Рентгенографическое исследование структуры и напряженного состояния TIN покрытий, осажденных из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы в газовой смеси N₂ и Ar

Abstract

Приведены результаты исследований структуры и напряженного состояния TiN покрытий, осажденных методом PIII & D из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы в условиях подачи на подложку высоковольтного импульсного потенциала смещения с амплитудой 1 кВ. Методом рентгеноструктурного анализа изучено влияние на характеристики покрытий введения в состав азота добавок аргона в диапазоне от 0 до 45 %. Установлено, что независимо от концентрации аргона в газовой смеси, покрытия имеют структуру TiN (структурный тип NaCl) с сильной аксиальной текстурой [110]. При увеличении содержания аргона уровень сжимающих напряжений в покрытиях существенно растет от 7 ГПа до 10 ГПа, размер кристаллитов TiN немного уменьшается от 8–9 нм до 7 нм, а твердость покрытий остается на высоком уровне 27–32 ГПа. Обсуждается влияние добавок аргона на процесс роста покрытий.

Наведено результати досліджень структури та напруженого стану TiN покриттів, осаджених методом PIII & D з фільтрованої вакуумно-дугової плазми в умовах подачі на підкладку високовольтного імпульсного потенціалу зміщення з амплітудою 1 кВ. Методом рентгеноструктурного аналізу вивчено вплив на характеристики покриттів введення до складу азоту добавок аргону у діапазоні від 0 до 45 %. Встановлено, що незалежно від концентрації аргону у газовій суміші, покриття мають структуру TiN (структурний тип NaCl) з сильною аксіальною текстурою [110]. При збільшенні вмісту аргону рівень напружень стиску в покриттях істотно зростає від 7 ГПа до 10 ГПа, розмір кристалітів TiN трохи зменшується від 8–9 нм до 7 нм, а твердість покриттів залишається на високому рівні 27–32 ГПа. Обговорюється вплив добавок аргону на процес зростання покриттів.

Results of studies of the structure and stress state of coatings deposited by PIII & D method from the filtered cathodic vaccum-arc plasma flow with a high-voltage pulse bias potential with an amplitude of 1 kV applied to the substrate have been discussed. The influence on the characteristics of the TiN coatings additives of Ar in the range 0 to 45 % to N2 medium have been studied with the help of the X-ray diffraction method. The coatings irrespective of the concentration of argon in the gas mixture have a TiN structure (structure type NaCl) with a strong axial texture [110]. With an increase of argon content the level of compressive stresses in the coatings substantially increases from 7 GPa to 10 GPa, the crystallite size decreases slightly from 8.9 nm to 7 nm, and the hardness of the coating remains on an enough high level of 27–32 GPa. The effect of the argon additives on the coatings growth process has been discussed.