовании покрытий, нанесенных при различных потенциалах смеще- ния, подаваемых на подложку. Из вышеизложен- ного следует, что, изменяя потенциал смещения, можно изменять химический состав покрытий по толщине. Исследование многокомпонентных катодов на основе титана с различными легирующими добав- ками и покрытий, полученных с помощью этих катодов, показывают, что в многокомпонентных покрытиях практически сохраняется структура, присущая исходному материалу, однако содержа- ние легирующих компонентов незначительно [34]. Проведенные при сухом трении и химически неактивной масляной среде фрикционные испытания по схеме диск– колодка показали, что введение в состав покрытия на основе нитрида титана, нитрида бора и нитрида кремния приво- дит к уменьшению коэффициента трения (рис. 18). Как утверждают авторы работы, изменяя фа- зовый состав многокомпонентных покрытий, можно уменьшить скорость изнашивания контак- тирующих поверхностей и увеличить усилие за- дира. Большой интерес представляет получение по- крытий по схеме одновременного испарения не- сколько разноименных материалов (катодов), в результате чего структура, физико-механические и триботехнические свойства покрытий могут существенно отличаться от свойств компактных материалов. В работах [35] – [36] приведены результаты получения методом вакуумно-дугового осажде- ния многокомпонентных покрытий (FeTi)C, (ZrNb)C, (TiAl)N, (TiCu)N, (MoCu)N, (TiZr)N, (TiCr)N. Покрытия (TiCr)N вакуумно-дуговым мето- дом из двух катодов осаждались на образцы из термообработанной стали Р6М5. В процессе экс- периментов изменялись следующие технологи- ческие параметры: ток дуги, величина парциаль- ного давления азота, потенциал смещения. На рис. 19 приведена микроструктура покрытий (TiCr)N, полученных при различных парциальных давлениях азота, при потенциале смещения на подложке 100 В. Фазовый анализ полученных покрытий показы- вает, что все они состоят из твердого раствора Cr в нитриде титана. В покрытиях присутствуют также α-Ti и Cr. При неизменных технологичес- ких параметрах (ток дуги, потенциал смещения) в зависимости от парциального давления шерохо- ватость поверхности изменяется от 0,5 – 0,54 мкм при РN2 =0,08 Па до 0,3 – 0,4 мкм при PN2 =0,08 Па. Микротвердость покрытий (Н), полученных при Рис. 18. Зависимость коэффициента трения f от номиналь- ного давления Р: 1 – TiCN; 2 – Ti; 3 – Ti + (VSi2 + BN + TiB2) в атмосфере N2; 4 – Ti + (BN + Si3N) в атмосфере N2; 5 – Ti + B в атмосфере N2. 1) ×600 2) ×600 Рис.19. Микроструктура поверхности (TiCr)N, IД (хрома) = 50 А, IД (титана) = 100 А. 1 – РN2 = 0,7 Па; 2 – Р N2 = 0,08 Па. Толщина покрытия 8,0 мкм. В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4250 давлении азота 0,7 Па, при нагрузке 200 гс, сос- тавила 18600 – 20300 МПа. Покрытия (FeTi)C наносились на установке “Булат”, используя два источника плазмы: верх- ний титан, марки ВТ-1-00 и боковой – армко-же- лезо. Осаждения осуществляли с подачей леги- рующего газа – метана. Путем изменения угла наклона подложки (α) регулировалось соотноше- ние между количеством титана и железа. Покрытия толщиной 8,0 мкм осаждались на одну из граней шлифованных кубических образ- цов, размером 10×10×10 мм (Ra= 0,3 мкм), термо- обработанной стали Р6М5. Испытания на трение и износ осуществляли на машине трения СМЦ-2 в среде масла М14В2. В качестве контртел испо- льзовали цилиндры диаметром 50 мм, изготов- ленные из нормализованной стали 45. Рабочие поверхности цилиндрических образцов обраба- тывали тонким шлифованием (Ra = 0,3 мкм), коэффициент трения измеряли при скорости ско- льжения 1,3 м/с в интервале нормальных нагру- зок 200 – 2000 Н при ступенчатом нагружении. При испытаниях на изнашивание скорость сколь- жения составляла 1,3 м/с, нагрузка – 1000 Н, вре- мя испытаний – 1 час. Износ покрытий опреде- ляли по профилю выработанной лунки и пересчи- тывали в удельный объемный износ. Износ контр- тела определяли взвешиванием. В табл. 5 приведены результаты измерений твердости покрытий, износа, среднего коэффици- ента трения, фазовый состав покрытий. Высокие служебные характеристики покры- тий авторы объясняют [37] особенностями его фазового состава и структуры: покрытие состоит из железной матрицы, упрочненной высокодис- персными выделениями фазы TiC. В работе [38] методом вакуумно-дугового осаждения из двух катодов получены покрытия системы Al-Ni. Катоды были изготовлены из алюминия и никеля с добавлением хрома в таком количестве, чтобы получить немагнитную фазу γ-Ni. Образцами служили полированные поверх- ности подложек из чистого алюминия (99,99%) и дюралюминия Д16Т. Покрытия напыляли в инертной атмосфере аргона при отрицательном давлении. Толщина покрытий составила 2– 3 мкм. Изучение топографии поверхности покрытий показывает, что покрытия представляют собой сочетание участков с более крупной составляю- щей и значительно более дисперсной составля- ющей. Авторы высказывают предположение, что первые – сформированы кристаллизовавши- мися микрокаплями, вторые – конденсацией ионной компоненты плазмы. При неизменных технологических параметрах осаждения размер капель колеблется в широком диапазоне от 0,1 до 20 мкм, а более дисперсные участки не раз- решаются использованными микроскопами (растровый электронный микроскоп в режиме вторичных электронов, световой оптический мик- роскоп). Регулируя соотношения между микро- капельной и ионной составляющей плазменных можно менять структуру и состав покрытий. Полученные покрытия состоят преимущест- венно из интерметаллических соединений Ni2Al3 и NiAl3. В покрытиях были обнаружены участки, обогащенные никелем и алюминием, которые представляют собой твердые растворы на основе этих металлов. Микротвердость поверхности алюминия и дюралюминия, благодаря нанесен- ным покрытиям толщиной 2 – 3 мкм, увеличилась в 2 раза. Результаты изучения влияния легирования покрытия TiN молибденом на его адгезионную активность по отношению к обрабатываемому материалу при резании приведены в работе [ 39]. Покрытия (TiMo) N наносились вакуумно-дуго- вым методом на установке “Булат” из двух ис- парителей. В качестве испаряемого материала применялись катоды из молибдена марки МВЧП и титана марки ВТ-1-00, легирующим газом слу- жил азот. В основу процесса нанесения покрытий положена стандартная технология осаждения нитрида титана, регулировалась только скорость осаждения молибдена. Фазовый анализ получен- ных покрытий показал, что все они состоят, глав- ным образом, из твердого раствора Мо в нитри- де титана. В покрытии присутствуют также мик- рокапли α-Ti и Мо, образующиеся в результате разбрызгивания материала катодов при осаж- дении покрытия. Зависимость силы трения от содержания мо- либдена в покрытии, представленная на рис. 20, свидетельствует о том, что покрытие всех сос- Таблица 5 Результаты изучения трения и износа покрытий (FeTi) С в паре со сталью 45 ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... α, рад. 0,494 Износ покрытия, мм3 Износ контртела, мм3 fтр Н1,96, МПа Фазовый состав αTi+TiC+αFe αTi+TiC+ +αFe+Fe3C 0 0,33 0,68 αTi+TiC+αFe αTi+TiC+ +αFe+Fe3C TiC+αFe+Fe3C0,805 αFe+Fe3C1,57 0,006 0,006 0,006 0,007 0,009 0,009 11,6 4,0 1,6 4,2 2,8 1,4 0,098 0,114 0,109 0,098 0,114 0,109 12700 13140 14130 14670 15320 8400 ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 251 тавов обеспечивает снижение адгезионной актив- ности передней поверхности резцов (уровень силы трения для пластин без покрытия обозначен верхней пунктирной линией). Вместе с тем по сравнению с нелегированным покрытием TiN, характерный уровень сил трения которого обоз- начен нижней пунктирной линией, в легированных покрытиях малые (до 6% мас.) и большие (>21% мас.) концентрации Mo соответствуют большой адгезионной активности покрытий, а концент- рации Mo от 6 до 21% мас. – меньшей адгезион- ной активности покрытий. Авторы объясняют этот результат тем, что введением в покрытие TiN молибдена удается регулировать высокотемпературную стабиль- ность d-конфигураций (за счет большего кванто- вого числа молибдена и за счет изменения сред- ней концентрации электронов на d-уровне метал- лического атома). Предложена “конструкция” многослойных покрытий, в которых путем целе- направленного их легирования регулируется ад- гезионная активность материала-покрытия. Изучение трения и износостойкости двух- слойных покрытий TiN+Mo, полученных мето- дом вакуумно-дугового осаждения, было рас- смотрено в работах [40, 41]. Двухслойные TiN + Mo покрытия наносились с последовательной конденсацией TiN (распыле- ние титанового катода марки ВТ-1-00 в среде вводимого в рабочую камеру газообразного азо- та) и технически чистого молибдена на образцы 8×8×30 мм термообработанной стали (HRC59- 62), стали ВНС 15 (ЭП766). Испытания на трение и износ проводили в среде авиационного топлива ТС-1 на машине трения по схеме плоскость-ци- линдр. Контртелом служили цилиндрические образцы термообработанной (HRC59-63) стали Х12М при скорости скольжения 1,0 м/с, темпе- ратуре топлива 60° С. Трение осуществлялось при ступенчато возрастающей нагрузке, при этом автоматически велась запись момента трения. В табл. 6 приведены значения коэффициента трения f , усредненные для каждого покрытия по всем