Структура и физико-механические свойства однослойных и многослойных вакуумно-дуговых наноструктурных нитридных покрытий на основе систем TiAlSi, TiAlSiY и TiAlCrY тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Новиков Всеслав Юрьевич

• Новиков Всеслав Юрьевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Новиков Всеслав Юрьевич

Введение

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Методы нанесения покрытий

1.2 Материалы, применяемые в качестве покрытий, и требования,

предъявляемые к ним

1.3. Концепции разработки передовых наноструктурных многослойных защитных РУО-покрытий

1.4 Многослойные покрытия для защиты от износа: новаторская работа и фундаментальные знания

1.5 Наноструктурные многослойные покрытия без эпитаксиальных эффектов стабилизации

1.5.1 Монокристаллические тонкие пленки со сверхрешеткой

1.5.2 Поликристаллические тонкие пленки со сверхрешеткой и эффектом сверхрешетки

1.5.3 Поликристаллические покрытия со сверхрешеткой без эффекта сверхрешетки

1.5.4 Многофазные многослойные покрытия

1.6 Наноструктурные многослойные покрытия с эпитаксиальными эффектами стабилизации

1.6.1 Эффекты стабилизации структуры в нитридных многослойных системах

1.6.2 Эффекты стабилизации в карбидных, смешанных нитриднных/карбидных и других многослойных системах

1.7 Новые подходы в разработке твердых и износостойких наноструктурных многослойных покрытий

1.7.1 Интеграция передовых твердых метастабильных материалов в многослойные покрытия

1.7.2 Интеграция многофазных нанокомпозитных материалов в многослойные покрытия

1.8 Заключительные замечания

2

1.9 Постановка задачи

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материал исследования и методика его получения

2.2 Методика исследования структуры покрытий

2.3 Исследование механических свойств покрытий

2.4 Исследование адгезионной прочности покрытий

2.5 Исследование износостойкости покрытий

ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОДНОСЛОЙНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ ВАКУУМНО-ДУГОВЫХ НАНОСТРУКТУРНЫХ НИТРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМ (Т1А181У)К и (Т1А181)К

3.1 Влияние потенциала смещения на структуру и физико-механические свойства однослойных покрытий (TiAlSiY)N

3.2 Влияние толщины слоев на структуру и физико-механические свойства многослойных покрытий (TiAlSiY)N/TiCrN

3.3 Влияние материала второго слоя на структуру, механические свойства и

термическую стойкость многослойных покрытий на основе системы

ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ ВАКУУМНО-ДУГОВЫХ НАНОСТРУКТУРНЫХ НИТРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ (Т1А1СгУ)К

4.1 Структура и физико-механические свойства многослойных покрытий (Т1А1СгУ)К/7гЫ

4.2 Структура и физико-механические свойства сверхтвердых многокомпонентных многослойных покрытий (^А1СгУ/7г)/(^А1СгУЫ/7^) с

двойным периодом модуляции структуры

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и физико-механические свойства однослойных и многослойных вакуумно-дуговых наноструктурных нитридных покрытий на основе систем TiAlSi, TiAlSiY и TiAlCrY»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Рост требований к надежности техники в условиях интенсивных термобарических нагрузок обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования материалов покрытий и технологий их осаждения. Одним из способов решения этой задачи является создание многокомпонентных покрытий, используемых для повышения работоспособности деталей режущих инструментов, работающих при высоких скоростях резания, повышения надежности узлов трения, защиты деталей от коррозии и т.д. Среди наиболее перспективных направлений повышения рабочих характеристик нитридов путем их перевода в наноструктурное состояние является создание многослойных структур с нанометровой толщиной слоев. При этом с помощью чередования 2-х или более слоев материалов с различными физико-механическими характеристиками можно в значительной степени изменять свойства системы (включая условия концентрации напряжений и распространения трещин), в результате чего повышается вязкость разрушения такой многослойной системы.

В данной работе представлены результаты исследований многослойных наноструктурных покрытий на основе систем (TiAlSiY)N, (TiAlSi)N и (TiAlCrY)N. Получение многоэлементного покрытия ^ЛШ на основе нитрида титана позволило значительно упростить достижение наноструктурированного состояния и одновременно повысить коррозионную прочность и износостойкость. Создание покрытий ^ЛШ показало, что за счет введения новых элементов и образования при этом многоэлементных нитридов можно контролируемо улучшить функциональные свойства. Добавление в данную систему таких элементов, как Si, Сг и Y, позволяет значительно улучшить их механические характеристики и стойкость к окислению за счет достижения более мелкой наноструктуры и образования композитов с высокой прочностью.

Это обуславливает выбор систем (TiЛlSiY)N, (^Л^^ и в

качестве слоев для создания на их основе многослойных наноструктурных

4

покрытий.

Многослойная архитектура получаемых покрытий позволяет влиять на структурно-фазовое состояние слоев благодаря варьированию периода модуляции Л чередующихся слоев и комбинированию преимуществ разных материалов. В свою очередь, изменение периода модуляции Л оказывает влияние на состояние границ раздела осаждаемых материалов, которые играют решающую роль в свойствах покрытий. Уменьшение толщины слоев до наноразмерных при постоянном значении общей толщины покрытия, позволяет увеличить количество границ раздела между слоями, которые выступают барьером для миграции дислокаций и распространения микротрещин. При осаждении вакуумно-дуговым методом основными параметрами, влияющими на формирование покрытий, как известно, являются потенциал смещения и давление реакционного газа. В этой связи можно ожидать значительной чувствительности к физико-техническим параметрам осаждения структурных состояний и свойств покрытий, полученных на основе объединения (Т1А181У)К (Т1А1Б1)К и (Т1А1СгУ)К с Т1СгК СгК 7гК и МоК в качестве слоев многослойной системы. При этом наибольшие эффекты можно ожидать при нанометровом размере слоев, что обусловлено наиболее высокими механическими свойствами нитридов в этом размерном диапазоне. Глубокое понимание этого вопроса является фундаментом для последующих разработок функциональных многослойных покрытий.

Степень разработанности темы исследования

По исследованиям многослойных наноструктурных ионно-плазменных

покрытий опубликовано большое количество экспериментальных и

теоретических работ: Холлека, Яшара, Спрула, Барнетта, Шинна, Халтмана,

Струебера и многих других. Ими были проведены исследования различных

систем многослойных покрытий, в том числе со структурой и эффектом

сверхрешетки, предложены классификации таких покрытий, даны объяснения

наблюдаемых эффектов и концепции для дальнейших разработок многослойных

5

покрытий с высокими механическими и эксплуатационными свойствами. Однако в литературе недостаточно данных по исследованию таких перспективных многослойных систем, как (TiAlSiY)N/TiCrN, (^Л^)МСг^ (ПЛ^^^^, (TiЛlSi)N/MoN и (TiЛlCrY)N/ZrN. В этих системах не исследованы эффекты, связанные с влиянием толщины слоев на их физико-механические свойства, эффекты наноструктурного упрочнения, а также не определены зависимости влияния технологических параметров нанесения покрытий на их структуру и свойства, которые позволят управлять вышеперечисленными эффектами для получения необходимых свойств многослойных систем. Данные аспекты и определили тему, цели и задачи работы.

