Влияние потенциала смещения на фазовый состав, структуру и свойства вакуумно-дуговых многослойных покрытий CrAlYN/CrAlYO

Аннотация

В статье представлены результаты исследования многослойных (32 слоя) покрытий CrAlYN/CrAlYO полученных вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным напылением на подложку из твердого сплава ВК8 (WC+8% Co). Исследовано влияние потенциала смещения подложки (Uсм: –50, –75 и –100 В) на фазовый состав, параметры кристаллической структуры, толщину, шероховатость, морфологию поверхности и физико-механические свойства. Рентгеноструктурным анализом обнаружено, что полученные многослойные покрытия имеют многофазную структуру, состоящую из фаз нитридов (CrN и AlN) и оксидов (Cr2O3 и AlYO3). При увеличении отрицательного потенциала смещения с 50 до 75 В наблюдалось снижение Cr2O3 с 52 до 18% и увеличение CrN с 26 до 39%, что привело к наименьшим микронапряжениям для обоих фаз (Δd/d×10–3 = 1,9). Размер ОКР всех фаз находился в пределах от 15 до 19 нм и практически не зависел от Uсм. Установлено, что увеличение потенциала смещения с 50 до 100 В приводило к уменьшению толщины формируемого покрытия и снижению шероховатости по критерию Rz, что свидетельствовало об уменьшении капельной фазы, подтвержденной оптической микроскопией. Обнаружено, что увеличение Uсм с 50 до 100 В приводило к повышению твердости (H) покрытий с 17,2 до 19,9 ГПа, однако, покрытие, полученное при 75 В обладало наивысшими значениями H/E и H3/E2. Методом рентгенофазового анализа с использованием синхротронного излучения обнаружено, что полученные многослойные покрытия CrAlYN/CrAlYO сохраняли термическую стойкость в процессе нагрева на воздухе до температуры ~1020 °C.