СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УПРОЧНЯЮЩИХ ИОНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ TIN, CRN, (TI,AL)N

Развитие процессов ионо-плазменного осаждения можно проследить на протяжении многих десятилетий [1]. Воздействие ионов, электронов и других энергичных частиц в настоящее время широко используется для очистки подложки, а также для содействия и контроля роста пленки.

Некоторые частицы не просто помогают, но они могут конденсироваться и тем самым становиться частью растущей пленки или структуры. В зависимости от процесса нанесения покрытия может быть задействован широкий спектр видов частиц и энергий [2].

В работе были выбраны наиболее перспективные и часто применяемые ионно-плазменные покрытия. Для получения целевых покрытий были использованы катоды из сплава ВТ-1-0 (покрытие TiN); ВХ1Н (покрытие CrN); катод (TiAl), полученный методом СВС-прессования (покрытие (TiAl)N). Нанесение покрытий выполнено на плазменной установке "Юнион".

На рисунках 1-4 представлены фотографии с различными увеличениями структур поверхностей нитридных покрытий TiN, CrN, и (TiAl)N соответственно, полученные с растрового электронного микроскопа Jeol JSM-6390A. Мы видим, что поверхность довольно гладкая и не содержит большого количества капель, которые могут существенно повлиять на механические и триботехнические свойства покрытий.

Рисунок 1. Структура покрытия TiN

а) х5000; б) х3000; в) х1000

Рисунок 2. Структура покрытия CrN

а) х5000; б) х3000; в) х1000

 Рисунок 3. Структура покрытия (TiAl)N

а) х5000; б) х3000; в) х1000

На рисунке 1, в покрытии TiN капельная фаза занимает 10-15% всей площади покрытия. В покрытии рисунка 2 - CrN, капельная фаза практически отсутствует. На рисунке 3, в покрытии (TiAl)N капельная фаза занимает 60-70% всей площади поверхности, а значит из всех исследуемых покрытий (TiAl)N худшее. Это обусловлено повышением температуры испарения материала СВС-пресованного катода.

В результате ионно-плазменного нанесения износостойких покрытий по данным результатам параметра качества К₁ можно прогнозировать повышение стойкости инструмента в 2,5-3 раза.

Сравнивая три покрытия, CrN считается самым лучшим, т.к. капельная фаза присутствует в минимальном количестве.

Исходя из исследований, можно сделать вывод, что покрытие CrN является перспективнее для изучения и дальнейшего внедрения в производство. Так же следует помнить, что главным недостатком метода КИБ является капельная фаза, так как разрушение покрытий происходит на ее границе.

Список литературы:

1. Григорьев, С.Н. Технология вакуумно-плазменной обработки инструмента и деталей машин [Текст] / С.Н. Григорьев, Н.А. Воронин – М.: «СТАНКИН», Янус-К, 2005. – 508 с.
2. Лавро, В.Н. Совершенствование технологии упрочнения и прогнозирование работоспособности режущего инструмента с ионно-плазменными покрытиями [Текст] / В.Н. Лавро, И.В. Лавро // Материалы 8-й международной практической конференции-выставки «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и нанесения покрытий» НПФ «Плазмоцентр». С.-Петербург. – 2006. – С. 71-74.