Целью работы является установление общих закономерностей влияния физико-технических параметров осаждения и толщины чередующихся слоев (периода модуляции) на структуру и физико-механические свойства многослойных вакуумно-дуговых наноструктурных нитридных покрытий на основе систем (TiЛlSiY)N, (ПЛ^^ и СПАЮТ)М

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Определить оптимальные физико-технические параметры осаждения покрытий (TiЛlSiY)N с целью дальнейшей их интеграции в качестве слоев в многослойные наноструктурные покрытия.

2. Установить закономерности влияния толщины слоев на структуру и физико-механические свойства многослойных покрытий (TiЛlSiY)N/TiCrN.

3. Определить оптимальный материал второго слоя (СгК, ZrN, Мо^ с точки зрения его влияния на структуру, механические свойства и термическую стойкость многослойных покрытий на основе системы (^Л^)М

4. Проанализировать закономерности влияния физико-технических параметров осаждения, в том числе режима периодической подачи реакционного газа в камеру, на структурно-фазовое состояние и механические свойства многослойных наноструктурных покрытий ^¿лю^^^гы с различной

толщиной чередующихся слоев (периодом модуляции).

6

Научная новизна

1. Установлены механизмы влияния физико-технических параметров нанесения при переходе от однослойных покрытий (Т1А181У)К к многослойным (Т1А1Б1У)К/Т1СгК покрытиям с различным периодом модуляции на их структуру и механические свойства.

2. Выявлено влияние материала второго слоя (СгК, 7гК, МоК) на структуру, механические свойства и термическую стойкость многослойных покрытий на основе системы (Т1А181)К

3. Показано, что применение циклического режима подачи азота в камеру при нанесении многослойных покрытий (Т1А1СгУ)К/7гК приводит к повышению их твердости с 49 до 68 ГПа, при одновременном увеличении их прочности. При большем воздействии меньшая хрупкость многослойного покрытия, сочетающего сверхтвердые слои с менее твердыми, позволяет достичь больших значений адгезионной прочности.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы обусловлена тем, что полученные результаты расширяют фундаментальные знания материаловедческих основ в области разработки многослойных наноструктурных покрытий, а также развивают физические и технологические принципы структурной инженерии многослойных покрытий с помощью целенаправленного варьирования параметрами вакуумно-дугового осаждения.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты могут быть применены для разработки и создания новых классов многослойных наноструктурных покрытий с улучшенными физико-механическими свойствами.

Методология и методы диссертационного исследования

Методологической основой исследования послужили работы ведущих зарубежных и российских ученых, государственные стандарты РФ, ASTM, а также положения физических методов исследования и материаловедения.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: растровая электронная микроскопия, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ,

микроиндентирование, наноиндентирование, метод склерометрических испытаний (скретч-тест), метод трибологических испытаний по схеме испытания «шарик-диск».

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты

1. Увеличение твердости (с 7 до 50 ГПа) и износостойкости покрытий (TiAlSiY)N с изменением потенциала смещения Ub от -500 до -200 В обусловлено приближением их элементного состава к стехиометрическому, а также переходом от структуры с осью текстуры кристаллитов [110] к текстуре с осью [111].

2. Переход от однослойных (TiAlSiY)N к многослойным покрытиям (TiAlSiY)N/TiCrN сопровождается понижением твердости, связанным с уменьшением содержания азота в покрытии и кремния в слоях (TiAlSiY)N, а также понижении степени текстурированности, проявляющемся в уменьшении выраженности текстуры с осью [111].

3. Отжиг покрытий (TiAlSi)N/ZrN при температуре 700°С приводит к увеличению их твердости до 47,56 ГПа, увеличению среднего размера кристаллитов в слоях [Ti(Al)]Nx от 3,4 до 3,8 нм, в слоях ZrNx - от 5,2 до 6,3 нм, и сопровождается текстурированием в слоях ZrNx с предпочтительной ориентацией плоскостей кристаллитов (111), параллельных поверхности.

4. Повышение давления азота в камере до 0,58 Па, а также уменьшение

8

толщины слоев покрытий до 15 нм (Т1А1СгУ)К/7гК, приводит у росту твердости покрытий до 49 ГПа за счет увеличения содержания азота и количества границ раздела между слоями.

Степень достоверности результатов диссертации

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением комплекса современной экспериментальной техники и измерительных приборов; использованием взаимодополняющих экспериментальных методов исследования, воспроизводимостью и непротиворечивостью экспериментальных результатов.

Апробация результатов работы.

Материалы диссертационных исследований докладывались на ряде конференций:

1. Международная научно-техническая конференция Полимерные композиты и трибология (ПОЛИКОМТРИБ-2015), Гомель, Беларусь.

2. Международная конференция "Пленки и покрытия - 2015", Санкт-Петербург.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, индексируемых Scopus, 5 - рекомендованных ВАК РФ.

1. Beresnev, V.M., Sobol, O.V., Pogrebnjak, A.D., Lytovchenko, S.V., Klimenko, S.A., Stolbovoy, V.A., Srebniuk, P.A., Manokhin, A.S., Kovaleva, M.G., Novikov, V.Y, Meilekhov, A.A., Nyemchenko, U.S., Barmin, A.E., Turbin, P.V. Structure and Mechanical Properties of TiAlSiY Vacuum-Arc Coatings Deposited in Nitrogen Atmosphere (2018) Inorganic Materials: Applied Research, 9 (3), pp. 410-417.

9

2. Beresnev, V.M., Sobol, O.V., Pogrebnyak, A.D., Lytovchenko, S.V., Ivanov, O.N., Nyemchenko, U.S., Srebniuk, P.A., Meylekhov, A.A., Barmin, A.Y, Stolbovoy, V.A., Novikov, V.Y, Mazilin, B.A., Kritsyna, E.V., Serenko, T.A., Malikov, L.V. Single layer and multilayer vacuum-arc coatings based on the nitride tialsiyn: Composition, structure, properties (2017) Problems of Atomic Science and Technology, 110 (4), pp. 88-96.

3. Beresnev, V.M., Sobol', O.V., Pogrebnjak, A.D., Lytovchenko, S.V., Stolbovoy, V.A., Srebniuk, P.A., Novikov, V., Doshchechkina, I.V., Meylehov, A.A., Postelnyk, A.A., Nyemchenko, U.S., Mazylin, B.A., Kruhlova, V.V. Structure and properties of vacuum arc single-layer and multiperiod two-layer nitride coatings based on Ti(Al): Si layers (2017) Journal of Nano- and Electronic Physics, 9 (1), art. no. 01033.

