Влияние расположения подложки относительно потока фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы на структуру и свойства покрытий TіN

Abstract

Приведены результаты исследований влияния пространственного положения подложки в вакуумной камере на структуру и механические свойства покрытий TiN, полученных из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы при подаче высоковольтного импульсного потенциала смещения на подложку (PIII & D-метод). Установлено, что с увеличением расстояния от выходного отверстия фильтра до подложки в пределах 180…350 мм и угла ее наклона от 0 до 70 град, скорость осаждения покрытий уменьшается в 5 раз, однако остается на достаточно высоком уровне - около 2 мкм/ч. Покрытия TiN, независимо от пространственного положения подложки, имеют хорошие характеристики: одинаковый элементный и фазовый составы, низкую шероховатость поверхности, хорошую адгезию, высокую твердость (17…36 ГПа). Отмечено, что на структурные параметры TiN сильнее влияет угол наклона подложки, чем ее удаление от источника плазмы. С ростом угла размер областей когерентного рассеяния и уровень остаточных напряжений в покрытиях уменьшаются, а ось аксиальной текстуры [110] меняется на [100].

Наведено результати досліджень впливу просторового положення підкладки у вакуумній камері на структуру і механічні характеристики покриттів TiN, що були отримані з фільтрованої вакуумно-дугової плазми при подачі високовольтного імпульсного потенціалу зміщення на підкладку (PIII & D-метод). Встановлено, що зі збільшенням відстані від вихідного отвору фільтра до підкладки в межах 180…350 мм та кута її нахилу від 0 до 70 град швидкість осадження покриттів зменшується у 5 разів, однак залишається на достатньо високому рівні, біля 2 мкм/год. Покриття TiN, незалежно від просторового положення підкладки, мають гарні характеристики: однаковий елементний і фазовий склади, низьку шорсткість поверхні, гарну адгезію, високу твердість (17…36 ГПа). З’ясовано, що на структурні параметри TiN сильніше впливає кут нахилу підкладки, ніж її віддалення від джерела плазми. З ростом кута розмір областей когерентного розсіювання і рівень залишкових напружень у покриттях зменшуються, а вісь аксіальної текстури [110] змінюється на [100].

The results of investigations of the influence of substrate position in a vacuum chamber on the structure and mechanical properties of TiN coatings deposited from filtered vacuum-arc plasma when applying a high-voltage pulsed substrate bias potential (PIII&D method) are presented. It is found that with increasing distance from the outlet of the filter to the substrate in the range of 180…350 mm and changing the angle of inclination from 0 to 70 degrees the coating deposition rate is reduced 5 times, however, it remains at a sufficiently high level of about 2 μm/h. The characteristics of TiN coatings, regardless of the spatial position of the substrate, are high enough: the same elemental and phase composition, low surface roughness, good adhesion, high hardness (17…36 GPa). It is found that the structural characteristics of TiN are more strongly affected by the angle of inclination of the substrate than by its moving off the plasma source. With increasing angle the size of coherent scattering zone and the level of residual stresses in the coatings are reduced, and the axis [110] of the axial texture changes to [100].