Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 79 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ они перекрываются более интенсивными рефлекса- ми основной фазы. В случае покрытия Ti-Cu-N на основании того, что сдвигов рефлексов основной фазы TiN в диф- рактограммах не наблюдается, можно сделать вы- вод о том, что атомы меди не образуют соединений с титаном или азотом и в равной мере не образуют собственной кристаллической фазы. Поскольку дан- ные рентгенофлуоресцентного анализа (см. таблицу) подтверждают наличие меди в исследуемом покры- тии в количестве, соответствующем ее содержанию в композитном катоде (Ti-12ат.%Cu), можно сделать заключение о том, что медь находится на границах кристаллитов в аморфном состоянии. Время, за кото- рое атомы меди образуют вокруг растущего кристал- лита TiN замкнутую оболочку, и определяет время роста кристаллита, а соответственно и его размер. Заключение В ходе работы было выявлено, что многоком- понентные покрытия на основе нитрида титана с добавками меди и кремния, полученные методом вакуумно-дугового плазменно-ассистированного осаж-дения, обладают сверхтвердостью (≥40 ГПа), высокой степенью упругого восстановления (до 70 %) и хорошей адгезией ( L c до 10,3 Н) к подложке, низким коэффициентом трения (до 0,2) по сравнению с нитридом титана без добавочных элементов. Такое улучшение механических характеристик обосновано наличием нанокристаллической струк- туры в покрытиях нитрида титана с добавками меди и кремния. Причем в обоих случаях покрытия со- стоят из нанокристаллитов без выделенной ориен- тации основной фазы δ -TiN. В случае Ti-Cu-N сред- ний размер кристаллитов составил 18,0 нм, в случае Ti-Si-N – 10,1 нм. Торможение роста кристаллитов во время форми- рования покрытий в покрытиях Ti-Cu-N объясняется наличием прослоек меди по границам кристаллитов нитрида титана; в покрытиях Ti-Si-N – наличием фаз нитрида кремния ( β -Si 3 N 4 ). Список литературы 1. Veprek S., Veprek-Heijman M. G.J. et al. Different ap- proaches to superhard coatings and nanocomposites // Thin solid films. – 476 (2005). – 1–29. 2. Musil J . Hard and superhard nanocomposite coatings // Surface and coatings technology. – 2000. – Vol. 125. – P. 322–330. 3. PalDey S., Deevi S.C. Properties of single layer and gradient (Ti,Al)N coatings // Materials Science and Engi- neering. – A361 (2003)/ – 1–8. 4. Musil J., Vlcek J. and Zeman P . Hard amorphous nano- composite coatings with oxidation resistance above 1000 ºC // Advances in Applied Ceramics. – 2008. – Vol. 107. – PP. 148–154. 5. Tribological and mechanical properties of nanocrys- talline-TiC/a-C nanocomposite thin films // J. Vac. Sci. Tech- nol. A 28(2), Mar/Apr 2010, pp. 244-249. 6. Veprek, S. Reiprich. A concept for the design of novel superhard coatings // Thin Solid Films. – 268 (1995)/ – 64–71. 7. Винтизенко Л.Г., Григорьев С.В., Коваль Н.Н., Толкачев В.С., Лопатин И.В., Щанин П.М. Дуговые разряды низкого давления с полым катодом и их при- менение в генераторах плазмы и источниках заря- женных частиц // Известия вузов. Физика. – 2001. – № 9. – С. 28–35. Рис. 3. Дифрактограммы покрытий ТiN ( 1 ); Ti-Cu-N ( 2 ); Ti-Si-N ( 3 ) Nanocrystalline coatings deposited by vacuum-arc method with plasma assistance: synthesis, structure, characteristics N.N. Koval, Yu.F. Ivanov, O.V. Krysina, V.S. Lojkin, A.U. Chumachenko Synthesis of nanocrystalline coatings based on titanium nitride with doping of copper or silicon by vacuum-arc plasma- assisted deposition is considered. Significant improvement of physical-mechanical characteristics of multicomponent Ti- Cu-N and Ti-Si-N coatings is showed compared with binary TiN coatings, and their phase-structural features are revealed. Key words: nanocrystalline coatings, vacuum-arc deposition, plasma assistance, titanium nitride, superhardness.