Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 2012

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: substrate bias voltage

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Wpływ napięcia polaryzacji podłoża na właściwości powłok CrN i CrCN otrzymywanych metodą katodowego odparowania łukowego

Warcholiński B., Gilewicz A.

Inżynieria Materiałowa

2012

Vol. 33, nr 5

460--463

Azotki metali przejściowych formowane metodami PVD charakteryzują się właściwościami będącymi przedmiotem wielu zastosowań. Powłoki z azotku chromu wykazują większą odporność na utlenianie w porównaniu z innymi powłokami azotkowymi oraz dobrą odporność na zużycie. Wprowadzenie do azotku chromu niewielkiej ilości węgla poprawia właściwości użytkowe powłok: zwiększa ich twardość, obniża współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia. Inną drogą poprawy właściwości powłok jest optymalizacja parametrów procesu ich formowania. W prezentowanej pracy opisano wpływ jednego z parametrów technologicznych, napięcia polaryzacji podłoża, na niektóre właściwości mechaniczne oraz stan powierzchni otrzymywanych powłok. Powłoki CrCN i CrN formowano metodą katodowego odparowania łuko- wego na podłożach ze stali szybkotnącej HS6-5-2. Zmiennym parametrem podczas procesu nanoszenia powłok było napięcie polaryzacji podłoża (w zakresie od –10 V do –300 V). Badano skład fazowy powłok, koncentrację powierzchniową i rozmieszczenie makrocząstek na powierzchni, twardość i ich przyczepność do podłoża. Wyniki badań wskazują, że ze wzrostem napięcia polaryzacji chropowatość powłok Ra zmniejsza się. Chropowatość powłok CrCN jest o połowę większa w porównaniu z powłokami CrN. Największa liczba makrocząstek na powierzchni powłoki zawiera się w przedziale wielkości do 1 μm. Przy niskich napięciach polaryzacji podłoża powłoki krystalizują w strukturze kolumnowej, wzrost napięcia powoduje zmniejszenie ziaren. Efekt ten jest szczególnie widoczny w powłokach CrCN. Twardość powłok CrN i CrCN jest zbliżona i zawiera się w przedziale od 18 GPa (dla powłok otrzymanych przy napięciu –10 V) do 26 GPa (–150 V). Przyczepność powłok CrN do podłoża zmniejsza się od 96 N do 74 N ze wzrostem napięcia polaryzacji od –10 V do –300 V, natomiast w przypadku powłok CrCN nie zależy od napięcia polaryzacji.

Transition metal nitrides deposited using PVD methods are characterized by properties which are the subject of many applications. Chromium nitride coatings exhibit better oxidation resistance compared to other nitride coatings and good wear resistance. A small amount of carbon added to chromium nitride improves the properties of coatings: it increases their hardness, reduces coefficient of friction and wear rate. Another way of improving the properties of the coatings is to optimize the process parameters of deposition. This paper describes the effect of one of the technological parameters, the substrate bias voltage on some mechanical properties and surface quality of the coatings. CrCN and CrN coatings were deposited using cathodic arc evaporation on HS6-5-2 steel substrates. Variable parameter during the deposition pro- cess of the coating was the substrate bias voltage (in the range from –10 V to –300 V). The phase composition of coatings, the surface distribution of macroparticles, the hardness and adhesion were investigated. The results indicate that with increasing bias voltage of coatings’ surface roughness Ra is lower. Roughness of CrCN coatings is about 50% higher compared to the CrN coatings (Tab. 1). The largest number of macroparticles on the surface of the coatings is in the range up to 1 μm (Fig. 1, 2). At lower substrate bias voltages the coatings show column structure. The increase in voltage causes a reduction of grain. This effect is particularly evident in the CrCN coatings. The hardness of CrN and CrCN coatings is similar and ranges from 18 GPa (for coatings obtained at a bias voltage of –10 V) to 26 GPa (–150 V). CrN coatings adherence to the substrate is reduced from 96 N to 74 N with increasing bias voltage from –10 V to –300 V, while in the case of CrCN coatings does not depend on bias voltage.

Właściwości azotku molibdenu otrzymanego metodą katodowego odparowania łukowego

Gilewicz A., Warcholiński B., Murzyński D.

