Влияние напряжения смещения на микроструктуру, механические и коррозионные свойства многослойных пленок Ti/CrN/TiN, нанесенных катодно-дуговым испарением

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Покрытия Ti/CrN/TiN наносились методом катодно-дугового осаждения при напряжениях смещения подложки от 20 В до 60 В. В ходе исследования изучалось влияние напряжения смещения на топографию, механические и коррозионные свойства покрытий с помощью лазерной и сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции, оборудования для испытаний нанотвердости и электрохимических испытаний. Результаты показывают, что напряжение смещения существенно влияет на морфологию покрытий Ti/CrN/TiN. При увеличении напряжения смещения с 20 В до 60 В концентрация макроскопических дефектов заметно уменьшалась, а средняя шероховатость поверхности (Ra), измеренная контактным методом, уменьшалась с 0.227 мкм до 0.179 мкм на длину 4 мм. Наноиндентирование показало, что покрытия, нанесенные при напряжении смещения 60 В, обладают максимальными твердостью и модулем упругости. Коррозионные испытания в 3.5 мас.% растворе NaCl показали, что покрытия, нанесенные при напряжениях смещения 20 В и 40 В, имели лучшую коррозионную стойкость по сравнению с покрытиями, нанесенными при напряжении 60 В, вероятно, из-за более плотной микроструктуры, действующей как барьер для диффузии агрессивных веществ.

About the authors

V. V. Gyuи

Joint Russo-Vietnamese Tropical Scientific and Technological Centre

N. B. Rodionov

State Scientific Center of the Russian Federation, Troitsk Institute of Innovative and Thermonuclear Research

Email: n.rodionov@iterrf.ru

V. A. Karpov

Institute of Ecology and Evolution named after A.N. Severtsov RAS

Email: wtc-karpov@rambler.ru

N. T. Binh

Joint Russo-Vietnamese Tropical Scientific and Technological Centre

N. D. Khoа

Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT)

V. T. L. Vi

Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT)

References

  1. Warcholinski B., Gilewicz A. // Vacuum. 2013. V. 90. P. 145–150. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2012.04.039
  2. Mansoor N.S., Fattah-alhosseini A., Elmkhah H., Shishehian A. // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. P. 126433. https://10.1088/2053-1591/ab640d
  3. Lotfi-khojasteh E., Sahebazamani M., Elmkhah H., Nouri M., Imantalab O., Fattah-alhosseini A. // Journal of Asian Ceramic Societies. 2021. V. 1. P. 270–282. https://doi.org/10.1080/21870764.2020.1863577
  4. Calderon S., Alves C.F.A., Manninen N.K., Cavaleiro A., Carvalho S. // Coatings. 2019. V. 9 (10). P. 682. https://doi.org/10.3390/coatings 9100682
  5. Ben Daia M., Aubert P., Labdi S., Sant C., Sadi F.A. et al. // Journal of Applied Physics, 2000. V. 87. P. 7753–7757. https://doi.org/10.1063/1.373450
  6. Chang Chi-Lung, Huang Chi-Song // Thin Solid Films. 2011. V. 519. P. 4923–4927. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2011.01.054
  7. Vente M., Arbelaez D., Rocha J., Rodriguez G., Ovalle A., Hernandez J., Orozco J. // Effect of Graded Bias Voltage on the microstructure of arc-PVD CrN Films and its Response in Electrochemical. Mechanical Behavior // Appl. Phys, 2018. P. 1–14.
  8. Faizi Talha, Khan Abdullah, Ali Rashid, Khan Imran. // Advanced Materials Research. 2022. V. 1174. P. 103. https://doi.org/10.4028/p-nf315p
  9. Warcholinski Bogdan, Gilewicz A. // Effect of substrate bias voltage on the properties of CrCN and CrN coatings deposited by cathodic arc evaporation // Vacuum. 2013. V. 90. P. 145–150. https://doi.org/10.1016.2013./j.vacuum.2012.04.039
  10. Wang Z., Zhang D., Ke P., Liu, X., Wang, A. (2015). Influence of substrate negative bias on structure and properties of TiN coatings prepared by hybrid HIPIMS method. Journal of Materials Science. Technology. 2014. V.31(1). P. 37–42. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2014.06.002
  11. Odén Magnus, Ericsson Claes, Håkansson Greger, Ljungcrantz Henrik. // Surface and Coatings Technology. 1999. V. 114. P. 39–51. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00019-5
  12. Shen Wan-Jui, Tsai Ming, Chang Yee-Shyi, Yeh Jien-Wei // Thin Solid Films. 2012. V. 520. P. 6183–6188. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.06.002
  13. Shanaghi Ali, Ghasemi Sajjad, Chu Paul, Sh. Ahangarani, Zhao Ying // Materials and Corrosion. 2019. V. 70. https://10.1002/maco.201910883
  14. Valleti Krishna, Jyothirmayi A., Ramakrishna M., Joshi S.V. // Journal of Vacuum Science. Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 2011. V. 29. P. 051515–051515. https://doi.org/10.1116/1.3625234
  15. Aouadi Khalil, Tlili Brahim., Nouveau Corinne., Besnard Aurélien, Chafra Moez, Souli Rania // Journal of Materials Engineering and Performance. 2019. V. 28. P. 1–11. https://doi.org/10.1007/s11665-019-04033-y
  16. Biswas Barnali, Purandare Yashodhan, Khan Imran, Hovsepian Papken // Surface and Coatings Technology. 2018. V. 344. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.03.009
  17. Ding Ji, Wang Q.M., Liu Zhe, Jeong Seonhee, Zhang Teng Fei, Kim Kwang // Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 772. P. 112–121. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.063
  18. Luo Chen, Zhang Hao, Shang Jin, Duo Shu // Key Engineering Materials. 2016. V. 697. P. 777–780. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.697.777
  19. Wang Q.M. & Kim Kwang // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 2008. V. 26. P. 1267–1276. https://doi.org/10.1116/1.2966434
  20. Zhengyang li & Wubiao Zhu & Yong Zhang & Guiying Li & Eryan Cao // Surface and Coatings Technology. 2000. V. 139. P. 158–161. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00754-4
  21. Li Mingsheng & Wang Fuhui // Surface and Coatings Technology. 2003. V. 167. P. 197–202. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00895-2
  22. Wan X.S. & Zhao S.S. & Yang Y. & Gong Jie & Sun Cangan // Surface & Coatings Technology. 2010. V.204. P.1800–1810. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.11.021
  23. Lv Yanhong, Ji Li, Liu Xiaohong, Li Hongxuan, Zhou Huidi, Chen Jianmin // Applied Surface Science. 2012. V.258. P. 3864–3870. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.12.048
  24. Flores Martínez Martín, Huerta Lz, Escamilla R., Andrade Eduardo, Muh S. // Applied Surface Science. 2007. V. 253. P. 7192–7196. https://doi.org/10.1016/j.apsusc. 2007.02.203

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences