Композитные TiC-aC:H-покрытия, синтезированные при совместном осаждении из вакуумно-дугового источника титановой плазмы и плазмы ВЧ-разряда в парах бензола

Abstract

Разработан процесс синтеза композитных TiC-aC:H-покрытий методом совместного осаждения из плазмы вакуумно-дугового источника с титановым катодом и плазмы ВЧ-разряда в парах бензола. В рамановских спектрах покрытий присутствуют пики, соответствующие карбиду титана TiC, а также пики D- и G-алмазоподобной aC:H-фазы. SEM-исследования показали, что морфология поверхности TiC-aC:H-покрытий либо ячеистая, либо напоминает «цветную капусту», размеры структурных элементов варьируются от десятков до сотен нанометров в зависимости от режима осаждения. Покрытия, осажденные при давлении паров бензола в рабочей камере 6∙10⁻³ Торр и ВЧ-потенциале на подложке 200…500 В, обладают наилучшими механическими свойствами – твердостью 32…37 ГПа и модулем упругости 350…400 ГПа.

Розроблено процес синтезу композитних TiC-aC:H-покриттів методом спільного осадження з плазми вакуумно-дугового джерела з титановим катодом та плазми ВЧ-розряду в парах бензолу. У раманівських спектрах TiC-aC:H-покриттів присутні піки карбіду титану та піки D- і G-алмазоподібної aC:H-фази. SEM-дослідження морфології поверхні покриттів виявили структури у вигляді комірок або «кольорової капусти», розміри структурних елементів варіюються від десятків до сотень нанометрів залежно від режиму осадження. Покриття, осаджені при тиску парів бензолу 6∙10⁻³ Торр і ВЧ-потенціалі на підкладці 200…500 В, мають найкращі механічні властивості – твердість 32…37 ГПа і модуль пружності 350…400 ГПа.

Composite TiC-aC:H coatings had been synthesized by co-deposition from the plasma of vacuum arc source with titanium cathode and plasma of high-frequency discharge in benzene vapours. Raman spectra of coatings contain TiC carbide peaks, as well as D and G peaks of diamond-like aC:H phase. SEM studies have shown that surface of the coatings is cellular or look like ”cauliflower”, the dimensions of structural elements vary from tens to hundreds nanometers. At the benzene vapor pressure 6∙10⁻³ Torr and HF potential 200…500 V the coatings deposited have the best mechanical properties – hardness 32…37 GPa and Young modulus 350…400 GPa.