СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ TIN, CRN, ZRN, (TIAL)N НА ТВЕРДОМ СПЛАВЕ Т15К6

В работе исследована структура однослойных ионно-плазменных покрытий, нанесенных на подложки из сплава Т15К6 методом растровой электронной микроскопии (РЭМ). Проведены рентгеноструктурные исследования фазового состава полученных покрытий.

Наиболее эффективным методом повышения работоспособности режущего инструмента является нанесение износостойких покрытий. [1] Задача нанесения покрытий вытекает из анализа физико-механических свойств инструментальных материалов. [2]

На рисунках 1, 2, 3 и 4 соответственно представлены фотографии поверхностей покрытий CrN, (TiAl)N, TiN и ZrN, полученные методом РЭМ.

Рисунок 1. Структура покрытия CrN а) х5000; б) х3000; в) х1000

Рисунок 2. Структура покрытия (TiAl)N а) х5000; б) х3000; в) х1000

Рисунок 3. Структура покрытия TiN а) х5000; б) х3000; в) х1000

Рисунок 4. Структура покрытия ZrN а) х5000; б) х3000; в) х1000

Для получения однослойных двойных TiN, ZrN, CrN и тройного TiAlN, конденсатов, использовали модифицированную вакуумно-дуговую установку «ЮНИОН» (рис. 5)

Рисунок 5. Установка ЮНИОН

Вакуумная камера имеет систему автоматического поддержания давления рабочего газа и снабжена двумя испарителями, расположенными друг против друга. На механизме вращения подложек (Рис. 6) устанавливали подложкодержатель консольного типа.

Рисунок 6. Механизм вращения подложек установки ЮНИОН

Рентгеноспектральный анализ полученных покрытий показал, что, помимо титана, циркония, хрома, аллюминия и азота, в конденсатах содержится и достаточное количество углерода (15 мас. %) (табл. 1), (что объясняется влиянием газовой атмосферы масляного вакуума в рабочей камере установки), вольфрама (от 9 до 24 мас. %) (табл. 2, 1).

Из приведенных данных следует также, что в покрытии зафиксирован дефицит азота, который компенсируется наличием углерода. В работе [3] отмечено, что влияние атомов азота и углерода на твердость таких конденсатов примерно аддитивное.

в)                                                                               г)

Рисунок 7. Рентгеновская дифракция образцов  а) CrN; б) (TiAl)N; в) TiN; г) ZrN; τ = 30 с

Таблица 1

Рентгеноспектральный анализ покрытия СrN

Таблица 2

Рентгеноспектральный анализ покрытия (TiAl)N

Таблица 3

Рентгеноспектральный анализ покрытия TiN

Таблица 4

Рентгеноспектральный анализ покрытия ZrN

Список литературы:

1. Нанокристаллические вакуумно-дуговые многослойные покрытия на основе нитридов титана и хрома / В. М. Шулаев, А. А. Андреев, И. М. Неклюдов и др. // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов. Том II. – Харьков, 2008. – С. 6—9.
2. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия / А. А. Андреев, Л. П. Саблев, В. М. Шулаев, С. Н. Григорьев. – Харьков: ННЦ «Харьковский физико-технический институт», 2005. – 236 с.
3. Андриевский Р. А. Синтез и свойства пленок фаз внедрения // Успехи химии. – 1997. – Т. 66. – С. 57—76.