нагрузкам испытаний, интервалы значений коэффициента трения для каждого покрытия ∆f, средний объемный износ покрытий V за время испытаний, разброс значений объемного износа ∆V, а также максимальная глубина канавки износа h. На величину износа нитридо-титанового по- крытия подготовка поверхности большого вли- яния не оказывает. Шлифовка внешнего слоя точ- но так же, как шлифовка слоя TiN перед нанесе- нием молибдена, не влияет на коэффициент трения и величину износа. Это определяется, по-види- мому, тем, что относительно мягкий молибдено- вый слой не обладает высокой износостойкостью, и поэтому неровности его поверхности для трения не имеют существенного значения. В целом, зна- чения коэффициента трения, как отмечают авто- ры, для исследуемых покрытий в заданных усло- виях фрикционного контакта чаще всего состав- ляют 0,1 – 0,13, что не позволяет отнести их к группе антифрикционных. С целью снижения коэффициента трения были разработаны и испытаны покрытия следующего состава: многослойные TiN + α-Ti, двухслойные TiN + бронза [42] – [43]. Рис. 20. Зависимость силы трения от содержания молибдена в покрытии. Таблица 6 Усредненные характеристики трения и износа В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО № образца Химический состав. Конструкция. Толщина слоев, мкм F ∆f h, мкм V⋅10–3, мм3 ∆V⋅10–3, мм3 TiN+Mo 11 + 5 без шлифовк. TiN 11 шлифовк. TiN+Mo 11 + 5 шлифовк. TiN TiN+Mo 9 + 8 шлифовк. TiN TiN+Mo шлифовк. Мо TiN 10 без шлифовк. 1 2 3 4 5 6 0,11 0,10 0,13 0,13 0,11 – 0,09 − 0,12 0,8 − 0,14 0,12 − 0,14 0,8 − 0,14 0,12 − 0,125 – 6,0 2,5 6,5 8,5 8,5 3,0 30 5 30 45 55 3 30 – 80 5 – 55 2 – 100 35 – 90 50 – 60 2 – 50 ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4252 Покрытия наносились вакуумно-дуговым ме- тодом на установке “Булат”, исследованы их фа- зовый состав и структура. Испытания образцов с указанными покрытиями проводились на ма- шине трения Ми-1М в среде топлива ТС-1 по схе- ме плоскость-цилиндр при скорости скольжения 1,0 м/с и температуре топлива 60° С. Нагружение производили ступенчато от 29 Н до 1980 Н. В качестве подложки использовали сталь ВНС-15 (HRC58-64), контртелом служили цилиндры из стали Х12М (HRC59-63). В процессе трения оп- ределялись коэффициент трения, износ покрытия и контртела. Результаты испытаний покрытий TiN + α-Ti приведены в табл. 7. Анализ полученных результатов показывает, что наибольший практический интерес пред- ставляют многослойные покрытия TiN+αTi с оп- тимальной толщиной 1,5 – 3,0 мкм и однослой- ные доведенные покрытия толщиной 1,5 – 2,5мкм. Как видно из табл. 7, тонкие покрытия толщиной 1,5 мкм, как однослойные, так и многослойные, характеризуются весьма высокой нагрузкой за- дирообразования в 2,0 раза большей, чем од- нослойные покрытия TiN той же толщины. Данный эффект авторы объясняют снижением макронапряжений в многослойном покрытии (как технологических, так и появляющихся в процессе трения) в результате их релаксации в пластичес- кой прослойке αTi. Это приводит к повышению адгезионной прочности покрытия, а следователь- но, и критической нагрузке задирообразования. Многослойное покрытие TiN+бронза в опре- деленном смысле аналог покрытия TiN+αTi, поскольку бронза обладает примерно такими же механическими свойствами как αTi, но при этом отличается более высокой теплопроводностью. Поэтому с точки зрения снижения температуры фрикционного контакта покрытие TiN+бронза является предпочтительным. Трение и износостойкость двухслойных по- крытий, нанесенных методом вакуумно-дугового осаждения на сталь ВНС-15 последовательной конденсацией нитрида-титана и бронзы БрАЖ9-4 изучались при трении по стали Х12М при нагрузках от 225 до 1960 Н. Трение происхо- дило в среде авиационного топлива. Характери- зуя трение покрытия TiN+бронза по стали, следу- ет отметить высокую стабильность трения, так, коэффициент трения покрытия находится в преде- лах 0,09 – 0,28, причем для высоких нагрузок ко- эффициент трения несколько меньше (0,09 – 0,13), чем при низких. Результаты исследований трения и износа TiN+бронза приведены в табл. 8. На основании результатов испытаний авторы делают следующие выводы: из покрытий боль- шой толщины (не менее 8,0 мкм) более низким и стабильным коэффициентом трения обладают многослойные покрытия. Вместе с тем, все рас- смотренные толстые покрытия имеют низкий уровень критической нагрузки задирообразова- ния. Наилучшими триботехническими харак- теристиками обладают многослойные покрытия TiN + бронза, толщиной 3,0 мкм. Они имеют наи- меньший коэффициент трения (fср = 0,09), высо- кую задиростойкость и низкую изнашивающую способность. ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ Результаты исследований коррозионных свойств вакуумно-плазменных покрытий на основе TiN, Таблица 7 Характеристики трения и износа покрытий TiN + α-Ti Таблица 8 Триботехнические характеристики вакуумно-плазменных покрытий TiN + бронза различной толщины ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... Основная фаза Толщина, мкм Шерохо- ватость Ra, мкм Износ контртела, мм3⋅10–3 TiN+αTi много- слойное 0,8 + 0,2 (3 слоя) 1,5 4500 Износ покры- тия, Мг fср Ркр, Н TiN одно- слойное TiN одно- слойное с доводкой TiN+αTi много- слойное 0,6 + 0,2 (2 слоя) 1,5 0,5 0,25 0,25 0,08 3,2 3,2 3,0 3,6 0,35 1,4 0,6 0,9 0,10 0,15 0,12 0,11 9000 9000 9000 Основная фаза Толщина, мкм Шерохо- ватость поверх- ности (Ra), мкм Износ контртела, мм3⋅10–3 TiN одно- слойное 8,0 1100 Износ покры- тия, Мг fср Ркр, Н TiN+бронза двух- слойное 3,0 0,6 –0,7 0,5 0,32 0,5 3,8 3,8 7,1 3,6 31 0,65 0,9 0,51 0,17 0,15 0,09 0,16 1550 1610 2650 TiN+бронза много- слойное TiN одно- слойное TiN+бронза много- слойное TiN+бронза двух- слойное 8,0 + 3,0 0,8 + 0,3 (8 слоев) 2,5 + 2,5 0,8 + 0,2 (3 слоя) 0,25 0,5 15,0 4,0 0,4 0,7 0,10 0,09 5310 7700 ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 253 нанесенных на сплав ВТ-8, приведены в работе [44]. Покрытия наносились на торцевую по- верхность при давлении от 0,01 до 9,3 Па. Цилин- дрический образец после нанесения покрытия запрессовали во фторопластовую втулку, изоли- рующую боковую поверхность цилиндра от воз- действия электролита. Торцевая поверхность с нанесенным на нее покрытием образовывала электрод. Коррозионную устойчивость оценивали в 3% растворе NaCl потенциостатическим ме- тодом с помощью потенциостата ПИ-50-1. Покрытия, осажденные при давлении азота менее 5 МПа, по данным рентгеноструктурного анализа, представляют собой твердый раствор азота в титане; в диапазоне давлений от 5 до 50 МПа образуются гетерофазные конденсаты, содержащие низшие нитриды Ti3N, Ti2N и ма- лые количества TiNх<1 достехиометрического состава (рис. 21, область А, Б). От 0,1 до 0,6 Па покрытие однофазно и близко к стехиометри- ческому составу TiNх (область В); при высоких давлениях (область Г) наряду с TiNх>1 застехио- метрического состава образуется неидентифици- рованная фаза γ (рис. 21). Из рис. 21 следует, что монофазные покрытия не меняют ток коррозии, а гетерофазные – уве- личивают, кроме полученных в сепарированном плазменном потоке (точка С). Как объясняют авторы, материалы с наиболее совершенной структурой обладают и более высо- кой коррозионной стойкостью. Уменьшение от- носительного содержания капель в покрытии от 20 до 5% в изученном диапазоне давления азота обуславливает тенденцию к повышению кор- розионной стойкости гетерофазных конденсатов, однако искажения кристаллической структуры компонентов покрытия и отличия в механизмах химического взаимодействия нитридов и метал- лической фазы вуалирует этот эффект. Он четко проявляется только для бескапельных монофаз- ных покрытий (точка С). В работах [45] – [46] были исследованы кор- розионные характеристики титановых покрытий, полученных из потоков плазмы вакуумно-дуго- вого разряда. Покрытия наносили в вакууме при давлении 10–3 Па, титан распыляли дуговым раз- рядом ( ток дуги 30 – 200 А). Образцами служили стальные подложки диаметром 30 мм и толщиной 3 мм. На подложку подавали потенциал смеще- ния (от 30 до 1200 В). Толщина осаждаемых пок- рытий в экспериментах составила 1 – 20 мкм. Исследованию подвергали покрытия непосредс- твенно после нанесения (1) и после термо-отжига в вакууме 10–3 Па в течение 2 ч при температуре до 1000° С (2). Испытания покрытий в растворе хлорного железа показали, что при толщине 5 – 6 мкм на конденсатах (1), полученных при по- тенциале смещения 200 В, число точечных по- ражений достигает 60 см–2, с увеличением тол- щин оно снижается и достигает нижнего предела при 7,5 – 8,5 мкм. Защитная способность пок- рытий (2) до толщины 2 – 4 мкм повышается так же, как и (1), выше 4 мкм существенно воз- растает, но при толщине свыше 4 мкм становит- ся меньше, чем у покрытий типа (1). При одинаковой толщине 8 мкм (рис. 22) пок- рытия (1), полученные при 50А, имеют малую, а при 90 А очень низкую пористость; покрытия (2) более проницаемы. Путем увеличения энергии потока эрозионной плазмы за счет увеличения тока разряда и ускорения ионной компоненты, как утверждают авторы, можно существенно повы- сить качество наносимых покрытий. В работе [46] оценивалась сплошность кон- денсатов по язвенной коррозии поверхности под- Рис. 21. Зависимость скорости коррозии