Influence of pressure of working atmosphere on the formation of phase-structural state and physical and mechanical properties of vacuum-arc multilayer coatings ZrN/CrN

Abstract

Для багатошарових покриттів системи ZrN/CrN визначено вплив тиску робочої азотної атмосфери (PN), постійного (-Us) і імпульсного (-Ui) негативних потенціалів зсуву при осадженні, а також товщини шарів у періоді на фазовий склад, текстуру, субструктурні характеристики і фізико-механічні властивості. Встановлено, що при PN = (2,2...12)·10-4 Торр у шарах нітриду хрому формується нижча по азоту фаза β-Cr2N з простою гексагональною кристалічною решіткою, а в шарах нітриду цирконію відбувається формування стехіометричної фази ZrN з кубічною решіткою. Таке багатошарове покриття (товщина шарів близько 50 нм) при найбільшому з цього інтервалу PN = 1,2·10-3 Торр є найбільш твердим (39 ГПа) з модулем пружності 268 ГПа і співвідношенням H/E = 0,145. У випадку більш високих PN, коли в шарах відбувається утворення фаз стехіометричного складу з однотипними кристалічними решітками (ZrN і СrN), твердість композиції не перевищує 33 ГПа. Обговорено механізми спостережуваного ефекту, що засновані на більш високих бар'єрних властивостях міжфазної межі шарів з різними типами кристалічних решіток.