4. Novikov V.Yu., Beresnev V.M., Kolesnikov D.A., Ivanov O.N., Lytovchenko S.V., Glukhov O.V., Gorokh D.V., Kozachenko A.O., Kritsyna E.V., Sirota V. V., Structure and Physicomechanical Properties of Superhard Multicomponent Multilayer Coatings (TiAlCrY/Zr)/(TiAlCrYN/ZrN) with Double Modulation Period of the Structure (2019) Journal of Nano- and Electronic Physics, 11 (2), art. no. 02027.

5. Novikov V.Yu., Beresnev V.M., Kolesnikov D.A., Ivanov O.N., Litovchenko S.V., Stolbovoy V.A., Kolodii I.N., Kozachenko A.O., Kovaleva M.G., Krytsyna E.V., Gluchov O.V. Structure and mechanical properties of multilayer coatings (TiAlCrY)N/ZrN (2019) Problems of Atomic Science and Technology, 120 (2), pp. 116120.

Вклад автора

Основные изложенные в диссертации результаты исследований получены

соискателем лично, либо при его непосредственном участии. Личный вклад

автора состоит в выполнении основного объема экспериментальных

исследований, изложенных в диссертационной работе (подготовка объектов

исследования, проведение экспериментов), обработке результатов исследования,

обсуждении полученных результатов, подготовке материалов для статей и

10

докладов. Получение образцов покрытий и проведение ренгеноструктурного анализа осуществлялось исследовательской группой НТУ «ХПИ» под руководством проф. Соболя О.В.

Связь работы с научными пограммами и темами.

Диссертационная работа выполнена на базе Центра коллективного пользования «Технологии и Материалы НИУ «БелГУ» в соответствии с планами научных программ и грантов: «Разработка износостойких наноструктурных покрытий на режущий инструмент для обработки труднообрабатываемых сплавов в рамках развития инструментальной промышленности Белгородской области» (грант департамента внутренней и кадровой политики Белгородской области на проведение научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям социально-экономического развития Белгородской области № 28 ВН от 22.10.2015 г., № 11-гр от 13.04.2016 г.), "Разработка жаро- и износостойких высокоэнтропийных покрытий на основе нитридов переходных металлов" (руководитель, Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, договор № 1557ГУ1/2014, №6912ГУ2/2015, 2014-2016 гг.), "Развитие и модернизация Центра коллективного пользования научным оборудованием для эффективного приборного и научно-методического обеспечения научно-исследовательских и опытно-технологических работ в области разработки и комплексной аттестации наноструктурных объемных материалов и покрытий функционального и конструкционного назначений" (контракт по проекту ФЦП №14.594.21.0010, 2014-2015 гг.)

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 164 наименований, изложена на 134 страницах и содержит 46 рисунков и 20 таблиц.

Благодарность

Автор выражает глубокую благодарность научному сотруднику Международной научно-образовательной лаборатории радиационной физики, PhD Колесникову Д.А., а также профессору Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина, д.т.н. Бересневу В.М. за помощь в проведении исследований и обсуждении результатов.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Методы нанесения покрытий

Существует большое количество методов получения тонких и наноразмерных покрытий, которые подразделяются на физические методы осаждения или PVD - методы (Physical Vapor Deposition) и химические методы осаждения или CVD - методы (Chemical Vapor Deposition). PVD - методы основаны на переходе материала покрытия из твердого состояния в газовую фазу в результате испарения под воздействием тепловой энергии или в результате распыления за счет кинетической энергии столкновения частиц материала. PVD проводится при температуре в среднем до 450°С, что практически не ограничивает разнообразие материалов, на которые наносится покрытие. Качество покрытия, нанесенного методом физического осаждения, определяется чистотой исходных материалов и реакционного газа, необходимым уровнем вакуума и др. CVD-методы осуществляются при подаче в камеру для нанесения покрытия смеси газов, где при высокой температуре (до 1100°C) протекают химические реакции. Высокая температура, соответственно, ограничивает число материалов, на которые можно нанести CVD-покрытие, однако обеспечивает частичную диффузию наносимого материала в основу, повышая при этом адгезию покрытия к подложке.

Наибольшее распространение в промышленности для получения многоэлементных и композиционных покрытий получили ионно-плазменные методы осаждения, в частности, магнетронное распыление [130, 131] и вакуумно-дуговое осаждение [132, 133].

Вакуумно-дуговое распыление - это физический метод нанесения покрытий в вакууме, путем конденсации на подложку материала из плазменных потоков, генерируемых на катоде-мишени в катодном пятне вакуумной дуги сильноточного низковольтного разряда, развивающегося исключительно в парах материала электрода. Известны несколько названий этого метода: катодно-

13

дуговое осаждение или Лге-РУБ, метод КИБ - катодно-ионной бомбардировки или метод конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности.

Исследования и разработки вакуумно-дугового метода и оборудования с целью использования в промышленности были начаты в Харьковском физико-техническом институте (ХФТИ) в конце 60-х годов XX века и успешно продолжаются в настоящее время. Была разработана и запатентована установка «Булат». С конца 70-х годов началось интенсивное международное сотрудничество в направлении развития этой технологии на Западе.

Схема технологического комплекса синтеза покрытий на базе модернизированной вакуумной установки «Булат 6» представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема технологической системы синтеза покрытий на базе

вакуумно-дугового разряда: 1 - устройство напуска рабочего газа; 2, 12 - источники питания дугового и искрового разрядов соответственно; 3 - зондовый измерительный комплекс; 4 -катод вакуумно-дугового разряда; 5 - газопровод напуск нейтрального газа; 6 -

подвижный двойной зонд; 7 - вакуумная камера (также служит анодом); 8 -подложка для закрепления образцов; 9 - устройство согласования ВЧ генератора и плазменной нагрузки; 10 - ВЧ генератор; 11- кварцевая трубка искрового разрядника для диссоциации молекул рабочего газа.

Для протекания процесса вакуумно-дугового распыления необходимо возникновение так называемого вакуумно-дугового разряда.

Особенностью этого вида разряда является то, что для его существования нет необходимости в рабочем газе. Этот разряд существует в вакууме и продуктах эрозии одного из электродов, в частности катода для катодной формы дуги. Вакуумная дуга характеризуется низким напряжением горения разряда (10 - 40 В) и большой плотностью тока плазмы у поверхности катода.

Генератором плазмы в вакуумно-дуговом разряде является ярко светящееся катодное пятно на поверхности катода, в котором сконцентрирована практически вся энергия разряда и в котором происходят основные процессы: испарение материала катода, ионизация, превращение в плазму и ускорение ионов. Визуально, катодные пятна находятся в постоянном движении, но это движение связано с погасанием одних пятен и возникновением новых в непосредственной близости от старых.

4'

Рисунок 1.2 - Фотография катодных пятен на поверхности графитового

катода.

Катодное пятно обладает внутренней структурой, а именно, оно состоит из

отдельных ячеек. Необходимо отметить, что плотность тока в катодном пятне

1 2

вакуумной дуги порядка 10 А/см . Каждое элементарное катодное пятно переносит вполне определенный ток, по мере увеличения тока дуги увеличивается

количество катодных пятен.

Экспериментально установлен минимальный пороговый ток существования дугового разряда ¿0 , который соответствует току, приходящемуся на одно катодное пятно. Для Bi * 4A; Zn * 10А; Pb * 8A; М * 25A; Cu * 100A; Ag, Fe * 60-100A; Сг* 70А; С * 200А; Мо * 150А; W* 300А. В общем случае

¿0 * Ткип^Х , (1.1)

где Ткип - температура кипения материала катода, х - теплопроводность.

Важной характеристикой вакуумно-дугового разряда является коэффициент эрозии материала катода и, который измеряется в г/Кл

т т _

и'д =Т' (1.2)

где т - масса испаренного материала катода, Q - величина заряда, I - ток дугового разряда, I - время существования дугового разряда.

В таблице 1.1 приведены значения коэффициента эрозии для некоторых материалов.

Таблица 1.1

Значения коэффициента эрозии для некоторых материалов [134]

Материал катода Ткип » К Коэффициент эрозии /, г/Кл

Сё 1038 6,5540-4

Zn 1180 6,2-10-4

Mg 1380 0,3640-4

Ag 2483 1,540-4

А1 2740 1,210-4

Си 2668 1,1510-4

Сг 2956 0,440-4

N1 3003 1,040-4

Fe 3343 0,7340-4

И 3558 0,52-10-4

С 4173 0,1710-4

Мо 4923 0,47-10-4

W 5973 0,62-10-4

При контакте потока плазмы с охлаждаемой подложкой на ее поверхности конденсируется слой катодного материала. Толщина этого слоя (пленки, покрытия) пропорциональна плотности ионного потока на подложку и времени экспозиции. В присутствии реакционного газа (азота, кислорода, углеродсодержащего газа, например, ацетилена) в процессе конденсации металлической плазмы синтезируется слой из соединений металла с данным газом (нитридов, окислов, карбидов). Таким образом, вакуумно-дуговые источники плазмы позволяют получать покрытия из чистых металлов и сплавов, осуществлять плазмохимический синтез простых и сложных соединений и формировать сложные комбинированные покрытия.

Особенностью вакуумно-дуговых источников плазмы является возможность получения не только чистых материалов, но и осуществление плазмохимического синтеза соединений, в том числе оксидов, нитридов и карбидов. Для осуществления синтеза соединений в генерируемый плазменный поток вводится реакционно-способный газ (N2, О2, СН4 и др.). Это приводит к образованию и осаждению покрытия на поверхности благодаря протеканию плазмохимических реакций типа Ме+ + N ^ Мех^ (применительно к образованию нитридов). Скорость подачи газа при этом основывается на согласовании потоков взаимодействующих частиц металлических ионов dNмет/ Ж с молекулами газа dNгcз. / Ж?.

Высокая степень ионизации плазмы вакуумной дуги, достигающая почти 100 % для некоторых материалов, позволяет с помощью магнитных полей управлять движением плазменных потоков (фокусировать, транспортировать, отклонять), а с помощью электрического поля (прикладывая отрицательный потенциал к

подложке) - регулировать в широких пределах энергию конденсируемых ионов, что, в свою очередь, обеспечивает возможность синтезировать покрытия с заданными физико-механическими, химическими и служебными характеристиками, в ряде случаев - уникальными. Количество ионов, их заряд и энергии имеют тенденцию к увеличению с ростом температуры плавления материала катода.

Особенностью вакуумно-дугового разряда, отличающей его от ионно-плазменных методов с низкой ионизацией потока, является наличие в плазменном потоке макрочастиц (МЧ) испаряемого материала. По современным представлениям, эмиссия расплавленных микрокапель катодным пятном происходит при формировании на поверхности катода эрозионных кратеров. Причиной же образования твердых осколков катодного материала являются возникающие в катоде термоупругие напряжения, которые превышают предел прочности материала катода. Микрокапельная составляющая и микро-осколки катодного материала, которые замуровываются в объеме формируемого покрытия, или располагаются на его поверхности, являются большим дефектом покрытия, снижающим его качество и эффективность.

Для ослабления эмиссии макрочастиц необходимо снижение теплового режима работы катода. Это достигается охлаждением катодного узла проточной водой. Оптимальные условия охлаждения катода достигаются при прямом контакте хладагента (воды) с телом катода. Любые прокладки между охлаждающей водой и катодом ведут к заметному ухудшению теплоотвода, повышению интегральной температуры и, следовательно, к повышению интенсивности эмиссии макрочастиц.

Путем снижения тока дуги, можно уменьшить поступление макрочастиц в

плазменный поток, генерируемый катодным пятном и, следовательно,

температуру в этой зоне и интенсивность эмиссии макрочастиц. Однако, с другой

стороны, от тока зависит производительность процесса осаждения покрытия. В

связи с чем снижать температурный эффект разрядного тока с целью ослабления

процесса генерации МЧ целесообразнее не в результате уменьшения тока, а путем

18

равномерного распределения его воздействия на всю рабочую поверхность катода.

Содержание МЧ в плазме и, соответственно, в конденсате уменьшается в присутствии активного газа в системе. Так в работе [134] было установлено, что

_-5

при повышении давления азота от 10 до 1,0 Па в системе с титановым катодом концентрация капель в конденсате снижалась от 29,6 % до 14,5 %. Объясняют это тем, что на поверхности катода образуется пленка нитрида титана. А поскольку температура плавления этого соединения (3223 К) существенно выше температуры плавления титана (1933 К), то эрозия катода в капельной фазе при наличии на нем слоя нитрида существенно уменьшается. Аналогичное явление наблюдается и при напуске в систему ацетилена, а также смесей аргона с азотом или углеродосодержащим газом. Применение магнитного поля позволяет увеличить скорость перемещения катодных пятен и тем самым уменьшить капельную составляющую. Для уменьшения капельной составляющей создан целый ряд плазменных фильтров [135-137].

Один из конструктивных вариантов такой системы приведен на рисунке 1.3.

Принцип действия этих устройств основан на законах плазмооптики. Электроны плазмы, генерируемой катодными пятнами, существующими на катоде 2, замагничиваются магнитным полем катушек 3, расположенных на плазмоводе 4, представляющем собой четверть тора. Ионы плазмы, увлекаемые электронами, движутся внутри плазмовода по направлению к подложке 6, расположенной в вакуумной камере 1. Незаряженные макрочастицы, капли, присутствующие в продуктах эрозии катода, оседают на поверхности плазмовода 4, не попадая на подложку 6. Устройства такого типа позволяют повысить качество получаемых покрытий, однако существенно уменьшают скорость нанесения покрытий.