ik и стационарного потенциала коррозии Еk покрытий, полученных при различных давлениях азота РN2 . Рис. 22. Число поражений в зависимости от выдержки в растворе FeCl3. Ток дуги, А: 1,4 – 90; 2,3 –50; 1,2 – Тип 1; 3, 4 – тип 2. В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО РN2 , Па ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4254 ложки после испытаний в 15 % водном растворе хлорного железа при 22° и 60° С. Часть титано- вых покрытий наносилась на стальные подложки из прямого потока продуктов эрозии (1), затем их подвергали воздействию той же эрозионной плазмы с ускорением ионной компоненты про- дуктов эрозии в электрическом поле до энергии в несколько сотен электронвольт (2). Толщина осаждаемых слоев 30 мкм. Исследование сплош- ности показало, что для конденсатов (1) харак- терны сквозные поры, приводящие к интенсивной коррозии подложки, для конденсатов (2) – отсутс- твие сквозных пор в покрытии, даже при 60° С. Раствор хлорного железа не проникает к под- ложке через конденсат. Авторы находят объяс- нение этому явлению в особенности структуры поверхностных слоев конденсата (2). Быстрый разогрев поверхности при ионной бомбардиров- ке до 1000°С стимулирует диффузионные про- цессы, которые приводят к перемешиванию при- поверхностного слоя, при термодинамических условиях, способствующих формированию более совершенных кристаллических структур. Влияние технологических параметров процес- са осаждения TiN покрытий на их защитные свойства рассмотрены в работе [47]. Покрытия TiN осаждали на подложки из стали 08КП из кри- волинейного плазмооптического сепаратора (ток дуги 100 А, величина потенциала смещения на подложке 80 В). Защитные свойства конденсатов оценивали по величине стационарного потенциала ϕс в 3 % растворе NaCl. Показано, что с увеличением давления азота от 1,1⋅10–1 до 2,1⋅10–1 Па защитные свойства пок- рытий TiN растут, что, как объясняют авторы, обусловлено увеличением вероятности прохож- дения плазмохимической реакции между Ti и N и образованием соединения, приближающегося к стехиометрическому составу TiN. Осаждения дополнительного подслоя титана (толщиной 0,6 мкм) приводят к повышению коррозионной стойкости стальных образцов с TiN покрытием. В работе [48] были исследованы антикор- розионные свойства покрытий на основе алюми- ния и его окислов, осаждаемых из сепарирован- ного потока плазмы вакуумной дуги. Покрытия осаждали на образцы из Ст.3. Температура об- разцов в процессе осаждения контролировалось термопарой и не превышала 200° С. Исследо- вались однослойные покрытия на основе окиси алюминия и двухслойные Al + Al2O3 c различным содержанием кислорода, полученные при раз- личных его давлениях в объеме вакуумной каме- ры в диапазоне 1⋅10–3 ÷ 5⋅10–1 Па и потенциале смещения – 50 В. Коррозионную стойкость пок- рытий определяли электрохимическими метода- ми на основании анализа поляризационных кри- вых и измерений электрохимического потенциала. Результаты, приведенные в данной работе, сви- детельствуют, что получаемые покрытия обла- дают низкой пористостью при толщинах 10 мкм. Возможность получения беспористых покрытий при малых толщинах авторы объясняют тем, что конденсаты, полученные осаждением из потока сепарированной плазмы, характеризуются ма- лым размером зерна (≤ 1,5 мкм). Покрытия с содержанием кислорода 20 ÷ 30 ат.% характеризуются максимальным значе- нием равновесного электрохимического потен- циала, что обеспечивает катодную защиту хими- чески активных металлов. В связи с тем, что по- лученные покрытия состоят из дисперсных фаз алюминия и α-фазы Al2O3 c постоянной решет- кой ≈ 4,07 А, что свидетельствует о высокой сте- пени неравновесности их структуры, а также вы- сокой склонностью к старению. С целью устра- нения этого недостатка под слоем окиси алюми- ния размещен релаксационный слой из чистого алюминия. Эксперимент показал, что двух- слойные покрытия 8,0 мкм Al и 4,0 мкм Al2O3 c содержанием кислорода 30 ат.% обладают высокой коррозионной стойкостью. Значительно более широкая перспектива ис- пользования технологии вакуумно-дугового осаждения открывается при нанесении защитно- декоративных покрытий на различные изделия. Эти покрытия значительно улучшают товарный вид изделий, позволяют получать, при необходи- мости, широкую цветовую гамму. Так, в работе [49] даны некоторые рекоменда- ции по применению защитно-декоративных по- крытий для отделки различных изделий. Результаты осаждения износостойких AlN-по- крытий на полимерный материал (линзы) [50] по- казали, что полученные покрытия обладают вы- сокой твердостью и прозрачностью 95%. Для ак- тивации поверхности полимера (линз), ее обра- батывали в аргоновой плазме дугового разряда. Приведены технологические параметры осаж- дения. Активация поверхности во многом опреде- ляет качество наносимых покрытий и, прежде всего, величину адгезии к подложке (полимер, стекло и т.