OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 3 2022 77 MATERIAL SCIENCE Введение Покрытия из нитридов, такие как ZrN и CrN, имеют широкую область применения в качестве защитных покрытий из-за их отличных механических, коррозионных характеристик, трибологических свойств [1, 2]. Покрытие CrN благодаря хорошей стойкости к окислению [3], превосходной коррозионной стойкости, износостойкости [4] привлекает все большее внимание исследователей. Покрытия нитрида хрома получают, например, методом осаждения из паровой фазы или методом электродугового ионного нанесения [2]. В свою очередь, покрытия из нитрида циркония используются в авиастроении, обладают необходимой эрозионной и термической стойкостью, а также при изготовлении режущих инструментов [5]. Покрытия ZrN исследуются в целях применения их в защитных покрытиях в емкостях для хранения радиоактивных отходов, получения методом катодно-дугового напыления [6]. Кроме того, в научной литературе существует ряд комбинаций чередования материалов покрытий металлических, аморфных или керамик. Подобный подход приводит к значительному росту эксплуатационных свойств покрытия в целом. Так, в работе [7] проводились исследования влияния добавления компонента CrN при нанесении различных комбинаций многослойных покрытий AlTiN/CrN/ZrN. Исследователи пришли к выводу, что добавление CrN с вариацией толщины слоя приводит к снижению остаточных напряжений и повышению износостойкости покрытия. Осаждением из паровой фазы нанометровые слои CrN/ZrN и CrN/CrAlN наносились на подложку из нержавеющей стали для топливных элементов с протонообменной мембраной [8]. Отмечается превосходная коррозионная стойкость многослойных покрытий CrN/ZrN в сравнении с CrN/CrAlN из-за итоговой высокой химической стабильности. С использованием различных условий при осаждении многослойных покрытий ZrN/CrN методом вакуумно-дугового напыления изготавливались многослойные покрытия с разной толщиной бислоя [9]. Выявлено, что уменьшение толщины слоев приводит к повышению твердости покрытий, а также полученные покрытия имели хорошие механические свойства. К тому же в работе была выявлена концентрационная зависимость атомов азота на микротвердость и микроструктуру многослойных покрытий. В итоге во множестве исследований, направленных на получение и использование покрытий, в том числе многослойных, отмечается совершенствование механических характеристик, коррозионной стойкости, износостойкости [8, 10–15]. На основании представленной литературы, в настоящей работе проведены исследования многослойных покрытий ZrN/CrN, нанесенных на подложку из сплава ВК8. Используемый сплав предназначен для изготовления в первую очередь режущего инструмента и фрез. Основополагающим моментом в этой работе стало известное влияние на подложку в виде повышения трибологических свойств и повышение твердости, что в конечном счете влияет на продолжительность работы инструмента. Целью данной работы является исследование методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурным анализом микроструктуры, текстуры роста многослойных покрытий ZrN/CrN и остаточных напряжений первого рода многослойных покрытий, полученных плазменно-ассистированным вакуумно-дуговым методом на подложку из сплава ВК8, используемого для производства режущего инструмента и фрез. В комплексе с ранее полученными результатами [16] проведенные исследования позволяют сделать вывод о целесообразности применения данного метода получения многослойных покрытий ZrN/CrN. Методика исследований Для получения многослойных наноструктурированных покрытий ZrN/CrN использовался плазменно-ассистированный вакуумно-дуговой метод. Схема получения покрытий показана на рис. 1. Подложка 1 из сплава ВК8 (8 % Co, 92 %WC) устанавливалась на держатель 2, который закреплен на столе 3, расположенном внутри вакуумной камеры 4. В процессе нанесения покрытий осуществлялось вращение держателя в направлении, указанном стрелкой (позиция 5). Стол вращался в направлении, указанном стрелкой (позиция 6). Таким образом, осуществляется вращение образцов по планетарной схеме, что способствует формированию многослойных
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1