Методом рентгенофазового анализа установлено, что легирование никеля кобальтом (до 30 ат.%) ведет к образованию твердого раствора кобальта в никеле с гранецентрированной кубической решеткой (ГЦК). Параметр решетки сплава возрастает до 3,526 Å по сравнению с параметром решетки никеля (а =3,524 Å), что обусловлено большим размером атомов кобальта (r_Со = 1.25 Å, r_Ni = 1.24 Å). Включение 3 ат.% бора приводит к уменьшению параметра решетки до 3,519 Å. Уменьшение периода кристаллической решетки может быть связано с замещением атомов металла в центрах граней решетки, имеющих больший атомный радиус на атомы бора с меньшим атомным радиусом (r_В = 0,97 Å), а также с межатомным взаимодействием бора и никеля (или кобальта) в сплаве. Увеличение количества бора в покрытии до 8 ат.% приводит к дальнейшему уменьшению параметра кристаллической решетки (до а =3,511 Å) и размеров областей когерентного рассеяния (ОКР) (табл.1). Расчет параметра кристаллической решетки сплава Ni-Co-B (8 ат.% бора), проведенный в предположении замещения атомов сплава Ni-Co атомами бора дает существенно более низкие значения а , чем регистрируемые в эксперименте (а _расч = 3,466 Å). Поскольку известно, что атомы бора из-за небольших размеров могут занимать октаэдрические пустоты в ГЦК решетке Ni, то можно полагать, что поликристаллические покрытия Ni-Со-B представляют собой твердый раствор бора в ГЦК решетке Ni смешанного замещенно-внедренного типа. Прогрев покрытий Ni-Co и Ni-Co-В на воздухе при Т=850⁰ С в течении 2 часов приводит к рекристаллизации никеля, увеличению размеров ОКР, изменению химического и фазового составов сплавов. После термопрогрева поверхностные слои покрытий, согласно данным оже-спектроскопии, обогащаются кобальтом, возможно, из-за менее устойчивого положения атомов кобальта в кристаллической решетке никеля, и бором. После прогрева сплава Ni-Coосновной фазой остается никель кристаллический с размерами ОКР 60-70 нм, и появляются фазы оксидов NiO, NiCoO₂ и Co₃ O₄ , общая доля которых достигает ~30 % (табл.1). С увеличением содержания бора доля окисленных состояний никеля и кобальта в термообработанных покрытиях уменьшается до 2-3 % (6-8 ат.% бора), и появляется новая фаза бората кобальта Co₃ (BO₃ )₂ (табл. 1). В рентгеноаморфных покрытиях (20 ат.% бора) фазы оксидов никеля и кобальта отсутствуют, а доля бората кобальта увеличивается до 25 %. На поверхности покрытий формируется стеклоподобная равномерная пленка бората кобальта. Размеры ОКР покрытий Ni-Co-B, независимо от количества соосажденного бора, после термообработки остаются меньшими по сравнению с размерами ОКР покрытий сплава без бора (табл. 1).

Таблица 1. Структура, химический и фазовый состав покрытий никель-кобальт и никель-кобальт-бор до и после прогрева

№ образца	Химический состав покрытий, ат.%			Структура и фазовый состав покрытий
				До прогрева		После прогрева
				Параметр решетки, а, Å	ОКР, нм	Доля Ni-ГЦК %	ОКР, нм	Содержание оксидных соединений никеля и кобальта (%)
	Ni	Co	B
1	70	30	-	3,526	30-40	70	60-70	NiO (12), Co3 O4 (15), NiCoO2 (3)
2	74	23	3	3,519	12-15	80	20-30	{NiO, Co3 O4 , NiCoO2 } (20)
3	75	19	6	3,519	10-12	83	20-30	Co3 (BO3 )2 (14-15), {NiO, NiCoO2 } (2-3)
4	76	16	8	3,511	8-10
5	65	15	20	Рентгеноаморфная		75	20-30	Co3 (BO3 )2 (25)

Данные по твердости и весовому износу поликристаллических и аморфных покрытий Ni-Co и Ni-Co-B приведены в таблице 2, из которой следует, что при увеличении содержания бора твердость покрытий гомогенного состава увеличивается. Наблюдаемое уменьшение твердости при содержании бора 8 ат.% в покрытиях Ni-Co-B обусловлено появлением аморфной составляющей и образованием покрытий гетерогенного состава. Наиболее высокими значениями твердости характеризуются рентгеноаморфные покрытия. Прогрев покрытий Ni-Co и Ni-Co-B при 300 ^о С в течение часа приводит к росту твердости до 6000 МПа в отсутствие бора и до 7500-12000 МПа в его присутствии. Таким образом, твердость прогретых покрытий соответствует значениям твердости хромового покрытия (8500-11000 МПа) [5]. Рост твердости покрытий при прогреве обусловлен образованием фазы борида никеля (Ni₃ B) [1], а также упорядочением структуры сплава.

Результаты триботехнических испытаний показали, что введение бора и увеличение его концентрации приводит к существенному повышению износостойкости покрытий. Стабильные низкие значения весового износа регистрируются при содержании бора, предшествующем началу аморфизации покрытия. Рентгеноаморфные покрытия характеризуются нестабильным поведением при трении и сравнительно большим разбросом данных (табл. 2).

Таблица 2. Влияние бора на твердость и износостойкость покрытий Ni-Co-B

Покрытие	Количество бора, ат.%	Твердость свежеосажденных Hm , МПа	Весовой износ Iq , (мг/м)×102	Твердость после прогрева Hm , МПа
Ni-Co	–	3100	71,5	6000
Ni-Co-B	3	5100	7,3	7500
Ni-Co-B	6	8300	0,5	10300
Ni-Co-B	8	7100	1,5	11500
Ni-Co-B	20	8600	0,4-05	12000

Результаты и их обсуждение

Методом Оже- электронной спектроскопии обнаружено равномерное распределение основных элементов в покрытиях при всех режимах осаждения. Опорное напряжение оказывает сильное влияние на состав формируемых покрытий. При низких опорных напряжениях (менее 120 В) концентрация хрома превышает значение для титана. С ростом опорного напряжения концентрация титана увеличивается (табл. 1). При этом концентрация азота во всех случаях остается постоянной и составляет ~ 50 ат.%.