д.) В работе [51] показана возможность полу- чения высококачественных покрытий на поверх- ности различных материалов (стекло, полимер, керамика) за счет эффективной предварительной ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 255 активации покрываемых материалов газовой плазмой ВЧ разряда. Были исследованы режимы активации стекла, керамики, различных пласт- масс, металлов. В результате проведенных ис- следований показано, что использование ВЧ мощности в методе вакуумно-дугового осажде- ния при обработке полимерных материалов увеличивает поверхностную энергию, которая приводит к большой реактивности и совмес- тимости с металлическими пленками. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании проведенного анализа работ по по- лучению покрытий вакуумно-дуговыми мето- дами и исследованию их свойств можно сделать следующие выводы. Перспективной технологией создания покры- тий (простые тугоплавкие соединения, многоком- понентные и многослойные) с заданными фрик- ционными свойствами является вакуумно-дуго- вая технология, которая позволяет наносить пок- рытия на различные конструкционные материалы, существенно улучшая эксплуатационные харак- теристики этих материалов и придавая им в ряде новые физико-механические, недостижимые другими способами, свойства. Основные достоинства, которые обеспечили конкурентоспособность вакуумно-дуговой техно- логии, – это получение новых материалов и то, что эта технология является ресурсосберегаю- щей и экологически чистой. В целом, приведенные результаты могут быть использованы для решения задачи по созданию качественных покрытий. Эту задачу можно раз- бить на два этапа. Первый этап – выбор и разра- ботка состава покрытия (композиции), для мно- гокомпонентного – выбор легирующего элемента или соединения, которые в комплексе с основ- ным материалом должны создать совместимую и практически полезную систему. Второй этап – это выбор технологии получения покрытий, ко- торая обеспечила бы их максимальную надеж- ность в работе. ЛИТЕРАТУРА 1. Толок В.Т., Падалка В.Г. Методы плазменной тех- нологии высоких энергий // Атомная энергия.– 1978. – Т.44. – С. 476 - 479. 2. Аксенов И.И., Падалка В.Г., Хороших В.М. Фор- мирование потоков металлической плазмы: Обзор /ЦНИИатоминформ; М.: 1984. – 83 с. 3. Аксенов И.И., Кудрявцева Е.Е., Кунченко В.В. и др. Исследование влияния давления газа в объеме на параметры капельной фазы эрозии катода ста- ционарной вакуумной дуги: Препр./ХФТИ ЦНИИ- атоминформ; 84 –18. – 1984 – 17с. 4. Хороших В.М. Стационарная вакуумная дуга в тех- нологических системах для обработки поверхнос- тей//Физическая инженерия поверхности.– 2003.– Т. 1, № 1.– С.19 - 25. 5. Мацевитый В.М. Покрытия для режущих инст- рументов. – Харьков: Высшая школа, 1987. – 127 с. 6. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инстру- менты с износостойкими покрытиями. – М.: Ма- шиностроение. – 1986. – 189 с. 7. Аксенов И.И., Антуфьев Ю.П., Брень В.Г. и др. Об условиях синтеза нитридов при конденсации плаз- менных потоков//ФХОМ .– 1981.– № 4.– С.43 - 46. 8. Аксенов И.И., Андреев А.А., Брень В.Г. и др. Пок- рытия, полученные конденсацией плазменных по- токов в вакууме // УФЖ. – 1979. – Т.. 24, № 4. – С. 515 - 525. 9. Андреев А.А., Гаврилко И.В., Кунченко В.В. и др. Исследование некоторых свойств конденсатов Ti –N2, Zr –N2, полученных осаждением плазмен- ных потоков в вакууме // ФХОМ.–1980. – № 3. – С. 64-67. 10. Береснев В.М., Борушко М.С., Бурахович И.А. и др. Плазменная конденсация нитрида титана на сталь Р18 и твердый сплав Т14К8 // Электронная обработка материалов. – 1979.– № 3.– С. 30 -33. 11. Мацевитый В.М., Борушко М.С., Береснев В.М. и др. Структура и механические свойства вакуумно- плазменных покрытий TiCN//Изв. Вузов: Черная металлургия.–1984. – № 3. – С. 83-86. 12. Береснев В.М., Борушко М.С., Любченко А.П. и др. О диффузии вольфрама в вакуумно-пламенном конденсате на основе нитрида титана. // Изв.Вузов. Черная металлургия.– № 3. – 1981.– С.116 –118. 13. Береснев В.М., Борушко М.С., Любченко А.П. и др. Свойства вакуумно-плазменных покрытий на основе нитрида титана//Сб. Диффузионное насы- щение и покрытия на металлах К.: Наукова думка.– 1985. – С. 59 - 63. 14. Сальников А.С. Износостойкость нитридных пле- нок // МИТОМ.– 1993.– № 5. – С.2-5. 15. Бедункевич В.В., Гордон М.