г

Рисунок 1.3 - Устройство для очистки плазменного потока от макрочастиц: 1-вакуумная камера, 2 - катод, 3 - электромагнитные катушки, 4 - плазмовод, 5- направление движения плазменного потока, 6 - подложка.

Процесс КИБ включает в себя два этапа: предварительную термоактивацию и ионную очистку (бомбардировку) рабочих поверхностей инструмента и последующую конденсацию покрытия.

Для процессов КИБ чрезвычайно важна плотность ионного потока и энергия ионов при бомбардировке инструментальной основы и последующего осаждения покрытия. Кинетическая энергия иона в момент удара по поверхности инструментальной основы определяется атомным строением испаряемого вещества, значением ускоряющего напряжения, подаваемого на инструментальную основу и кратностью заряда ионов. В зависимости от времени воздействия энергия ионов определяет температуру на рабочих поверхностях инструмента, величина которой чрезвычайно важна с точки зрения создания необходимого уровня термического активирования поверхности инструментальной основы перед нанесением покрытия и благоприятного

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новиков Всеслав Юрьевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. H. Holleck, J. Vac. Sci. Technol. A 4 (6) (1986) 2661-2669.

2. O. Knotek, F. Loffler, G. Kramer, Surf. Coat. Technol. 54-55 (1992) 241-248.

3. C. Subramanian, K.N. Strafford, Wear 165 (1993) 85-95.

4. S.A. Barnett, M. Shinn, Annu. Rev. Mater. Sci. 24 (1994) 481-511.

5. H. Holleck, V. Schier, Surf. Coat. Technol. 76-77 (1995) 328-336.

6. S.J. Bull, A.M. Jones, Surf. Coat. Technol. 78 (1996) 173-184.

7. P.C. Yashar,W.D. Sproul, Vacuum 55 (1999) 179-190.

8. H. Holleck, in: A. Kumar, Y.-W. Chung, J.J. Moore, J.E. Smugeresky (Eds.), Surface Engineering: Science and Technology I, The Minerals, Metals & Materials Society,Warrendale, Pennsylvania, 1999, pp. 207-218.

9. S.J. Lloyd, J.M. Molina-Aldareguia, Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 361 (2003) 29312949.

10. S.A. Barnett, A. Madan, I. Kim, K. Martin, MRS Bull. 28 (2003) 169-172.

11. W.-D. Munz, MRS Bull. 28 (2003) 173-179.

12. S.A. Barnett, A. Madan, Scr. Mater. 50 (2004) 739-744.

13. L. Hultman, in: A. Cavaleiro, J.Th.M. De Hosson (Eds.), Nanostructured Coatings, Springer, New York, 2006, pp. 539-554.

14. G. Abadias, A. Michel, C. Tromas, C. Jaouen, S.N. Dub, Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 844-853.

15. W. Schintlmeister,W.Wallgram, J. Kanz, Thin Solid Films 107 (1983) 117-127.

16. U. Helmersson, S. Todorova, S.A. Barnett, J.-E. Sundgren, L.C. Markert, J.E. Greene, J. Appl. Phys. 62 (2) (1987) 481-484.

17. H. Holleck, H. Schulz, Surf. Coat. Technol. 36 (1988) 707-714.

18. H. Holleck, M. Lahres, P.Woll, Surf. Coat. Technol. 41 (1990) 179-190.

19. P.B. Mirkarimi, L. Hultman, S.A. Barnett, Appl. Phys. Lett. 57 (25) (1990) 26542656.

20. J.-E. Sundgren, J. Birch, G. Hakansson, L. Hultman, U. Helmersson, Thin Solid Films 193-194 (1990) 818-831.

21. I.K. Schuller, A. Rahman, Phys. Rev. Lett. 50 (18) (1983) 1377-1380.

22. I.K. Schuller, M. Grimsditch, J. Vac. Sci. Technol. B 4 (6) (1986) 1444-1446.

23. D.Wolf, J.F. Lutsko, J. Appl. Phys. 66 (5) (1989) 1961-1964.

24. M. Stuber, H. Leiste, S. Ulrich, A. Skokan, Z. Metallkd. 90 (1999) 774-779.

25. H. Holleck, Surf. Coat. Technol. 43-44 (1990) 245-258.

26. M. Setoyama, A. Nakayama, M. Tanaka, N. Kitagawa, T. Nomura, Surf. Coat. Technol. 86-87 (1996) 225-230.

27. A. Madan, I.W. Kim, S.C. Cheng, P. Yashar, V.P. Dravid, S.A. Barnett, Phys. Rev. Lett. 78 (9) (1997) 1743-1746.

28. K. Yamamoto, S. Kujime, K. Takahara, Surf. Coat. Technol. 200 (2005) 435-439.

29. J.A. Thornton, J. Vac. Sci. Technol. 12 (4) (1975) 830-835.

30. P.B. Mirkarimi, S.A. Barnett, K.M. Hubbard, T.R. Jervis, L. Hultman, J. Mater. Res.

9 (6) (1994) 1456-1467.

31. M. Shinn, L. Hultman, S.A. Barnett, J. Mater. Res. 7 (4) (1992) 901-911.

32. X. Chu, M.S.Wong,W.D. Sproul, S.L. Rohde, S.A. Barnett, J. Vac. Sci. Technol. A

10 (4) (1992) 1604-1609.

33. X. Chu, S.A. Barnett, M.S. Wong, W.D. Sproul, Surf. Coat. Technol. 57 (1993) 1318.

34. G. Li, Z. Han, J. Tian, J. Xu, M. Gu, J. Vac. Sci. Technol. A 20 (3) (2002) 674-677.

35. H.C. Barshilia, K.S. Rajam, Surf. Coat. Technol. 183 (2004) 174-183.

36. H.C. Barshilia, K.S. Rajam, D.V. Sridhara Rao, Surf. Coat. Technol. 200 (2006) 4586-4593.

37. P. Yashar, S.A. Barnett, J. Rechner, W.D. Sproul, J. Vac. Sci. Technol. A 16 (5)

(1998) 2913-2918.

38. Y. Zhou, R. Asaki, W.-H. Soe, R. Yamamoto, R. Chen, A. Iwabuchi, Wear 236

(1999) 159-164.

