Структура и механические свойства покрытий ZrN, получаемых осаждением потоков плазмы вакуумной дуги

Abstract

Исследуются покрытия ZrN, получаемые осаждением потоков плазмы вакуумной дуги. Приведены результаты исследований влияния давления азота и потенциала подложки на скорость осаждения покрытий, их механические свойства, а также на структуру и фазовый состав. В области давлений 0,2—6,65 Па наблюдается существенное повышение скорости осаждения покрытий, обусловленное торможением электронного компонента плазмы при столкновениях с молекулами азота. Покрытия обладают высокими значениями нанотвердости (до 30 ГПа) и модуля Юнга (до 400 ГПа). При увеличении давления азота в покрытии реализуется двухфазное состояние — наряду с кубическим нитридом циркония стехиометрического (или даже сверхстехиометрического состава) в покрытии присутствует рентгеноаморфный нитрид, которому приписывают состав Zr₃N₄.

Досліджуються покриття ZrN, що отримуються осадженням потоків плазми вакуумної дуги. Приведені результати досліджень впливу тиску азоту і потенціалу підкладки на швидкість осадження покриттів, їх механічні властивості, а також на структуру і фазовий склад. В області тиску 0,2—6,65 Па спостерігається істотне підвищення швидкості осадження покриттів, обумовлене гальмуванням електронного компоненту плазми при зіткненнях з молекулами азоту. Покриття володіють високими значеннями нанотвердості (до 30 ГПа) і модуля Юнга (до 400 ГПа). При збільшенні тиску азоту в покритті реалізується двофазний стан — разом з кубічним нітридом цирконію стехіометричного (або навіть сверхстехіометричного складу) в покритті присутній рентгеноаморфний нітрид, якому приписують склад Zr₃N₄.

ZrN coatings received by deposition of vacuum arc plasma fluxes are investigated. Results of researches of influence of nitrogen pressure and substrate potential for coatings deposition rate, their mechanical properties, and also on structure and phase structure are given. In pressures area of 0,2—6,65 Pa are observed substantial increase of coatings deposition rate, conditioned braking of electronic component of plasma at collisions with the molecules of nitrogen. Coatings possess the high values of nanohardness (≈30 GPa) and Young’s modulus (≈400 GPa). At the increase of nitrogen pressure the diphasic state in coatings will be realized — along with cube stoichiometrical ZrN (or even superstoichiometrical composition) X-ray amorphous zirconium nitride which composition Zr₃N₄ is added is present in coating.