Erosion behavior of W-Ta coatings in plasmas of stationary mirror Penning discharges

Abstract

Investigations had been carried out of the influence of Ta alloying (2…16 wt.%) in W-coatings on their erosion behavior in steady state plasmas of Penning discharges in different gases: argon, nitrogen, and hydrogen. The coatings were deposited on stainless steel substrates by argon ion sputtering of targets made from appropriate metals. For comparison the erosion behavior had been examined of pure W and Ta coatings obtained by the same method. It was shown the essential decrease of an erosion rate after Ta addition in W coatings. The possible physical mechanism is suggested to explain such erosion behavior.

Исследуется влияние легирующей добавки Ta (2…16 вес.%) в W-пленке, на эрозионное поведение в плазме разряда Пеннинга различных газов (аргона, азота и водорода). Покрытия наносились путём распыления ионами аргона мишеней из соответствующих металлов на подложку из нержавеющей стали. Для сравнения исследовано эрозионное поведение в различных газах однокомпонентных W- и Ta-пленок, полученных тем же методом. Обнаружено существенное уменьшение скорости эрозии после добавления Ta в W-покрытия. Предлагается физический механизм для объяснения такого поведения эрозии.

Досліджується вплив легуючої добавки Ta (2…16 ваг.%) в W-плівці на ерозійну поведінку в плазмі розряду Пеннінга різних газів (аргону, азоту і воденю). Покриття наносилися шляхом розпилювання іонами аргону мішеней з відповідних металів на підкладку з нержавіючої сталі. Для порівняння досліджена ерозійна поведінка в різних газах однокомпонентних W- і Ta-покриттів, отриманих тим же методом. Виявлено істотне зменшення швидкості ерозії після додавання Ta в W-покриття. Пропонується фізичний механізм для пояснення такої поведінки ерозії.