Вплив високовольтної імпульсної дії на структуру, напружений стан і твердість вакуумно-плазмових TiN-покриттів

Abstract

Методом вакуумно-дугового осадження з використанням високочастотної імпульсної іонної імплантації (спосіб PBIID) отримані покриття нітриду титану з твердістю, яка перевищує 40 ГПа і високою стійкістю до зносу при різанні. Виявлено закономірності зміни фазового складу, структурно-напруженого стану, твердості від величини і тривалості високовольтного високоенергетичного високочастотного негативного потенціалу, що подається на підкладку під час осадження. Подача високовольтних імпульсів призводить до формування стабільного структурного стану мононітріда титану з кубічною (структурний тип NaCl) кристалічною решіткою. 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, підвищення структурної однорідності та впорядкування матеріалу в результаті релаксаційних процесів в області дії термічного піку

TiN coatings with hardness exceeding 40 GPa and high cutting wear-resistance were prepared by the vacuum-arc deposition using high-frequency pulse implantation (PVHD) method. The regularities of phase composition, structure, stress state, and hardness variations depending on the value and duration of high-voltage, high-energy, high-frequency negative potential supplied onto substrate under deposition were revealed. Supplying the high-voltage pulses results in formation of stable structure titanium mono-nitride with cubic (NaCl-type) crystalline lattice. Comparing the structure and stress state of titanium nitride coatings prepared by usual scheme without supplying high-voltage pulses onto the substrate and the data obtained using such pulses indicates the following peculiarities of the pulse effect: significant decrease of crystallite sizes, increase of the structure homogeneity, and ordering the material caused by relaxation processes in the vicinity of dynamical peak action