Б., Миркин Л.И. Структура и толщина ионно-плазменных покры- тий нитрида титана на быстрорежущей стали// ФиХОМ .– 1986. – №3.– С.57 – 61. 16. Бецофен С.Я., Петров Л.М., Лазарев Э.М. и др. Структура и свойства ионно-плазменных покрытий TiN// Металлы. – 1990. – № 3. – С.159-165. 17. Бецофен С.Я., Петров Л.М. Особенности рент- геновского измерения остаточных напряжений в тонких покрытиях из TiN // Металлы. – 1991. – № 1. – С. 179-185. 18. Андреев А.А., Булатова Л.В., Булатов А.С. и др. Структура высокотвердых покрытий на основе мо- либдена, полученных при конденсации плазмы ва- куумно-дугового разряда//МИТОМ. – 1981. – № 5. – С. 33-35. В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4256 19. Магнутов Г.Ш., Сафин Б.М., Смыслов Е.Ф. и др. Особенности кристаллического строения и меха- нической эрозии контактных покрытий из молиб- дена, осажденных из плазмы вакуумного дугового разряда // ФиХОМ. – 1986. – № 5. – С. 87-91. 20. Эрлихсон М.Г., Магнутов Г.Ш., Сафин Б.М. и др. Формирование структуры покрытия молибдена при вакуумно-плазменном напылении//ФиХОМ.– 1989.– № 5. – С. 62-68. 21. Аксенов И.И., Белоус В.А., Падалка В.Г. и др. Полу- чение покрытий на основе окиси алюминия из сепа- рированного потока плазмы вакуумной дуги // ФиХОМ. – 1977. – № 5. – С. 89-93. 22. Береснев В.М., Борушко М.С., Любченко А.П. и др. О фрикционных свойствах и износостойкости вакуумно-плазменных покрытий на основе нитри- да титана// Электронная обработка материалов. – 1981. – № 3.– С. 22 - 24. 23. Береснев В.М. Исследование структуры и свойств вакуумно-плазменных покрытий на основе нит- рида титана и их роли в повышении стойкости ре- жущих инструментов: Дис. канд. техн. наук: 05.02.01.-Харьков, 1980.– 141с. 24. Любченко А.П., Мацевитый В.М. Бакакин Г.Н., Береснев В.М. и др. Исследование износа ваку- умно-плазменных покрытий из TiN при трении по металлическим материалам// Трение и износ.– 1983. – Т4, № 5. – С. 893 - 897. 25. Фукс-Рабинович Г.С., Кацура А.А., Моисеев В.Ф. и др. Влияние фазового состава на износостойкость ионно-плазменных покрытий из нитрида титана// Трение и износ. – 1989. – Т.10, № 4. – С. 742 - 744. 26. Ажажа В.М., Бердник А.П., Бондаренко В.Н., и др. Структура и сверхпроводимость ниобий-титано- вых пленок, полученных ионно-плазменным на- пылением в вакууме // ФиХОМ. – 1982. – № 4. – С. 53-56. 27. Мрочек Ж.А., Эйзнер Б.А., Марков Г.В. Основы технологии формирования многокомпонентных вакуумных электродуговых покрытий. – Минск: Навука i тэхніка, 1991.– 93 с. 28. Эйзнер Б.А., Марков Г.В., Иващнева В.И. Структура многокомпонентных вакуумных электродуговых покрытий // ФиХОМ. – 1989. – № 4. – С.65-66. 29. Мрочек Ж.А., Эйзнер Б.А. Иванов И.А., и др. О не- которых особенностях вакуумного электродуго- вого нанесения покрытий из сплава Ti –Si в среде азота // Электронная обработка материалов . –1990. – № 1. – С. 13 - 14. 30. Мрочек Ж.А. , Эйзнер Б.А., Иванов И.А. и др. Исследование процесса получения покрытий типа Ti –Si –N вакуумным электродуговым методом// Электронная обработка материалов. – 1989. – № 5. – С. 14 -16. 31. Мрочек Ж.А., Эйзнер В.И., Ивашнева В.И. и др. К вопросу вакуумного электродугового нанесения покрытий из двойных сплавов// Электронная обработка материалов.– 1988. – № 5. – С. 18-20. 32. Мрочек Ж.А., Эйзнер Б.А., Жоглик И.Н. и др. Полу- чение покрытий из силицидов титана вакуумным электродуговым способом//Защита металлов. – 1988. – №5. – С. 847 - 850. 33. Freller Y., Haessler H. Evaluation of eхisting ion plating processes for the deposition of multicomponent hard coatings// Surface and coatings Technology. – 1988. – № 36.– Р. 219 - 232. 34. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Струк- тура и методы формирования износостойких по- верхностных слоев. – М.: Машиностроение.– 1991.– 208 с. 35. Береснев В.М., Толок В.Т., Гриценко В.И. Получе- ние многокомпонентных покрытий способом КИБ //Труды семинара “Физические основы и направ- ления плазменной технологии”.– М.: – 1989. – С. 142-143. 36. Beresnev V.M. Ion- plasma milticomponent films layers// International Conf. Modification of Properties of Surface Layers of Non – semiconducting Materials Usung Particle Beams MPSL.–1993. Sumy, (Ukraine).– P. 43. 37. Износостойкое покрытие А.с.№1202284. СССР, МКИ С23 С14/36 38. Мацевитый В.М., Береснев В.М., Полянин Б.А. и др. - № 3763379; Заявлено 28.06. 84; Опубл.01.09. 85. 39. Захаров С.М., Панарин В.Е., Дейна А.А. и др. Ион- но-плазменное напыление покрытий интерме- таллическими соединениями системы Al- Ni – Cr// Металлофизика и новейшие технологии. – 2000. – Т. 22, № 12. – С. 5 - 9. 