Магнетронные нанокомпозитные покрытия nc-TiC/a-C

Abstract

Одним из основных направлений в современном развитии инженерии поверхности является создание нанокомпозитной структуры, где среди ее компонентов находится хотя бы одна фаза с размером структурного элемента менее 100 нм. Наличие многофазности структуры с разнородными границами зерен создает препятствие росту их размера, что обеспечивает стабильность сформированной структуры покрытий. Настоящая работа посвящена исследованию процесса формирования нанокомпозитного nc-TiC/a-C покрытия на подложках из стали 08Х18Н10Т, Х12М и титана ВТ1-0 методом магнетронного распыления мишеней из графита и титана. Для управления составом покрытия была разработана расчетная методика, предусматривающая изменения мощности магнетронного разряда с титановой мишенью при постоянной мощности разряда с графитовой мишенью, что обеспечило возможность получения покрытий в диапазоне составов 42,5…70 ат. % C и 57,5…30 ат. % Ti. Покрытия исследовались методами ренгеновской дифракции, рамановской спектроскопии, ренгеновской фотоэлетронной спектроскопии, микроиндентирования. Установлено, что 80% в структуре покрытия занимает фаза нанокристаллического TiС и 20 % матрица аморфного углерода. Определено, что степень упорядоченности углерода зависит от состава покрытий. Показано, что размер зерна TiC и твердость покрытия зависят от отношения Ti/С. Минимальный размер зерна TiC (2,9…4,3 нм) и максимальная твердость (до 30…38 ГПа) достигаются при соотношении Ti/С (в ат. %) 46/54. Максимальная нормированная твердость H/E* = 0,134, являющаяся показателем сопротивления материала покрытия пластической деформации, достигнута на подложке из стали 08Х18Н10Т.