Свойства, состав и структура многослойных градиентных (Zr,Nb)N-покрытий, полученных вакуумно-дуговым методом

Аннотация

Представлены результаты осаждения многослойных градиентных (Zr,Nb)N-покрытий, синтезированных вакуумно-дуговым методом при испарении катодов чистых металлов (Zr и Nb). Градиент концентрации ниобия по толщине получали варьированием тока дугового разряда с ниобиевым катодом в диапазоне 80-150 А при постоянном давлении рабочей смеси газов аргон-азот и постоянном токе дугового разряда с циркониевым катодом. Полученные градиентные (Zr,Nb)N-покрытия были исследованы с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, методом рентгеноструктурного анализа, микро- и наноиндентацией, трибологическими измерениями. Выявлено, что полученные покрытия обладают высокой твердостью (до 36,2 ГПа), относительно низким модулем Юнга (222 ГПа), относительно высоким индексом пластичности (? 0,2), высокой степенью упругого восстановления (69%), низкой среднеарифметической шероховатостью поверхности (0,03 мкм), низким коэффициентом трения (0,31), относительно низким параметром износа (1,3·10–6 мм3Н–1м–1). Покрытия имеют многофазную многослойную нанокристаллическую структуру, где чередуются слои с б?льшим и меньшим содержанием ниобия. Многослойные градиентные (Zr,Nb)N-покрытия состоят преимущественно из кристаллитов ZrN с кубической кристаллической решеткой. Выявлено присутствие кристаллитов следующих фаз: Zr0,5Nb0,5N, Nb, NbN, с общей объемной долей до 23% и малым (в пределах 3%) количеством кристаллитов фаз Nb2N, Nb4N3, ZrN0,28, NbO2, Nb2O5, ZrO2