Механические характеристики, структура и напряженное состояние вакуумно-дуговых TiN-покрытий, осажденных при подаче на подложку высоковольтных импульсов в процессе осаждения

Abstract

Методом вакуумно-дугового осаждения с использованием ионной имплантации (способ PBIID) получены покрытия нитрида титана с твердостью, достигающей 62 ГПа и высокой стойкостью к износу при резании. Подача высоковольтных импульсов приводит к формированию стабильного структурного состояния мононитрида титана с кубической (структурный тип NaCl) кристаллической решеткой. Сравнение структуры и напряженного состояния покрытий нитрида титана, полученных по обычной схеме без подачи дополнительных высоковольтных импульсов на подложку в процессе осаждения и с наложением таких импульсов, показывает, что особенностями влияния импульсов являются значительное уменьшение размеров кристаллитов и их неориентированный рост при небольшом значении потенциалов смещения на подложке (от «плавающего» около -5 до -40 В), а также значительное снижение внутренних напряжений.

Методом вакуумно-дугового осадження з використанням іонної імплантації (спосіб PBІІD) отримані покриття нітриду титану із твердістю, досягаючої 62 ГПа, і високою стійкістю до зношування при різанні. Подача високовольтних імпульсів приводить до формування стабільного структурного стану мононитриду титану з кубічною (структурний тип NaCl) кристалічною ґраткою. Порівняння структури і напруженого стану покриттів нітриду титану, отриманих за звичайною схемою без подачі додаткових високовольтних імпульсів на підкладку в процесі осадження і з накладенням таких імпульсів, показує, що особливостями впливу імпульсів є значне зменшення розмірів кристалітів та їх неорієнтований ріст при невеликому значенні потенціалів зсуву на підкладці (від «плаваючого» біля -5 до -40 В), а також значне зниження внутрішніх напружень.

Method of vacuum-arc deposition with ion implantation, (mode PBIID) obtained by coating of titanium nitride with a hardness of 62 GPa and reaches a high resistance to wear during the cutting. Submission of high-voltage pulses results in the formation of a stable structural state of titanium with cubic mononitride (structural type NaCl) crystal lattice. Comparison of the structure and stress state of titanium nitride coatings obtained in the usual way without additional supply of high-voltage pulses to the substrate during the deposition and the imposition of such pulses, shows that the influence of the pulse characteristics are a significant decrease in crystallite size and undirected growth at low significance of potential bias on substrate (from the "floating" around -5 to -40 V), and a significant reduction of internal stresses.