Особенности морфологии поверхностей покрытий, наносимых из фильтрованной вакуумно-дуговой катодной плазмы на ферромагнитные подложки

Abstract

Проведены исследования морфологии поверхности TiN и TiAlN покрытий, нанесенных из фильтрованных потоков вакуумно-дуговой катодной плазмы на ферромагнитные подложки из инструментальной быстрорежущей стали и твердого сплава WСо. Обнаружено, что шероховатость покрытий на краях ферромагнитных подложек намного превосходит шероховатость покрытий, нанесенных на образцы из немагнитной нержавеющей стали. Показано, что возможной причиной увеличения шероховатости покрытий является образование униполярных дуг из-за повышенной концентрации напряженности магнитного поля на краях ферромагнитных подложек по сравнению с центральной областью. Установлено, что на подложках с неоднородными на поверхности ферромагнитными характеристиками, в частности, для твердосплавных WСо пластин, шероховатость наносимых покрытий намного выше, чем шероховатость исходной поверхности подложки. Сделано предположение, что основной причиной данного явления является концентрация силовых линий магнитного поля на Со связке, охватывающей WС зерна, приводящая к неоднородной скорости осаждения покрытия вдоль поверхности подложки. Повышение температуры подложки приводит к дальнейшему увеличению шероховатости поверхности покрытия.

Проведено дослідження морфології поверхні TiN і TiAlN покриттів, нанесених з фільтрованих потоків вакуумно-дугової катодної плазми на феромагнітні підкладки з інструментальної швидкорізальної сталі та твердого сплаву WСо. Виявлено, що шорсткість покриттів на краях феромагнітних підкладок набагато перевершує шорсткість покриттів, нанесених на зразки з немагнітної нержавіючої сталі. Показано, що можливою причиною збільшення шорсткості покриттів є утворення уніполярних дуг через підвищену концентрацію напруженості магнітного поля на краях феромагнітних підкладок в порівнянніз центральною областю. Встановлено, що на підкладках з неоднорідними на поверхніферомагнітними характеристиками, зокрема, для твердосплавних WСо пластин шорсткість покриттів набагато вище, ніж шорсткість вихідної поверхні підкладки. Зроблено припущення, що основною причиною даного явища є концентрація силових ліній магнітного поля на Со зв’язці, що охоплює WС зерна, що призводить до неоднорідної швидкості осадження покриття уздовж поверхні підкладки. Підвищення температури підкладки призводить до подальшого збільшення шорсткості поверхні покриття.

Study of surface morphology of TiN and TiAlN coatings deposited from the filtered cathodic vacuum arc plasma flow on ferromagnetic substrates made from the high-speed steel and cemented carbide WСo have been performed. It was found that the WCo surface roughness at the edges of substrate is much greater than the roughness of the coatings deposited on non-magnetic stainless steel. It was shown that a possible reason for the increased roughness of the coatings is the formation of unipolar arcs due to the high concentration of the magnetic field intensity at the ferromagnetic substrate edges as compared to the central region. It was found that on substrates with inhomogeneous ferromagnetic surface properties, in particular for cemented carbide WCo inserts, roughness of the coating is much higher than the initial roughness of the substrate surface. It was suggested that the main reason of this phenomenon is the concentration of the magnetic field lines in the bonding Co media covering the WC grains, which leads to non-uniform coating deposition rate along the substrate surface. Increasing of substrate temperature leads to a further increase in surface roughness of the coating.