Особенности изменения механических и трибологических характеристик многослойных покрытий (TiZrNbYAl)N

Аннотация

В работе были изучены адгезионные и трибологические характеристики многослойных покрытий (TiZrNbYAl)N. Основной целью данной работы является оценка влияния количества слоев на адгезионные и трибологические характеристики покрытия (TiZrNbYAl)N, осажденные на подложки из стали 12Х18Н9Т.

Исследование распределения элементов по глубине покрытий методом оже-электронной спектроскопия показали, что химические элементы распределяются довольно равномерно по сечению покрытий и кривые распределения элементов имеют острые пики. Наличие железа в составе покрытий на глубине более 2 мкм со стороны покрытий свидетельствует о том, что увеличение электрического смещения обеспечивает надежное сцепление покрытия со стальной подложкой, которое подтверждается результатами испытания покрытий на адгезионную прочность. Увеличение времени нанесения каждого индивидуального слоя при Uпп = -100 В и Р = 4×10^-3 Torr приводит к неравномерному распределению элементов по толщине покрытий и образованию сравнительно широкого переходного слоя покрытие-подложка.

Испытания адгезионной прочности покрытий показали, что все покрытия при царапании истираются, но не отслаиваются, т.е. разрушаются по когезионному механизму, связанному с пластической деформацией и образованием усталостных трещин в материале покрытия. Различные режимы покрытий соответствуют различным значением акустической эмиссии (АЭ) в зависимости от нагрузки. Определено, что покрытия полученные при Uпп = -100 В; Р = 4×10^-3 Torr показали высокую адгезионную прочность и некоторую степень расслоения в области царапины при максимальной нагрузке испытания.

Результаты трибологических исследований показали, что (TiZrNbYAl)N покрытия обладают высоким коэффициентом трения, среднее значение которого равно μ = 0,85-0,95. Такие значения могут быть объяснены высокой шероховатостью треков износа за счет когезионного разрушения покрытий.