39. Q. Yang, C. He, L.R. Zhao, J.-P. Immarigeon, Scr. Mater. 46 (2002) 293-297.

40. X.T. Zeng, S. Zhang, C.Q. Sun, Y.C. Liu, Thin Solid Films 424 (2003) 99-102.

41. H.C. Barshilia, A. Jain, K.S. Rajam, Vacuum 72 (2004) 241-248.

42. S. Logothetidis, N. Kalfagiannis, K. Sarakinos, P. Patsalas, Surf. Coat. Technol. 200 (2006) 6176-6180.

43. J. Xu, G. Li, M. Gu, Thin Solid Films 370 (2000) 45-49.

44. M.X.Wang, J.J. Zhang, J. Yang, L.Q.Wang, D.J. Li, Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 6800-6803.

45. Q. Yang, L.R. Zhao, R.C. McKellar, P.C. Patnaik, Vacuum 81 (2006) 101-105.

46. J. Musil, Surf. Coat. Technol. 125 (2000) 322-330.

47. L.A. Donohue,W.-D. Munz, D.B. Lewis, J. Cawley, T.Hurkmans, T. Trinh, I. Petrov, J.E. Greene, Surf. Coat. Technol. 93 (1997) 69-87.

48. W.-D. Munz, L.A. Donohue, P.Eh. Hovsepian, Surf. Coat. Technol. 125 (2000) 269-277.

49. P.Eh. Hovsepian, D.B. Lewis,W.-D. Munz, Surf. Coat. Technol. 133-134 (2000) 166-175.

50. P.Eh. Hovsepian,W.-D. Munz, Vacuum 69 (2003) 27-36.

51. P.Eh. Hovsepian, D.B. Lewis, Q. Luo, W.-D. Mtnz, P.H. Mayrhofer, C. Mitterer, Z. Zhou,W.M. Rainforth, Thin Solid Films 485 (2005) 160-168.

52. Z. Zhou, W.M. Rainforth, B. Rother, A.P. Ehiasarian, P.Eh. Hovsepian, W.-D. Munz, Surf. Coat. Technol. 183 (2004) 275-282.

53. M. Kong, N. Shao, Y. Dong, J. Yue, G. Li, Mater. Lett. 60 (2006) 874-877.

54. A.E. Santana, A. Karimi, V.H. Derflinger, A. Schutze, Surf. Coat. Technol. 177178 (2004) 334-340.

55. P.Eh. Hovsepian, C. Reinhard, A.P. Ehiasarian, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 4105-4110.

56. M. Balaceanu, M. Braic, V. Braic, G. Pavelescu, Surf. Coat. Technol. 200 (2005) 1084-1087.

57. E. Lugscheider, K. Bobzin, C. Pinero, F. Klocke, T.Massmann, Surf. Coat. Technol. 177-178 (2004)616-622.

58. J.S.Yoon, H.S. Myung, J.G. Han, J. Musil, Surf. Coat. Technol. 131 (2000) 372377.

59. H.Y. Lee, J.G. Han, S.H. Baeg, S.H. Yang, Thin Solid Films 420-421 (2002) 414420.

60. K.W. Lee, Y.-H. Chen, Y.-W. Chung, L.M. Keer, Surf. Coat. Technol. 177-178 (2004) 591-596.

61. J. Yang, M.X.Wang, Y.B. Kang, D.J. Li, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 5302-5305.

62. D.J. Li, M.X.Wang, J.J. Zhang, Mater. Sci. Eng. A 423 (2006) 116-120.

63. J.S. Koehler, Phys. Rev. B 2 (1970) 547-551.

64. X. Chu, S.A. Barnett, J. Appl. Phys. 77 (9) (1995) 4403-4411.

65. P.Eh. Hovsepian, D.B. Lewis,W.-D. Munz, A. Rouzaud, P. Juliet, Surf. Coat. Technol. 116-119 (1999) 727-734.

66. D.B. Lewis, D. Reitz, C. Wtstefeld, R. Ohser-Wiedemann, H. Oettel, A.P. Ehiasarian, P.Eh. Hovsepian, Thin Solid Films 503 (2006) 133-142.

67. C. Reinhard, A.P. Ehiasarian, P.Eh. Hovsepian, Thin Solid Films 515 (2007) 36853692.

68. D.C. Cameron, R. Aimo, Z.H.Wang, K.A. Pischow, Surf. Coat. Technol. 142-144 (2001) 567-572.

69. E. Bemporad, C. Pecchio, S. De Rossi, F. Carassiti, Surf. Coat. Technol. 188-189 (2004) 319-330.

70. H. Ljungcrantz, C. Engstem, L. Hultman, M. Olsson, X. Chu, M.S. Wong, W.D. Sproul, J. Vac. Sci. Technol. A 16 (5) (1998) 3104-3113.

71. C. Ducros, C. Cayron, F. Sanchette, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 136-142.

72. H. Hogberg, J. Birch,M. Oden, J.-O. Malm, L. Hultman, U. Jansson, J. Mater. Res. 16 (5) (2001) 1301-1310.

73. U. Jansson, H. Hogberg, J.-P. Palmqvist, L. Norin, J.O. Malm, L. Hultman, J. Birch, Surf. Coat. Technol. 142-144 (2001) 817-822.

74. W.-H. Soe, R. Yamamoto, Mater. Chem. Phys. 50 (1997) 176-181.

75. C.J. Tavares, L.Rebouta, M. Andritschky, S.Ramos, J.Mater. Proc. Technol. 92-93 (1999) 177-183.

76. S. Ulrich, C. Ziebert, M. Stuber, E. Nold, H. Holleck, M. Goken, E. Schweitzer, P.

Schlossmacher, Surf. Coat. Technol. 188-189 (2004) 331-337.

128

77. A. Rizzo, M.A. Signore, M. Penza, M.A. Tagliente, F. De Riccardis, E. Serra, Thin Solid Films 515 (2006) 500-504.

78. X.M. Xu, J. Wang, J. An, Y. Zhao, Q.Y. Zhang, Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 5582-5586.

79. C. Ziebert, S. Ulrich, J. Vac. Sci. Technol. A 24 (3) (2006) 554-583.

80. D. Cheng, S.Wang, H. Ye, J. Alloys Compd. 377 (2004) 221-224.

81. S. Veprek, S. Reiprich, L. Shizhi, Appl. Phys. Lett. 66 (20) (1995) 2640-2642.

82. S. Veprek, M.G.J. Veprek-Heijman, R. Zhang, J. Phys. Chem. Sol. 68 (2007) 11611168.

83. Y.-H. Chen, K.W. Lee,W.-A. Chiou, Y.-W. Chung, L.M. Keer, Surf. Coat. Technol. 146-147 (2001) 209-214.

84. B.-S. Yau, J.-L. Huang, H.-H. Lu, P. Sajgalik, Surf. Coat. Technol. 194 (2005) 119127.

85. J.-K. Park, C. Ziebert, M. Sttber, Y.-J. Baik, Plasma Process. Polym. 4 (2007) S902-S905.

86. G. Hilz, H. Holleck, Mater. Sci. Eng. A 139 (1991) 268-275.

87. M. Setoyama,M. Irie, H. Ohara, M. Tsujioka, Y. Takeda, T. Nomura, N. Kitagawa, Thin Solid Films 341 (1999) 126-131.

88. F.H. Mei, N. Shao, J.W. Dai, G.Y. Li, Mater. Lett. 58 (2004) 3477-3480.

89. A. Thobor, Ch. Rousselot, Ch. Clement, J. Takadoum, N. Martin, R. Sanjines, F. Levy, Surf. Coat. Technol. 124 (2000) 210-221.

