Structure and properties of the (Cr, Al)N coatings deposited by PIII&D method

Abstract

Cr-Al-N coatings deposited from the vacuum-arc plasma source with rectilinear macroparticle filter were investigated. Influence of the amplitude of pulsed substrate bias potential in the range of 0…2500 V on the structure and mechanical properties of the coatings was studied. It is found that in all coatings formed solid solution of (Cr, Al)N with a cubic structure type NaCl. High voltage pulsed potential bias causes formation of the coatings structure with fine grains (6…7 nm) and strong axial texture [110]. Residual compressive stress varies nonmonotonously from 2 to 7 GPa when the amplitude of the pulses increases. The coatings are characterized by high hardness 30…36 GPa, the surface roughness at the level of 40…50 nm and a low friction coefficient, which allows their use as protective coatings for tools and friction units

Исследованы Cr-Al-N-покрытия, осаждённые из источника вакуумно-дуговой плазмы с прямолинейным фильтром. Изучено влияние амплитуды импульсного потенциала подложки в диапазоне 0…2500 В на структуру и механические характеристики покрытий. Установлено, что во всех покрытиях формируется твёрдый раствор (Cr, Al)N с кубической структурой типа NaCl. Подача высоковольтного импульсного по- тенциала смещения вызывает формирование структуры покрытий с мелкими зёрнами 6…7 нм и сильной аксиальной текстурой [110]. С ростом амплитуды импульсов остаточные напряжения сжатия немонотонно изменяются в пределах от 2 до 7 ГПа. Покрытия характеризуются высокой твёрдостью 30…36 ГПа, шерохо- ватостью поверхности на уровне 40…50 нм и низким коэффициентом трения, что позволяет использовать их в качестве защитных покрытий для инструмента и узлов трения.

Досліджено Cr-Al-N-покриття, осаджені з джерела вакуумно-дугової плазми з прямолінійним фільтром. Вивчено вплив амплітуди імпульсного потенціалу підкладки в діапазоні 0…2500 В на структуру та механіч- ні характеристики покриттів. Встановлено, що в усіх покриттях формується твердий розчин (Cr, Al)N з кубі- чної структурою типу NaCl. Подача високовольтного імпульсного потенціалу зміщення викликає форму- вання структури покриттів з дрібними зернами 6…7 нм і сильною аксиальной текстурою [110]. З ростом амплітуди імпульсів залишкові напруження стиску немонотонно змінюються в межах від 2 до 7 ГПа. Пок- риття характеризуються високою твердістю 30…36 ГПа, шорсткістю поверхні на рівні 40…50 нм і низьким коефіцієнтом тертя, що дозволяє використовувати їх в якості захисних покриттів для інструменту і вузлів тертя.