40. Мацевитый В.М., Казак И.Б., Спольник А.И. и др. Некоторые аспекты адгезионного взаимодействия твердых тел// ДНАНУ. – 2002. – № 9. – С. 99 - 105. 41. Мацевитый В.М., Полянин Б.А., Борушко М.С. и др. Изучение трения и износостойкости двухслой- ных TiN+Mo вакуумно-плазменных покрытий// Электронная обработка материалов. – 1983. – № 3. – С. 29 - 33. 42. Мацевитый В.М., Береснев В.М., Борушко М.С. Некоторые результаты исследования износостой- кости и фрикционных свойств композиционных покрытий//Тезисы докладов 3 Респ. конф. “Сов- ременные методы наплавки и наплавочные мате- риалы”. – Харьков.: – 1981. – С. 41- 42. 43. Мацевитый В.М., Полянин Б.А., Береснев В.М. Ва- куумно-плазменная конденсация бронзы // Авиационная промышленность. – 1985.– № 5. – С. 60 - 61. 44. Мацевитый В.М., Полянин Б.А., Казак И.Б. и др. Изучение триботехнических характеристик ваку- умно-плазменных покрытий TiN, покрытий на основе тугоплавких соединений//Авиационная промышленность – 1985. – № 9. – С. 58 - 59. 45. Пятихин Л.И., Падалка В.Г., Кунченко В.В. и др. Ис- следование коррозионных свойств вакуумно-плаз- менных нитридо-титановых покрытий на сплаве ВТ-8// Защита металлов.–1988. – Т.24, № 8. – С. 995- 998. 46. Аршавский В.И., Гончаров В.К., Комаров Ф.Ф. и др. Структура и коррозионные характеристики ва- куумных титановых покрытий//Защита металлов.– 1986. – Т. 22, №3. –С. 426 - 428. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ ПОТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ... ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3 – 4 257 47. Аршавский В.И., Наумович А.И., Селимов Н.А. и др. Коррозионные характеристики вакуумных ти- тановых покрытий, осаждаемых из эрозионной плазмы//Защита металлов. – 1989. – Т. 25, № 6. – С. 920 - 923. 48. Вершина А.К., Изотова С.Д., Пителько А.А. Влия- ние технологических параметров осаждения из се- парированного плазменного потока TiN – покры- тий на их защитные свойства // ФиХОМ. – 1991. – № 3. – С. 65 - 68. 49. Леонов С.А., Белоус В.А., Хороших В.М. Антикор- розионные свойства покрытий на основе алюми- ния и его окислов, осаждаемых из сепарированных потоков плазмы вакуумной дуги//Труды 3 Межд. Сим. «Вакуумные технологии и оборудование» ISTV, – Харьков.: – 1999. – Т. 3. – С. 25 - 28. 50. Береснев В.М., Перлов Д.А., Федоренко А.И. Эко- логически безопасные вакуумно-плазменные обо- рудования и технологии нанесения покрытий. – Харьков.: ХИСПИ. – 2003. – С. 125 - 136. 51. Аксенов И.И., Белоус В.А., Заднепровский Ю.А. Осаждение износостойких AlN покрытий на поли- мерные материалы вакуумно-дуговым методом// Сб. докладов Междун. симпозиума Харьков. Научн. Ассамблеи. «Функциональные покрытия на стеклах».– Харьков. – 2003. С.182-184. 52. Гриценко В.И., Береснев В.М., Швец О.М. Исполь- зование ВЧ разряда в методе вакуумно-дугового осаждения покрытий//Физическая инженерия по- верхности. – 2003. – Т.1, № 1. –С. 37 - 39. ПОКРИТТЯ НА ОСНОВІ ТУГОПЛАВКИХ З’ЄДНАНЬ, ЯКІ ОСАДЖУЮТЬСЯ ІЗ ПОТОКІВ МЕТАЛЕВОЇ ПЛАЗМИ ВАКУУМНОЇ ДУГИ В.М. Береснев, В.Т. Толок, В.І. Гриценко У статті представлений огляд результатів по одержанню і дослідженню на основі простих хімічних сполук (ніт- ридів, карбідів), багатокомпонентних і багатошарових покриттів. Досліджено вплив технологічних параметрів осадження на фізико-механічні властивості покриттів, які одержуються з потоків металевої плазми. Вивчено фрикційні характеристики покриттів, отриманих як із простих тугоплавких з’єднань, так і з багатокомпонент- них та багатошарових. Наведено результати досліджень корозійної стійкості покриттів на основі тугоплавких з’єднань. Показана можливість застосування ваку- умно-плазмової технології для нанесення декоративних покриттів. COATINGS OBTAINED BY DEPOSITION OF REFRACTORY COMPOUNDS FROM FLOWS OF VACUUM-ARC METALLICAL PLASMA V.M. Beresnev, V.T. Tolok, V.I. Gritsenko The article reviews the results on obtaining and investi- gating multicomponent and multilayer coatings on the basis of simple chemical compounds (nitrides, carbides). The influence of technological parameters of deposition on physical and mechanical properties of coatings ob- tained from both simple refractory compounds and mul- ticomponent and multilayer coatings is studied. The re- search results of corrosion stability of coatings on the basis of refractory compounds are outlined. The feasibility of vacuum-plasma technology for deposition of decorative coatings is shown. В.И. БЕРЕСНЕВ, В.Т.ТОЛОК, В.И. ГРИЦЕНКО

Покрытия на основе тугоплавких соединений, осаждаемых из потоков металлической плазмы вакуумной дуги

Institution

Ähnliche Einträge