OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 1 2022 89 MATERIAL SCIENCE два электродуговых испарителя с цилиндрическими катодами диаметром 80 мм из Zr марки Э110 и Cr чистотой 99,9 %, а для генерации газовой плазмы – источник газовой плазмы с накаленным и полым катодом. Источник газовой плазмы использовался для очистки, нагрева и химической активации поверхности образцов, осуществляемыми при ионной бомбардировке газовыми ионами, а также дополнительной ионизации газа и ассистирования при напылении покрытий. Образцы, изготовленные из твердого сплава марки ВК8 диаметром 10 мм и толщиной 7 мм, размещались на подложкодержателе, который вращался на сателлите стола, выполненного по планетарной схеме вращения, на расстоянии около 20 см от оси камеры на уровне выходных апертур источников плазмы. До начала эксперимента вакуумная камера с размерами около 650×650×650 мм3 откачивалась турбомолекулярным насосом ТМН1000 до предельного давления 10-2 Па. Подачей рабочего газа аргона через плазменный источник рабочее давление устанавливалось на уровне 0,3 Па. При зажигании газового разряда с током около 40 А и приложении напряжения смещения 700 В на подложкодержатель с образцами из твердого сплава осуществлялся нагрев подложек до температуры 400 ºC. После очистки поверхности образцов ионной бомбардировкой и ее химической активации производился напуск азотаргоновой смеси в процентном соотношении 90/10 (N2:Ar) до давления 0,5 Па и зажигание разрядов дуговых испарителей с токами 80 А в каждом. Для сравнительного анализа свойств покрытий наряду с многослойными покрытиями ZrCrN исследовались покрытия ZrN и CrN, нанесенные при аналогичных условиях, но с использованием только одного из катодов. Для изменения фазового состава и свойств многослойных покрытий изменяли скорость вращения стола с держателем образцов. Всего рассматривались четыре значения частоты вращения стола: 0,5 об/мин (обозначение образца ZrCrN-1), 3,5 об/мин (ZrCrN-2), 5 об/мин (ZrCrN-3) и 8 об/мин (ZrCrN-4). При нанесении покрытий ZrN и CrN частота вращения стола составляла 0,5 об/мин. Наноиндентирование выполнялось на нанотвердомере NANO Hardness Tester NHT–TTX S (CSEM, Швейцария). Нагрузка – линейно возрастающая от 0 до 25 мН, скорость нагружения – 1,5 мкм/мин. Анализ данных наноиндентирования проводился методом Оливера–Фарра. Царапание выполнялось на макроскретчтестере Revetest RST (CSM Instruments, США) и осуществлялось алмазным конусом Роквелла. Скорость царапания составляла 3 мм/мин, длина царапины 3 мм, нагрузка – линейно возрастающая от 0 до 50 Н. Рентгеноструктурный фазовый анализ выполнялся с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-7 (Буревестник, Россия) в диапазоне углов 2Θ = (20…90)°. Длина волны рентгеновского излучения λ = 1,54 A. Для изучения морфологии поверхности образцов использовался растровый электронный микроскоп высокого разрешения с полевой эмиссией (FEG SEM) Apreo 2 S (Thermo Fisher Scientifi c, США). Поперечное сечение покрытий исследовалось по сколам. Рельеф поверхности изучался с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа Olympus OLS LEXT 4100 (Olympus, Япония). Результаты и их обсуждение На рис. 1 изображены поверхности исследуемых покрытий. На поверхности всех образцов наблюдаются небольшие черные точки. На основе анализа рельефа поверхности с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа установлено, что данные точки являются как вкраплениями в виде капель на поверхности, так и порами. Визуально между собой они не различаются и имеют сопоставимые размеры порядка 0,5…5 мкм в диаметре. Из полученных изображений также видно, что количество и размеры этих точек увеличиваются на поверхности многослойных покрытий ZrCrN (рис. 1, в–е), по сравнению с покрытиями ZrN (рис. 1, а) и CrN (рис. 1, б). С помощью программного обеспечения Olympus LEXT был выполнен анализ шероховатости рельефа с целью количественной оценки различий в морфологии поверхности исследуемых покрытий. Оценка выполнялась по двум параметрам Sa и Sz – среднеарифметическая и максимальная высота микронеровностей поверхности соответственно. На основе полученных данных (рис. 2) установлено, что шероховатость
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1