Cтруктура и механические свойства углеродных покрытий, сформированных на подвергнутом ионной обработке подслое на основе этилцеллюлозы и серной кислоты

Abstract

Установлено, что обработка ионами азота с энергией до 0,3 кэВ подслоя на основе этилцеллюлозы и серной кислоты приводит к увеличению субшероховатости и уменьшению соотношения sp3/sp2-гибридизированных атомов углерода у формируемых на его поверхности углеродных покрытий. Указанные структурные изменения приводят к уменьшению твердости покрытий в 1,3–1,6 раз, а коэффициента объемного изнашивания контртела в 7–12 раз в зависимости от длительности ионной обработки подслоя. При этом для покрытий с подслоем, обработанным ионами азота в течение 4 минут, характерно наличие локальных участков со значениями твердости до 22,7 ГПа и высокое среднее значение модуля Юнга – 699,3 ГПа, что, согласно данным КР-спектроскопии, может быть обусловлено наличием фуллереноподобных углеродных наноструктур либо их фрагментов. = It was found that irradiating a sublayer based on ethyl cellulose and sulfuric acid with nitrogen ions with energies up to 0.3 keV increases subroughness and reduces the ratio of sp3/sp2-hybridized carbon atoms in the carbon coatings formed on its surface. These structural changes lead to a 1.3–1.6 fold decrease in coating hardness and a 7–12-fold decrease in the volumetric wear coefficient of the counterface, depending on the duration of ion irradiation of the sublayer. Furthermore, coatings with a sublayer treated with nitrogen ions for 4 minutes are characterized by the presence of localized areas with hardness values up to 22.7 GPa and a high average Young’s modulus of 699.3 GPa. According to Raman spectroscopy data, this may be due to the presence of fullerene-like carbon nanostructures or their fragments.