PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Właściwości powłok AlCrN otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego

Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Properties of AlCrN coatings obtained by means of cathodic arc evaporation
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Powłoki AlCrN formowane są wieloma metodami, m.in. w procesie katodowego odparowania łukowego. Charakteryzuje się on dużą szybkością nanoszenia, ale gorszą jakością powierzchni w porównaniu z powłokami uzyskanymi np. metodą rozpylania magnetronowego. W niniejszej pracy opisano wpływ parametrów technologicznych (ciśnienia azotu w komorze roboczej, temperatury i napięcia polaryzacji podłoża) na niektóre właściwości mechaniczne, skład chemiczny oraz stan powierzchni otrzymywanych powłok. Zaobserwowano występowanie stosunkowo dużej ilości makrocząstek na powierzchni powłoki zależne od ciśnienia azotu i napięcia polaryzacji podłoża. Rezultaty badań wskazują, że wraz ze wzrostem ciśnienia azotu parametr chropowatości powłok Ra maleje, a wraz ze wzrostem napięcia polaryzacji podłoża jest prawie stały. Twardość powłok jest zależna od parametrów ich formowania: zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia azotu w komorze i napięcia polaryzacji podłoży podczas formowania powłok, a maleje wraz ze wzrostem temperatury. Powłoki AlCrN charakteryzują się bardzo dobrą przyczepnością do podłoża. Siła krytyczna dla powłok otrzymywanych w ciśnieniu azotu od 0,8 Pa do 4 Pa jest stała i wynosi ok. 90 N, natomiast siła krytyczna dla powłok formowanych przy wyższych napięciach polaryzacji podłoża maleje do ok. 60 N.
EN
AlCrN coatings are formed by means of different deposition methods, among others cathodic arc evaporation. On one hand, this method is characterized by high deposition rate but on the other hand, the surface shows poorer quality than, for example, the surface gained by means of agnetron sputtering method. This paper describes the influence of process parameters (nitrogen pressure in the working chamber, temperature and substrate bias voltage) on some mechanical properties, chemical composition and the surface quality of the obtained coatings. Relatively large number of macroparticles on the surface of the coating dependent upon the nitrogen pressure and substrate bias voltage was observed. The research results indicate that along with the increasing nitrogen pressure coating the profile roughness parameter Ra coating decreases, and along with the increasing substrate bias voltage it is almost constant. The hardness of the coatings depends on the parameters of their formation: it increases along with the increase of the nitrogen pressure in the chamber and along with the substrate bias voltage during the formation of the coating, and it decreases along with the increasing temperature. AlCrN coatings are characterized by very good adhesion to the substrate. The critical force for the coatings obtained in the nitrogen pressure of 0.8 Pa to 4 Pa is fixed at about 90 N, but the critical force for the coatings formed at the high substrate bias voltage is reduced to about 60 N.
Słowa kluczowe
Rocznik
Tom
Strony
11--18
Opis fizyczny
Bibliogr. 36 poz., rys., tab., wykr.
Twórcy
autor
  • Politechnika Koszalińska, Wydział Technologii i Edukacji
  • Politechnika Koszalińska, Wydział Technologii i Edukacji
Bibliografia
  • [1] Mayrhofer P.H., Willmann H., Mitterer C.: Oxidation kinetics of sputtered Cr-N hard coatings. „Surf. Coat. Technol.", 2001, 146-147, p. 222-228.
  • [2] Lee D., Lee Y., Kwon S.: High temperature oxidation of a ON coating deposited on a steel substrate by ion plating. „Surf. Coat. Technol.", 2001, 141, p. 227-231.
  • [3] Ehiasarian A.P., Hovsepian P.Eh., Hultman L., Helmersson U.: Comparison of microstructure and mechanical properties of chromium nitride-based coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering and by the combined steered cathodic arc/unbalanced magnetron technique. „Thin Solid Films", 2004, 457, p. 270-277.
  • [4] Vetter J., Scholl H.J., Knotek O.: TiCrN coatings deposited by cathodic vacuum arc evaporation. „Surf. Coat. Technol.", 1995, 74-75, p. 286-291.