Inżynieria Materiałowa

2012

Vol. 33, nr 5

477--480

Wśród wielu technik nakładania powłok Mo-N: rozpylania magnetronowego AC i DC, implantacji jonowej, katodowego odparowania łukowego, ta ostatnia jest najbardziej wszechstronna ze względu na duży stopień jonizacji. Powłoki otrzymywane tą metodą charakteryzują się dużą gęstością i dobrą jakością. Struktura fazowa powłok Mo-N silnie zależy od parametrów technologicznych ich nakładania, głównie od ciśnienia azotu w komorze roboczej i napięcia polaryzacji podłoża. Wzrost ciśnienia azotu powoduje zmianę mikrostruktury fazowej z sieci regularnej przestrzennie centrowanej molibdenu Mo, przez regularną γ-Mo 2 N do heksagonalnej δ-MoN (rys. 1, 3). Fazy te ze względu na różne struktury sieci krystalograficznej charakteryzują się różnymi właściwościami fizycznymi. Reakcje na powierzchni powłoki są bezpośrednio związane z energią cząstek, a ta pośrednio z napięciem polaryzacji podłoża podczas procesu formowania powłoki i prądu wyładowania źródła łukowego. Wzrost napięcia polaryzacji podłoża inicjuje tzw. rozpylanie wsteczne powłoki, podczas którego zachodzi wybijanie atomów azotu z powłoki. Wpływa to na zmiany w składzie chemicznym (rys. 4) i morfologii powłok. Jest ono prawdopodobnie przyczyną tworzenia się regularnej fazy γ-Mo 2 N w warunkach występowania fazy heksagonalnej δ-MoN (rys. 2 i 3). Katodowe odparowanie łukowe – metoda nakładania powłok Mo-N – charakteryzuje się z jednej strony dużą szybkością nanoszenia, z drugiej natomiast gorszą jakością powierzchni w porównaniu z na przykład metodą rozpylania magnetronowego. Występuje dość duża liczba makrocząstek na powierzchni powłoki zależna od ciśnienia azotu i napięcia polaryzacji podłoża (tab. 1). Chropowatość powierzchni Ra powłoki nakładanej przy napięciu polaryzacji podłoża powyżej –70 V jest stosunkowo niewielka i prawie niezależna od ciśnienia azotu. Powłoki otrzymywane przy napięciu polaryzacji –10 V charakteryzują się ponad dwukrotnie większą chropowatością Ra malejącą ze wzrostem ciśnienia cząstkowego azotu (rys. 6).

Among the many techniques for coating Mo-N coating deposition: AC and DC magnetron sputtering, ion implantation, cathodic arc evaporation, the latter one is the most comprehensive because of the high degree of ionization of the plasma, high density and quality of the coatings. Phase structure of Mo-N coatings is strongly dependent on the technological parameters of deposition, mainly on the nitrogen pressure in the working chamber and the substrate bias voltage. The increase of nitrogen pressure changes the phase structure of body-centered cubic lattice of molybdenum Mo, by cubic γ-Mo 2 N to the hexagonal δ-MoN (Fig. 1, 3). These phases, due to different structure of the crystal lattice show different physical properties. From the energetic point of view, reactions on the film surface are directly related to energy particles, and this indirectly with substrate bias voltage during film formation process and the current arc discharge source. The increase in substrate bias voltage initiates the resputtering of the coating, in which there is a reduction of nitrogen atoms in the coating. This affects the changes in chemical composition (Fig. 4) and the morphology of the coatings. It is likely the cause of formation of the cubic phase of γ-Mo 2 N in deposition conditions of the hexagonal δ-MoN phase (Fig. 2, 3). Cathodic arc evaporation – a method of deposition of Mo-N coatings, is characterized on the one hand, high deposition rate, on the other – poorer surface quality compared to e.g. magnetron sputtering method. There is a relatively large number of macroparticles on the surface of the coating depends on nitrogen pressure and substrate bias voltage (Tab. 1). Surface roughness Ra of the coating deposited at the substrate bias voltages above –70 V is relatively small and almost independent of nitrogen pressure. The coatings obtained at –10 V of substrate bias voltage are characterized by more than twice the surface roughness Ra decreasing with increasing partial pressure of nitrogen (Fig. 6).