90. T. Vasco Boutos, R. Sanjines, A. Karimi, Surf. Coat. Technol. 188-189 (2004) 409414.

91. S.H. Yao,W.H. Kao, Y.L. Su, T.H. Liu, Mater. Sci. Eng. A 392 (2005) 380-385.

92. I.W. Kim, Q. Li, L.D. Marks, S.A. Barnett, Appl. Phys. Lett. 78 (7) (2001) 892-894.

93. A. Karimi, G. Allidi, R. Sanjines, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 4062-4067.

94. Q. Li, I.W. Kim, S.A. Barnett, L.D. Marks, J. Mater. Res. 17 (5) (2002) 1224-1231.

95. J. Lao, Z. Han, J. Tian, G. Li, Mater. Lett. 58 (2004) 859-862.

96. G.S. Kim, S.Y. Lee, J.H. Hahn, S.Y. Lee, Surf. Coat. Technol. 171 (2003) 91-95.

97. M. Nordin, M. Larsson, S. Hogmark, Surf. Coat. Technol. 120-121 (1999) 528-534.

129

98. M. Nordin, F. Ericson, Thin Solid Films 385 (2001) 174-181.

99. J. An, Q.Y. Zhang, Mater. Character. 58 (2007) 439-446.

100. J. Xu, M. Kamiko, Y. Zhao, R. Yamamoto, G. Li, M. Gu, J. Appl. Phys. 89 (7) (2001) 3674-3678.

101. J. Yue, Y. Liu,W. Zhao, G. Li, Scr. Mater. 55 (2006) 895-898.

102. H. Soderberg, M. Oden, J.M. Molina-Aldareguia, L. Hultman, J. Appl. Phys. 97 (2005) 114327-1-114327-8.

103. H. Soderberg, M. Oden, T. Larsson, L. Hultman, J.M. Molina-Aldareguia, Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 191902-1-191902-3.

104. Q.Wahab, L. Hultman, J.-E. Sundgren, M. Willander,Mater. Sci. Eng. B 11 (1992) 61-66.

105. G. Li, J. Zhang, Q. Meng,W. Li, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 8428-8434.

106. H. Leiste, U. Dambacher, S. Ulrich, H. Holleck, Surf. Coat. Technol. 116-119 (1999) 313-320.

107. H. Leiste, U. Dambacher, S. Ulrich, M. Stuber, H. Holleck, Proceedings of the 12th International Colloquium on Plasma Processes, Antibes, France, 1999, pp. 151153.

108. J. Lao, N. Shao, F. Mei, G. Li, M. Gu, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 011902-1011902-3.

109. M. Kong, J. Dai, J. Lao, G. Li, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 4734-4739.

110. L.Wei, F. Mei, N. Shao, M. Kong, G. Li, J. Li, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 021919- 1-021919-3.

111. W.D. Sproul, Surf. Coat. Technol. 86-87 (1999) 170-176.

112. J. Kim, Y.S. Kim, J. Lee, Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 5374-5377.

113. C. Girardot, F. Conchon, A. Boulle, P. Chaudouet, N. Caillaut, J. Kreisel, R. Guinebretiere, F.Weiss, S. Pignard, Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 9021-9024.

114. H. Holleck, Surf. Coat. Technol. 36 (1988) 151-159.

115. W.-D. Munz, J. Vac. Sci. Technol. A 4 (6) (1986) 2717-2725.

116. O. Knotek, T. Leyendecker, J. Solid St. Chem. 70 (1987) 318-322.

117. T. Leyendecker, O. Lemmer, S. Esser, J. Ebberink, Surf. Coat. Technol. 48 (1991) 175-178.

118. S. PalDey, S.C. Deevi, Mater. Sci. Eng. A 342 (2003) 58-79.

119. P.H. Mayrhofer, A. Horling, L. Karlsson, J. Sjolen, T. Larsson, C. Mitterer, L. Hultman, Appl. Phys. Lett. 83 (10) (2003) 2049-2051.

120. P.H. Mayrhofer, C.Mitterer, H. Clemens, Adv. Eng. Mater. 7 (2005) 1071-1082.

121. P.H. Mayrhofer, F.D. Fischer, H.J. Bohm, C.Mitterer, J.M. Schneider, ActaMater. 55 (2007) 1441-1446.

122. P.H. Mayrhofer, C. Mitterer, J.G. Wen, I. Petrov, J.E. Greene, J. Appl. Phys. 100 (2006) 044301-1-044301-7.

123. P.H. Mayrhofer, M. Stoiber, Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 6148-6153.

124. P.M. Ajayan, L.S. Schadler, P.V. Braun, Nanocomposite Science and Technology, Wiley-VCH Verlag,Weinheim, 2003.

125. M. Stueber, P.B. Barna, M.C. Simmonds, U. Albers, H. Leiste, C. Ziebert, H. Holleck, A. Kovacs, P.Eh. Hovsepian, I. Gee, Thin Solid Films 493 (2005) 104-112.

126. Y.Z. Huang, M. Stueber, P.Eh. Hovsepian, Appl. Surf. Sci. 253 (2006) 24702473.

127. M. Stueber, U. Albers, H. Leiste, S. Ulrich, H. Holleck, P.B. Barna, A. Kovacs, P.Eh. Hovsepian, I. Gee, Surf. Coat. Technol. 200 (2006) 6162-6171.

128. M. Stueber, C. Ziebert, H. Leiste, S. Ulrich, C. Sanz, E. Fuentes, I. Etxarri, M. Solay, A. Garcia, I. Levardy, Proceedings of the 6th International Conference on High Speed Machining, San Sebastian, 2007, pp. 65-71.

129. P.H. Mayrhofer, C.Mitterer, L. Hultman, H. Clemens, Prog. Mater. Sci. 51 (2006) 1032-1114.

130. Аксенов И.И., Андреев А.А., Белоус В.А., Стрельницкий В.Е., Хороших В.М. Вакуумная дуга: источники плазмы, осаждение покрытий, поверхно-стное модифицирование.- К.: Наукова думка,2012. -727с.

131. Anders А. Cathodic Arcs / А. Anders. - New York; Springer Science + Business Media, 2008. - 540 p.

132. Данилин Б.С. , Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы, 1982. -М.: Радио и связь. - с. 287 с.

133. Кузмичев А.И. Магнетронные распылительные системы. Кн.1 Введение в физику и технику магнетронного распыления, 2008-К.; Аверс. - 244 с.

