satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-243Research ArticleНАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫNANOTECHNOLOGY AND NANOMATERIALSСПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫМ СОСТОЯНИЕМ ЗАЩИТНЫХ ВАКУУМНО-ДУГОВЫХ ПОКРЫТИЙCONTROL METHODS FOR STRUCTURAL STATE OF PROTECTIVE VACUUM-ARC COATINGSЛатушкинаС. Д.LatushkinaS. D.sat@bntu.byЖижченкоА. Г.ZhizhchenkoA. G.sat@bntu.byГапановичО. И.GapanovichO. I.

Аспирант

sat@bntu.byПискуноваО. Ю.PiskunovaO. Yu.

Аспирант

sat@bntu.byФизико-технический институт НАН БеларусиБеларусьPhysical-Engineering Institute of the NAS of BelarusBelarusБелорусский государственный технологический университетБеларусьBelarusian State Technological UniversityBelarus201325082013042831Copyright © Латушкина С.Д., Жижченко А.Г., Гапанович О.И., Пискунова О.Ю., 20132013Латушкина С.Д., Жижченко А.Г., Гапанович О.И., Пискунова О.Ю.Latushkina S.D., Zhizhchenko A.G., Gapanovich O.I., Piskunova O.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/243

Исследованы два способа формирования защитных наноструктурных вакуумных покрытий с использованием сепарированных плазменных потоков. Разработан сравнительно простой в технологическом исполнении способ управления размерами кристаллитов в направлении роста покрытия, основанный на осаждении индивидуальных тонких слоев тугоплавких соединений переходных металлов из сепарированных плазменных потоков и периодической бомбардировкой сформированных конденсатов потоком ионов. Проведенные рентгеноструктурные исследования показали, что применение данного способа позволило как снизить размер областей когерентного рассеяния до 10–15 нм, так и обеспечить повышение микротвердости и коррозионной стойкости сформированных покрытий. Методом вакуумно-дугового осаждения из сепарированных плазменных потоков получены нанокристаллические покрытия Ti–Cr–N c размером кристаллитов 10–20 нм. Установлено, что целенаправленное легирование улучшает эксплуатационные свойства покрытий, что позволяет использовать их в качестве защитных слоев, осажденных на рабочие поверхности режущих инструментов.

The paper has investigated two methods pertaining to formation of  protective nano-structural vacuum coatings while using separated plasma flows. A comparatively technologically simple control method for crystallite size in the direction of coating growth has been developed in the paper. The method is based on the deposition of individual thin layers of high-melting  compounds of transition metals from separated plasma flows and periodical  bombardment of condensates formed by an ion flow. The executed X-ray diffraction analysis has shown that an application of the given method  makes it possible to reduce size of a coherent-scattering area up to 10–15 nm and ensure an increase of micro-hardness and corrosion resistance of the deposited coatings. Nano-crystalline Ti–Cr–N coatings with crystallite size of 10–20 nm have been obtained while applying a vacuum-arc deposition technique from  separated plasma flows. The paper demonstrates that purposeful alloying improves operational coating properties that allows to use the coatings  as protective layers which are deposited on the working surfaces of cutting tools.

ReferencesBoxman, R. L. Vacuum arc deposition: early history and recent developments / R. L. Boxman // Proc. of the XIX-th ISDEIV. – 2000. – P. 1–8.Boxman, R. L. Vacuum arc deposition: early history and recent developments / R. L. Boxman // Proc. of the XIX-th ISDEIV. – 2000. – P. 1–8.Deposition of (Ti,Al)N films by filtered cathodic vacuum arc / Y. H. Cheng [et al.] // Thin Solid Films. – 2000. – Vol. 379. – Р. 76–82.Deposition of (Ti,Al)N films by filtered cathodic vacuum arc / Y. H. Cheng [et al.] // Thin Solid Films. – 2000. – Vol. 379. – Р. 76–82.Латушкина, С. Д. Формирование защитных ваку-умно-плазменных покрытий с градиентной структурой / С. Д. Латушкина, А. Г. Жижченко // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: мате-риалы XII Междунар. науч.-практ. конф. – Санкт-Петербург, 2010. – С. 272–277.Латушкина, С. Д. Формирование защитных ваку-умно-плазменных покрытий с градиентной структурой / С. Д. Латушкина, А. Г. Жижченко // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: мате-риалы XII Междунар. науч.-практ. конф. – Санкт-Петербург, 2010. – С. 272–277.Соотношение Холла – Петча в нано- и микрокри-сталлических металлах, полученных методом интенсивного пластического деформирования / А. В. Нохрин [и др.] // Физика границ зерен в металлах, сплавах и керамиках. Вестник Нижегородского университета имени Н. И. Лобачевского. – 2010. – № 5 (2). – С. 142–146.Соотношение Холла – Петча в нано- и микрокри-сталлических металлах, полученных методом интенсивного пластического деформирования / А. В. Нохрин [и др.] // Физика границ зерен в металлах, сплавах и керамиках. Вестник Нижегородского университета имени Н. И. Лобачевского. – 2010. – № 5 (2). – С. 142–146.Способ нанесения многослойного коррозионностойкого покрытия : пат. Респ. Беларусь № 10204 / А. К. Вершина [и др.]. − 2008.Способ нанесения многослойного коррозионностойкого покрытия : пат. Респ. Беларусь № 10204 / А. К. Вершина [и др.]. − 2008.Hasegawa, H. Effects of second metal contents on mi-crostructure and micro-hardness of ternary nitride films syn-thesized by cathodic arc method / H. Hasegawa, T. Suzuki // Surf. Coat. Technol. – 2004. – Vol. 188−189. – P. 234−240.Hasegawa, H. Effects of second metal contents on mi-crostructure and micro-hardness of ternary nitride films syn-thesized by cathodic arc method / H. Hasegawa, T. Suzuki // Surf. Coat. Technol. – 2004. – Vol. 188−189. – P. 234−240.Нанокомпозитные защитные покрытия, осаждаемые из потоков сепарированной плазмы / Д. В. Куис [и др.] // Литье и металлургия. – 2011. – № 3. – С. 33–36.Нанокомпозитные защитные покрытия, осаждаемые из потоков сепарированной плазмы / Д. В. Куис [и др.] // Литье и металлургия. – 2011. – № 3. – С. 33–36.Григорьев, С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента / С. Н. Григорьев. – М. : Машиностроение, 2009. – 368 с.Григорьев, С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента / С. Н. Григорьев. – М. : Машиностроение, 2009. – 368 с.Структура и твердость T–N и Ti–S–N покрытий, осажденных из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы / В. А. Васильев [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. – 2009. – № 2. – С. 173–180.Структура и твердость T–N и Ti–S–N покрытий, осажденных из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы / В. А. Васильев [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. – 2009. – № 2. – С. 173–180.Слоистые Ti–Cr–N покрытия, получаемые методом вакуумно-дугового осаждения / Ю. В. Кунченко [и др.] // ВАНТ. Сер. Физ. рад. поврежд. и рад. материало-вед. – 2007. – № 2 (90). – С. 203–214.Слоистые Ti–Cr–N покрытия, получаемые методом вакуумно-дугового осаждения / Ю. В. Кунченко [и др.] // ВАНТ. Сер. Физ. рад. поврежд. и рад. материало-вед. – 2007. – № 2 (90). – С. 203–214.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.