Multiphase Cu-Ti Coatings coated by Plasma Vacuum-Arc deposition on Cu-Be Alloy С17200

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 141 MATERIAL SCIENCE Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Параметры режимов напыления на CuBe- подложку Parameters of the modes of deposition on a CuBe substrate Режим напыления Ток испари - теля 1 (Ti) Ток испари - теля 2 (Cu) Ток источника газовой плазмы Напряжения смещения в процессе напыления Температура обработки Рабочий газ Время осаж - дения I 1 , A I 2 , A I GAS , А U см , В T , ºC t , мин № 1 ( композит Ti+Cu) 90 90 ≈ 40 100 320…330 Ar 120 № 2 ( композит Ti+Cu) (30…90)* 90 ≈ 30 100 320…330 Ar 240 * начальный ток 30 А и каждые 20 мин добавляли по 5 А до достижения 90 А . до достижения значения , равного 90 А . Ток ис - парителя 2 с медным катодом в течение всего процесса был равен 90 А . Такой режим должен был обеспечить градиент концентрации титана в композиционном покрытии . Структуру покрытий изучали на лазерном конфокальном микроскопе LEXT OLS4000 в оп - тическом и лазерном режимах , а также на скани - рующем электронном микроскопе Philips SEM 515 с энергодисперсионным рентгеновским ми - кроанализатором Genesis в Томском региональ - ном центре коллективного пользования научным оборудованием при Томском государственном университете . Структурный анализ металла об - разцов был выполнен на рентгеновском дифрак - тометре ДРОН –3.0 с использованием излучения CuK α . Фазовый состав состаренной бериллиевой бронзы определяли на стороне образца , проти - воположной покрытию , которая не подвергалась воздействию ионов . Для определения фазово - го состава покрытий использовали программу PowderCell. Трибологические испытания образцов про - водили на триботестере фирмы TRIBOtechnic ( Франция ) при нагрузке P = 20 Н и скорости скольжения V =0,1 м / с в течение 4 ч . Скольжение осуществляли в воздушной среде при комнат - ной температуре без смазки по схеме « палец – диск », контртелом служил закаленный высоко - хромистый сплав 95 Х 18 (AISI 440 В ) твердостью 50 HRc. Потерю массы образца ∆ m ( г ) определя - ли с помощью электронных весов с точностью 0,1 мг . Скорость изнашивания рассчитывали по формуле I = ∆ m/t , (1) где ∆ m – потеря массы образца , г ; t – время ис - пытаний , ч . Износостойкость W определяли как обратную величину скорости изнашивания W = 1 /I . (2) Измерение микротвердости покрытий осу - ществляли на приборе ПМТ -3 при нагрузке 20 г . Относительная ошибка при измерении микро - твердости не превышала ±5 %. Результаты и их обсуждение Микроструктура и элементный состав покрытий на основе CuTi Вид поперечного сечения образцов берилли - евой бронзы с покрытиями и элементный состав покрытий после нанесения композиций из тита - на и меди показан на рис . 1 и 2. Толщина композиционного покрытия , полу - ченного по первому режиму , составила 5…7 мкм ( рис . 1). Послойный микроанализ показал при - мерно одинаковое распределение элементов Ti и Cu по сечению покрытия . Это обусловлено последовательным осаждением титана и меди толщиной до нескольких нанометров в процессе вращения образцов в камере , их перемешивани - ем и взаимной диффузией . Элементный микро - анализ состава сплава под покрытием указал на присутствие в материале основы титана , кото - рый обладает определенной растворимостью в бронзе и способен диффундировать вглубь во