  • [5] Barshilia H.C., Prakash M.S., Jain A., Rajam K.S.: Structure, hardness and thermal stability of TiAlN and nanolayered TiAlN/CrN multilayer films. „Vacuum", 2005, 77, p. 169-179.
  • [6] Beliardouh N.E., Bouzid K., Nouveau C., Tlili B., Walock M.J.: Tribological and electrochemical per-formances of Cr/CrN and Cr/CrN/CrAIN multilayer coatings deposited by RF magnetron sputtering. „Tribol. Int.", 2015, 82 , p. 443-452.
  • [7] Warcholiński B., Gilewicz A., Olik R.: Wpływ chromu na właściwości powłok TiAlCrN. „Inżynieria Powierzchni", 2010, 4, s. 48-54.
  • [8] Barshilia H.C., Selvakumar N., Deepthi B., Rajam K.S.: A comparative study of reactive direct current magnetron sputtered CrAIN and CrN coatings. „Surf. Coat. Technol.", 2006, 201, p. 2193-2201.
  • [9] Wu W.Y., Wu C.H., Xiao B.H., Yang T.X., Lin S.Y., Chen P.H., Chang C.L.: Microstructure, mechanical and tribological properties of CrWN films deposited by DC magnetron sputtering. „Vacuum", 2013, 87, p. 209-212.
  • [10] Freller H., Lorenz H.P., Schack P.: Deposition of ternary hard compounds with a graded composition by the use of a hybrid source ion-plating technique. „Surf. Coat. Technol.", 1992, 54-55, p. 148-153.
  • [11] Benlatreche Y., Nouveau C., Aknouche H., Imhoff L., Martin N., Gavoille J., Rousselot C., Rauch J.Y., Pilloud D.: Physical and Mechanical Properties of CrAIN and CrSiN Ternary Systems for Wood Machining Applications. „Plasma Process. Polym, 2009, 6, p.113-117.
  • [12] Geng Z.G., Wang H.X., Wang C.B., Wang L.P., Zhang G.G.: Effect of Si content on the tribological properties of CrSiN films in air and water environ-ments. „Tribol. Int.", 2014, 79, p.140-150.
  • [13] Hu P.F., Jiang B.L.: Study on tribological property of CrCN coating based on magnetron sputtering plat¬ing technique. „Yacuum", 2011, 85, p. 994-998.
  • [14] Warcholiński B., Gilewicz A., Kukliński Z., Myśliński P.: Arc-evaporated CrN, CrN and CrCN coatings. „Yacuum", 2009, 83, p. 715-718.
  • [15] Jeon J.H., Jang C.S., Yoon S.Y., Shin B.C., Kim K.H.: Effects of Si addition on the characteristic evolution and syntheses of nanocomposite Cr-Si-C-N coatings prepared by a hybrid coating system. „Surf. Coat. Technol.", 2005, 200, issue 5-6, p. 1635-1639.
  • [16] Sabitzer C., Paulitsch J., Kolozsvari S., Rachbauer R., Mayrhofer P.H.: Influence of bias potential and layer arrangement on structure and mechanical properties of arc evaporated AI-Cr-N coatings. „Vacuum", 2014, 106, p. 49-52.
  • [17] Reiter A.E., Derfiinger Y.H., Hanselmann B., Bachmann T., Sartory B.: lnvestigation of the properties of Ali-xCrxN coatings prepared by cathodic arc evaporation. „Surf. Coat. Technol.", 2005, 200, p. 2114-2122.
  • [18] Chim Y.C., Ding X.Z., Zeng XT., Zhang S.: Oxidation resistance of TiN, CrN, TiAlN and CrAIN coatings deposited by lateral rotating cathode arc. „Thin Solid Films", 2009, 517, p. 4845-4849.
  • [19] Forsen R., Johansson M.P., Odeń M., Ghafoor N.: Effects of Ti alloying of AICrN coatings on thermal stability and oxidation resistance. „Thin Solid Films", 2013, 534, p. 394-402.
  • [20] Aihua L., Jianxin D., Haibing C., Yangyang C., Jun Z.: Friction and wear properties of TiN, TiAlN, AlTiN and CrAIN PYD nitride coatings. „Int. J. Refract. Met. H.", 2012, 31, p. 82-88.
