Структура и свойства а-С покрытий, содержащих металлы и продукты их взаимодействия с азотом, углеродом

Abstract

С использованием вакуумно-плазменных методов осаждены (Cu-CrN):a-C и (Al-CrN):a-C покрытия, определен их химический и фазовый состав, механические свойства. Методом РФЭС установлены особенности образования нитридных и карбидных соединений при содержании в покрытии хрома, меди или алюминия. Показано, что концентрация азотсодержащих связей и содержание карбидной фазы в (Al-CrN):a-C покрытии значительно превышает их содержание в (Cu-CrN):a-C покрытии. Определены триботехнические свойства покрытий при трении по стали ШХ15, Al₂O₃ и Si₃N₄. Показано, что более низкое значение коэффициента трения регистрируется при контактном взаимодействии (Al-CrN):a-C со сталью ШХ15 (0,2), а минимальный коэффициент объёмного износа контртела получен в паре трения с Al₂ O₃ (1,08×10⁻¹⁰ м³/(Н∙м)). Методом индентирования показано, что введение меди увеличивает пластичность покрытий, при этом их твердость снижается незначительно. (Al-CrN):а-C покрытия характеризуются более высокой твердостью (14,2 ГПа) и коэффициент упругого восстановления ηIT равен 51,8% при глубине индентирования 500 нм. (Cu-CrN):a-C and (Al-CrN):a-C coatings were deposited using vacuum-plasma methods, their chemical and phase composition, mechanical properties were determined. The features of the formation of nitride and carbide compounds with the content of chromium, copper or aluminum in the coating have been established by the XPS method. It was shown that the concentration of nitrogen-containing bonds and the content of the carbide phase in the (Al-CrN):a-C coating significantly exceed their content in the (Cu-CrN):a-C coating. The tribotechnical properties of coatings during friction against steel ШХ15, Al₂O₃ and Si₃N₄ have been determined. It is shown that a lower value of the friction coefficient is recorded during contact interaction (Al-CrN):a-C with steel ШХ15 (0.2), and the minimum coefficient of volumetric wear of the counterbody was obtained in the pair of friction with Al₂O₃ (1.08×10⁻¹⁰ m³/(N∙m)). It was shown by the indentation method that the introduction of copper increases the ductility of the coatings, while their hardness decreases slightly. (Al-CrN):a-C coatings are characterized by a higher hardness (14.2 GPa) and the coefficient of elastic recovery ηIT is 51.8% at an indentation depth of 500 nm.