Features of Investigations of Multilayer Nitride Coatings Based on Cr and Zr

Abstract

The studies of the structure and properties of nanoscale multilayer coatings of Zr- and Cr-based refractory metals obtained by the vacuum arc cathode deposition are summarized in a brief review of the literature data. A comparative analysis of the microstructure and properties of ZrN/CrN composite coatings depending on the deposition conditions (constant negative potential of the substrate, pulsed high-voltage bias potential, partial pressure, reaction gas velocity) and modulation period for multilayered structure is carried out. General regularities consisting in the presence of the columnar structure and the growth texture are revealed. They show that there is a prevailing (111) orientation for investigated coatings. Conditions for obtaining improved physical, mechanical, and tribological properties of the coatings are determined.

В кратком обзоре литературных данных обобщены результаты исследований структуры и свойств наномасштабных многослойных покрытий нитридов тугоплавких металлов на основе Zr и Cr, полученных методами вакуумно-дугового осаждения катода. Проведён сравнительный анализ микроструктуры и свойств композиционных покрытий ZrN/CrN в зависимости от условий осаждения (постоянного или импульсного отрицательного потенциала подложки, импульсного высоковольтного потенциала смещения, парциального давления, скорости потока рабочего газа) и периода модуляции многослойной структуры. Выявлены общие закономерности, состоящие в наличии столбчатой структуры и текстуры роста. Показано, что для исследуемых покрытий имеет место преимущественная ориентация (111). Установлены условия получения улучшенных физико-механических и трибологических характеристик покрытий.

У короткому огляді літературних даних узагальнено результати досліджень структури та властивостей наномасштабних багатошарових покриттів тяжкотопких металів на основі Zr та Cr, одержаних методами вакуумно-дугового осадження катоди. Проведено порівняльну аналізу мікроструктури та властивостей композиційних покриттів ZrN/CrN, залежно від умов осадження (постійного неґативного потенціялу підложжя, імпульсного високовольтного потенціялу зміщення, парціяльного тиску, швидкости потоку робочого газу) та періоду модуляції багатошарової структури. Виявлено загальні закономірності, що полягають у наявності стовпчастої структури та текстури росту. Показано, що для досліджуваних покриттів має місце переважна орієнтація (111). Визначено умови одержання поліпшених фізико-механічних і трибологічних властивостей покриттів.