Cienkie warstwy węglików molibdenu MoCx nanoszone metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego

Gulbiński, W.; Suszko, T.; Warcholiński, B.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Cienkie warstwy węglików molibdenu MoCx nanoszone metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego

Autorzy

Gulbiński W. , Suszko T. , Warcholiński B.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Molybdenum carbide MoCx thin films deposited by reactive magnetron sputtering

Konferencja

II Krajowa Konferencja "Nowe Materiały - Nowe Technologie w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym", Międzyzdroje 2003

Języki publikacji

Abstrakty

Węgliki molibdenu charakteryzujące się wysoką twardością, badane są pod kątem ich zastosowania na pokrycia antyzużyciowe części maszyn i mechanizmów. Cienkie warstwy MoCx nanoszono metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego. Proces nanoszenia kontrolowano metodą spektroskopii emisyjnej plazmy procesowej, śledząc wybrane atomowe linie emisyjne molibdenu. W pracy przedstawione zostały wyniki badań rentgenowskich oraz XPS, pomiarów mikrotwardości, przewodnictwa elektrycznego i adhezji warstw nanoszonych na ulepszane cieplnie podłoża ze stali 4H13 i podłoża alundowe oraz rezultaty badań tribologicznych prowadzonych w układzie kula-płaszczyzna, zarówno w temperaturze pokojowej, jak i w wysokich temperaturach (do 400 stopni Celsjusza) w atmosferze powietrza o normalnej wilgotności. Stwierdzono, że najlepsze właściwości tribologiczne wykazują warstwy mające charakter nanokompozytu złożonego z wydzieleń węglika molibdenu w matrycy amorficznego uwodornionego węgla.

Molybdenum carbides possessing high hardness are studied in the context of their tribological properties. Thin films of MoCx were deposited on steel (4H13) and alumina substrates by reactive magnetron sputtering controlled by optical emission spectroscopy method. Structure and phase composition of deposits were studied by means of X-ray diffractometry and XPS. Results of microhardness and electrical conductivity are shown, respectively. Tests of dry friction in air of normal humidity were carried out in ball-on-disc configuration in the temperature range 20-400 degrees centigrade. Tribological behaviour of studied was discussed in terms of processes occuring at the surface of the coating during high temperature tests. The best results were found for nanocomposite coatings containing nanocrystalline molybdenum carbide embedded in the matrix of amorphous, hydrogenated carbon.

Słowa kluczowe

warstwy węglików molibdenu cienka warstwa reaktywne rozpylanie magnetronowe twardość spektroskopia emisyjna plazmy procesowej mikrotwardość przewodnictwo elektryczne adhezja

molybdenum carbide films thin film reactive magnetron sputtering hardness optical emission spectroscopy microhardness electrical conductivity adhesion

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2003

Tom

R. XXIV, nr 6

Strony

490--493

Opis fizyczny

Bibliogr.25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gulbiński W.

Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny, Katedra Fizyki

autor

Suszko T.

Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny, Katedra Fizyki

autor

Warcholiński B.

Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny, Katedra Fizyki

Bibliografia

1. Benda M., Musil J., Plasma nitriding enhancement by hollow cathode discharge - a new method for formation of super hard nanocomposite coatings on steel surface, Vacuum 55 (1999) 171
2. Castanho J. M., Dias J. P., Trindade B., Vieira M. T., "New" hard coatings based on transition metal carbides for mechanical applications, Proc. of COST Tribology Symposium, Espoo (1998) 190-197
3. Esteve J., Martinez E., Lousa A., Montala F., Carreras L. L., Microtribological characterization of group V and VI metal-carbide wear-resistant coatings effective in the metal casting industry. Surf. Coat. Technol. 133-134 (2000) 314-318
4. Kacim S., Binst L., Reniers F., Bouillon F., Composition and structure of reactively sputter-deposited molybdenum-carbon filmis, Thin Solid Films 287 (1996) 25-31
5. Norin L., Jansson U., Carlsson J. O., Chemical vapour deposition of molybdenum carbides using C60 as a carbon source, Thin Solid Films 293 (1997) 133-137
6. Lu J., Hugosson H., Eriksson O., Nordstrom L., Jansson U., Chemical vapour deposition of molybdenum carbides: aspects of phase stability, Thin Solid Films 370 (2000) 203
7. Huang Q. F.,Yoon S. F., Rusli, Yang H., Ahn J., Zhang Q., Moybdenum-containing carbon film deposited using the screen grid technique in an electron cyclotron resonance chemical vapor deposition system, Diamond and Related Materials 9 (2000) 534
8. Yoon S. F., Huang Q. F., Rusli, Yang H., Ahn J., Zhang Q., Blomfield C, Tielsch B., Tan L. Y. C, X-rayphotoelectron spectroscopy of molybdenum-coating carbon films, J Appl. Phys. 86 (9) (1999) 4871-4875
9. Gulbiński W., Suszko T., Sienicki W., Warcholinski B., Tribological properties of silver- and copper-doped transition metal oxide coatings, Wear 9429 (2002) 1-7
10. Hugosson H. W., Eriksson O., Nordstrom L., Jansson U., Fast L., Delin A., Wills J. M., Johansson B., Theoretical studies of stoichiometric molybdenum carbide phase stabilities and bonding mechanisms, J. Appl. Phys. 86 (1999) 3758
11. Combadiere L., Machet J., Study and Control of Both Target-Poisoning Mechanisms ind Reactive Phenomenon in Reactive Planar Magnetron Cathodic Sputtering of TiN, Surf. Coat. Technol. 82 (1996) 145-157
12. Tominaga K., Inoue S., Howson R.P., Kasuka K., Hanabusa T., TiN Films Prepared by Unbalanced Planar Magnetron Sputtering under Control of Photoemission of Ti, Thin Solid Films, 281-282 (1996) 182-185
13. Brudnik, Reactively sputtered TiOa., thin films with plasmasmission-controlled departure from stoichiometry, Thin Solid Films U3-344 (1999) 152-155
14. Burmakov A., Gulbiński W., Staśkiewicz J., Kazimierowicz R., Optical emission spectroscopy applied in controll of reactive magnetron deposition of thin films. Proc. of 1-st Polish-Korea Symphosium on Materials Science, Warsaw (1996) p. 225
15. Window B., Sawides N., Unbalanced DC Magnetrons as a Sources of High Ion Fluxes, J. Vac. Sci. Technol. A4 (1986) 453-456.
16. Jonsson B., Hogmark S., Hardness Measurement of Thin Films, Thin Solid Films, 114 (1984) 257
17. Cullity B. D., Elements of X - ray diffractions, 2nd ed., Addison Wiley, London, 1978
18. Voevodin A. A., Prasad S. Y., Żabiński J. S., Nanocrystalline carbide/amorphus carbon composites, J. Appl. Phys. 82 (2) (1997) 855-858
19. Zehnder T., Patschneider J., Nanocomposite TiC/a-C:H hard coatings deposited by reactive PVD, Surf. Coat. Technol. 133-134 (2000) 138-144
20. Radhakrishnan G., Adams P. M., Speckman D. M., Low temperature pulsed laser deposition of titanium carbide on bearing steels, Thin Solid Films 358 (2000) 131-138
21. Stuber M., Leiste H., Ulrich S., Holleck H., Schild D., microstructure and properties of low friction TiC-C nanocomposite coatings deposited by magnetron sputtering. Surf. Coat. Technol, 150(2002)218-226
22. Harry E., Pauleau Y., Adamik M., Barna P. B., Sulyok A., Menyhard M., Growth characteristics of tungsten-carbon films deposited by magnetron sputtering, Surf. Coat. Technol. 100-101 1998)291-294
23. Reinke P., Oelhafen P., The molybdenum-carbon interface: formation and electronic structure of the carbide layer. Surf. Coat. Technol. 486 (2000) 203-215
24. Meng W. J., Gillispie B. A., Mechanical properties of Ti-containing diamond-like carbon coatings, J. Appl. Phys. 84 (1998) 8
25. Sugimoto I., Miyake S., Oriented hydrocarbons transferred from high performance lubricatiye amorphous C:H:Si films during sliding n yacuum, Appl. Phys. Lett. 56 (1990) 1868-1870

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS5-0006-0070