134. Аксенов И.И., Коновалов И.И., Падалка В.Г. и др. Исследование эрозии катода стационарной вакуумной дугой.- М.: ЦНИИ Атоминформ,1984. - 23 с.

135. Аксенов И.И. Вакуумная дуга в эрозионных источниках плазмы. -Х.: ННЦ ХФТИ, 2005. - 312 с

136. Аксенов Д.А., Аксенов И.И., Стрельницкий В.Е. Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами: обзор // ВАНТ, серия «Физика радиационных повреждений и радиационного материаловедения» -2007. - Т. 90(2). - С. 190-203.

137. Anders A. Metal plasma immersion ion implantation and deposition: a review // Surf. Coat. Technol. -1998. - Vol.93. - P.158-167.

138. Андреев А.А., Саблев Л.П., Григорьев С.Н. Вакуумно-дуговые покрытия. -Х.:ННЦ ХФТИ, 2010. - 317 с.

139. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. - М: Издательский центр «Академия», 2005. - 192 с.

140. Григорьев С.Н., Табаков В.П., Волосова М.А. Технологические методы повышения износостойкости контактных площадок режущего инструмента -Ульяновск, УлГТУ. - 263 с.

141. О. Knotek, M. Böhmer, T. Leyendecker, Vac. Sci. Tech. A 4, 26950 (1986).

142. H. A. Jehn, S. Hofmann, V. E. Ruckbom, W. D. Munz, Vac. Sci. Technol. A 4, 2701 (1986).

143. C. Tritremmel, R. Daniel, M. Lechthaler, P. Polcik, C. Mitterer, Thin Solid Films 534, 403 (2013).

144. M. Uchida, N. Nihira, A. Mitsuob, K. Toyoda, K. Kubota, T. Aizawa, Surf. Coat. Tech. 177-178, 627 (2004).

145. J.L. Endrino, S. Palacín, M.H. Aguirre, A. Gutiérrez, F. Schäfers, Acta Materialia 55(6), 2129 (2007).

146. J. Patscheider, T. Zehndera, M. Diserens, Surf. Coat. Tech. 146-147, 201 (2001).

147. S. Veprek, S. Reiprich, Thin Solid Films 368, 64 (1995).

148. Ph.V. Kiryukhantsev-Korneev, D.V. Stansky, M.I. Petrznik, E.A. Levashov, B.N. Mavrin, Surf. Coat. Tech. 201, 6143 (2007).

149. P.H. Mayrhofer, A. Horling, L. Karlsson, J. Sjolen, T. Larsson, C. Mitterer, L. Hultman, Appl. Phys. Lett. 83, 2049 (2003).

150. Belous, V., Vasyliev, V., Luchaninov, A., Marinin, V., Reshetnyak, E., Strelnitskij, V.E., Goltvyanytsya, S., and Goltvyanytsya, V., Cavitation and abrasion resistance of Ti-Al-Y-N coatings prepared by the PIII&D technique from filtered vacuum-arc plasma, Surf. Coat. Technol., 2013, vol. 223, pp. 68-74.

151. Smith, I.J., Munz, W.D., Donohue, L.A., Petrov, I., and Green, J.E., Improved Ti1-xAlxN PVD coatings for dry high-speed cutting operations, Surf. Eng., 1998, vol. 14, no. 1, pp. 37-42.

152. H.C. Barshilia, S. Acharya, M. Ghosh, T.N. Suresh, K.S. Rajam, M.S. Konchady, et al., Performance evaluation of TiAlCrYN nanocomposite coatings deposited using four-cathode reactive unbalanced pulsed direct current magnetron sputtering system, Vacuum 85 (2010) 411-420.

153. Münz WD. J Vac Sci Technol A 1986; 4:2717.

154. Sobol, O.V., Andreev, A.A., Grigoriev, S.N., Gorban', V.F., Volosova, M.A., Aleshin, S.V., and Stolbovoy, V.A. Mechanical characteristics, structure, and stress state of vacuum-arc TiN coatings deposited on substrate by the high-voltage pulses, Vopr. At. Nauki Tekh., Ser.: Fiz. Radiats. Povrezhdenii Radiats. Materialoved., 2011, no. 4 (74), pp. 174-177.

155. Sobol, O.V., Andreev, A.A., Grigoriev, S.N., Gorban', V.F., Volosova, M.A., Aleshin, S.V., and Stolbovoi, V.A., Effect of high-voltage pulses on the structure and properties of titanium nitride vacuum-arc coatings, Met. Sci. Heat Treat., 2012, vol. 54, no. 3, pp. 195-203.

156. Sobol, O.V., Andreev, A.A., Gorban', V.F., Krapivka, N.A., Stolbovoi, V.A., Serdyuk, I.V., and Fil'chikov, V.E., Reproducibility of the single-phase structural state of the multielement high-entropy Ti-V-Zr-Nb-Hf system and related superhard

133

nitrides formed by the vacuum-arc method, Tech. Phys. Lett., 2012, vol. 38, no. 7, pp. 616-619.

157. S. Veprek, M. Veprek-Heijman, P. Karvankova, J. Prochazka. Different approaches to superhard coatings and nanocomposites // Thin Solid Films. 2005, v. 476, p. 1-29.

158. O.V. Sobof. Control of the Structure and Stress State of thin films and coatings in the process of their preparation by ion-plasma methods // Physics of the Solid State. 2011, v. 53, N 7, p. 1464-1473.

159. O.V. Sobol', A.A. Andreev, V.F. Gorban', V.A. Stolbovoy, A.A. Meylekhov, A.A. Postelnyk, A.V. Dolomanov. Influence of pressure of working atmosphere on the formation of phase-structural state and physical and mechanical properties of vacuum-arc multilayer coatings ZrN/CrN // Problems of Atomic Science and Technology. 2016, N 1(101), p. 134-139.

160. V.M. Beresnev, O.V. Sobol, A.A. Meylekhov, A.A. Postelnik, V.Yu. Novikov, D.A. Kolesnikov, V.A. Stolbovoy, U.S. Nyemchenko, P.A.Srebniuk. Effect of pressure of nitrogen atmosphere during the vacuum arc deposition of multiperiod coatings (Ti, Si)N/MoN on their structure and properties // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2016, v. 8, N 4, 04023(5 p).

161. J.M. Lackner, W. Waldhauser, L. Major, M. Kot. Tribology and Micromechanics of Chromium Nitride Based Multilayer Coatings on Soft and Hard Substrates // Coatings. 2014, N 4, p. 121-138.

162. Cavaleiro, Albano, De Hosson, Jeff Th. M., Nanostructured coatings (SpringerVerlag: 2006).

163. Р.А.Андриевский, Журнал функциональных материалов, 1, №4, 129 (2007).

164. J. Valli Journal of Vacuum Science and Technology, А4, 3007 (1986).