  • [21] Banakh O., Schmid P.E., Sanjines R., Levy F.: High-Temperature oxidation resistance of Cr1-xAlxN thin films deposited by reactive magnetron sputtering. „Surf. Coat. Technol.", 2003, 163-164, p. 57-61.
  • [22] Wang Y.X., Zhang S., Lee J.W., Lew W.S., Li B.: Influence of bias voltage on the hardness and toughness of CrAIN coatings via magnetron sputtering. „Surf. Coat.Technol.", 2012, 206, p. 5103-5107.
  • [23] Reiter A.E., Mitterer C., Rebelo de Figueiredo M., Franz R.: Abrasive and Adhesive Wear Behavior of Arc-Evaporated Ali-xCrxN Hard Coatings. „Tribol. Lett.", 2010, 37, p. 605-611.
  • [24] Romero J., Gómez M.A., Esteve J., Montala F., Carreras L., Grifol M., Lousa A.: CrAIN coatings deposited by cathodic arc evaporation at different substrate bias. „Thin Solid Films", 2006, 515, p.113-117.
  • [25] Yetter J., Lugscheider E., Guerreiro S.S.: (Cr:AI)N coatings deposited by the cathodic vacuum are evaporation. „Surf. Coat. Technol.", 1998, 98, p. 1233-1239.
  • [26] Wang L., Zhang S., Chen Z., Li J., Li M.: Influence of deposition parameters on hard Cr-AI-N coatings deposited by multi-arc ion plating. „Appl. Surf. Sci.", 2012,258, p. 3629-3636.
  • [27] Cai F., Zhang S., Li J., Chen Z., Li M., Wang L.: Effect of nitrogen partial pressure on AI-Ti-N films deposited by arc ion plating. „AppL Surf. Sci.", 2011, 258, p. 1819-1825.
  • [28] Wan X.S., Zhao S.S., Yang Y., Gong J., Sun C.: Effects of nitrogen pressure and pulse bias voltage on the properties of Cr-N coatings deposited by arc ion plating. „Surf. Coat. Technol.", 2010, 204, p. 1800-1810.
  • [29] Oden M., Almer J., Hakansson G.: The effects of bias voltage and annealing on the microstructure and residual stress of arc-evaporated Cr-N coatings. „Surf. Coat. Technol.", 1999, 120-121, p. 272-276.
  • [30] Warcholinski B., Gilewicz A., Ratajski J., Kuklinski Z., Rochowicz J.: An analysis of macroparticle-related defects in the CrCN and CrN coatings in dependence on the substrate bias voltage. „Vacuum", 2012,86, p.1235-1239.
  • [31] Warcholinski B., Gilewicz A.: Effect of substrate bias voltage on the properties of CrCN and CrN coatings deposited by cathodic arc evaporation. „N/acuum", 2013,90, p. 145-150.
  • [32] Chunyan Y., Linhai T., Yinghui W., Shebin W., Tianbao L., Bingshe X.: The effect of substrate bias voltages on impact resistance of CrAIN coatings deposited by modified ion beam enhanced magnetron sputtering. „Appl. Surf. Science", 2009, 255, p. 4033-4038.
  • [33] Creasey S., Lewis D.B., Smith I.J., Munz W.D.: SEM image analysis of droplet formation during metal ion etching by a steered arc discharge. „Surf. Coat. Technol.", 1997, 97, p. 163-175.
  • [34] Birol Y., Isler D.: Response to thermal cycling of CAPVD (AI,Cr)N-coated hot work tool steel. „Surf. Coat. Technol." 2010, 205, p. 275-280.
  • [35] Rebholz C., Ziegele H., Leyland A., Matthew A.: Structure, mechanical and tribological properties of nitrogen-containing chromium coatings prepared by reactive magnetron sputtering. „Surf. Coat. Technol.", 1999, 115, p. 222-229.
  • [36] Taha A.S., Hammad F.H.: Application of the Hall-Petch Relation to Microhardness Measurements on Al, Cu, AI-MD 105, and AI-Cu Alloys. "physica status solidi (a)", 1990, 119, p. 455-ł62.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-0ccddc64-b9e9-4f00-85ad-cc0a1ae23852
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.