Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 4 2020 140 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ крытий на деталях из бериллиевой бронзы , ра - ботающих в условиях трения в агрессивных средах . Наиболее перспективными в этом от - ношении являются многофазные и многокомпо - нентные функциональные покрытия на основе нитридов , оксидов и карбидов металлов , пред - ставляющие собой комплекс « подложка – моди - фицированный поверхностный слой » с плавно изменяющимися физико - механическими харак - теристиками , обеспечивающими эксплуатацию в условиях минимального механохимического износа . Анализ данных литературы свидетельству - ет о том , что поиск новых методов упрочнения бериллиевой бронзы и оптимизация существую - щих технологий являются сегодня одним из глав - ных научных направлений в области комплекс - ных исследований , направленных на решение фундаментальной задачи изучения закономер - ностей эволюции структуры и физико - механи - ческих свойств функциональных материалов с модифицированной поверхностью . Ее решение должно привести к разработке принципов фор - мирования многокомпонентных покрытий на основе переходных металлов при совмещении ионных потоков различной физической и хими - ческой природы . Целью работы является изучение микро - структуры , определение фазового состава и трибологических свойств ионно - плазменных покрытий на основе меди и титана , полученных вакуумно - дуговым плазменно - ассистированным методом на бериллиевой бронзе , а также выбор оптимальных режимов технологии осаждения покрытий , обеспечивающих более высокую из - носостойкость по сравнению с бериллиевой бронзой без покрытий . Методика исследований Процессы осаждения покрытий вакуумно - дуговым плазменно - ассистированным методом проводились на установке « КВАДРО », входя - щей в состав Комплекса уникальных электрофи - зических установок « УНИКУУМ » ИСЭ СО РАН (URL: http://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/unu/unikuum/ unikuum.html). В эксперименте для генерации потоков металлической плазмы использовались два дуговых испарителя с цилиндрическими като - дами диаметром 80 мм из титана марки ВТ 1-0 и меди марки М 1, а также источник газовой плаз - мы с накаленным и полым катодом « ПИНК » [18]. Источник газовой плазмы использовался для предварительной очистки поверхности из - делий от оставшихся диэлектрических , в том числе оксидных , пленок путем ионного травле - ния ионами аргона , нагрева подложки , а также дополнительной ионизации газа и ассистирова - ния при напылении покрытий . Для получения требуемого элементного состава покрытия TiCu подбиралось соотношение токов разряда дуго - вых испарителей . Перед напылением вакуумная камера с раз - мерами около 650×650×650 мм откачивалась турбомолекулярным насосом до предельно - го давления 10 –2 Па . Через плазменный источ - ник « ПИНК » рабочее давление было установ - лено на уровне 0,3 Па . Образцы бериллиевой бронзы , предварительно закаленные , размером  5×10 мм размещались в центре камеры на дер - жателе на уровне выходных апертур источников плазмы . При зажигании газового разряда с током около 40 А и приложении напряжения смеще - ния величиной –600 В на держателе с образца - ми осуществлялась очистка и нагрев образцов до температуры 320…330 ºC, соответствующей температуре старения бериллиевой бронзы , что подтвердил рентгеноструктурный анализ . В про - цессе очистки и нагрева поверхности образцов ионами аргона осуществлялась ее химическая активация , обеспечивающая высокую адгезию покрытия к подложке . После достижения тре - буемой температуры производилось зажигание разрядов в дуговых испарителях и напыление покрытия . Осаждение композиций из титана и меди про - изводилось в атмосфере аргона в двух режимах . В первом случае композит (Ti+Cu) напылялся при одновременной работе двух дуговых испа - рителей и источника газовой плазмы с токами , приведенными в табл . 1. Образцы вращались на держателе в центре камеры со скоростью , обе - спечивающей последовательное осаждение сло - ев титана и меди толщиной до нескольких нано - метров , что приводило к их перемешиванию и взаимной диффузии . Во втором режиме произ - водили напыление композита (Ti+Cu) по следу - ющей схеме : в начале процесса ток испарителя 1 с титановым катодом устанавливали равным 30 А и через каждые 20 мин увеличивали на 5 А