The Effect of Constant and High Voltage Pulse Bias Potentials on the Structure and Properties of Vacuum-Arc (TiVZrNbHf)Nₓ Coatings

Abstract

The effect of constant (Ub) and high voltage pulse (Uip) bias potentials supplied to the substrate during condensation, on the structure and properties of vacuum-arc (TiVZrN-Hf)Nх coatings has been studied. It has been determined that the number and size of the drop phase decreases with increasing Ub. The use of Uip promotes a more uniform growth in the coating volume. It is shown that due to the increase of Ub from 0 to 200 V in nitride coatings of high entropy alloys, it is possible to change the growth texture [100] to [111]. This results in increased hardness from 32 GPa to 49 GPa. The supply of high voltage potential in a pulse form leads to a relative decrease in the average size of crystallites and the formation of a bi-texture state. Conditions and mechanisms of the preferential crystallites orientation (axial texture) of vacuum arc (TiVZrNbHf)Nх coatings and texture influence on mechanical properties have been discussed.

Досліджено вплив постійного (Ub) і високовольтного імпульсного (Uip) потенціалів зміщення, що подаються на підкладку при конденсації, на структуру і властивості вакуумно-дугових (TiVZrNbHf)Nх покриттів. Встановлено, що зі збільшенням Ub зменшується число і розмір крапельної фази. Використання Uip сприяє однорідної морфології зростання в об'ємі покриття. Показано, що за рахунок збільшення Ub від 0 до 200 В в нітридних покриттях високоентропійних сплавів можна змінити текстуру росту [100] на [111]. Це призводить до збільшення твердості від 32 ГПа до 49 ГПа. Подача високовольтного потенціалу в імпульсної формі призводить до відносного зменшення середнього розміру крист алітів і формуванню бітекстурного стану. Обговорено умови і механізми формування переважної орієнтації кристалітів (аксіальної текстури) вакуумно-дугових (TiVZrNbHf)Nх покриттів і вплив текстури на механічні властивості.