Реферат: Физические свойства вакуумно-плазменных покрытий для режущего инструмента
Оксиды. Оксиды обладают твердостью, сравнимой с твердостью нитридов. Так например, твердость TiN равна 20.5 ГПа, а твердость Al2 O3 – 19.9 ГПа. Между тем, по коррозийным свойствам оксиды превосходят нитриды. Хрупкость оксидов сравнима с хрупкостью карбидов.
6.2.2. Характеристики одноэлементных, однослойных покрытий.
Характеристики однослойных покрытий, создаваемых на основе вышеуказанных соединений, зависят не только от физико-химических свойств данных соединений, но также и от ряда других факторов, к которым относятся: однородность покрытия, его пористость, толщина, метод нанесения на рабочую поверхность. Последний из факторов играет наиболее значимую роль, определяя предшествующие ему факторы (табл.1,2) [3].
Таблица 1
Твердость некоторых карбидовых покрытий, полученных различными способами.
| Соединение | Метод | Микротвердость, кгс/мм2 |
|
TiC |
МТИ |
2500-3000 3000-5500 |
| РИБ | 2400 | |
|
ХОП |
3350-3600 4500 | |
|
Cr7 C3 | МТИ | 2200 |
| ХОП | 1900-2200 |
Таблица 2
Твердость некоторых нитридных покрытий, полученных осаждением из паровой и газовой фазы.
| Соединение | Метод | Микротвердость, кгс/мм2 |
|
TiN | МТИ | 1900-2800 |
|
РИБ |
1400-4000 1900 | |
| ХОП | 1900-2400 | |
| CrN | РИБ | 3500 |
Если рассматривать МТИ, то микроструктура покрытий, получаемых этим методом (Al2 O3 , TiC, ZrCи др.) непосредственно зависит от температуры конденсации. При температуре менее 600-700 о С структура состоит из мелкозернистых волокон диаметром ~ 10 нм, разделенных тонкой сеткой пор шириной ~ 1 нм. При 700-1000 о С величина зерна достигает в диаметре 1 мкм [3].
Твердость покрытия зависит от парциального давления реактивного газа, температуры подложки и потенциала на подложке. Так например, твердость TiC достигает 3000 кгс/мм2 при парциальном давлении реактивного газа ~ (1.1¸1.3)×10-3 мм рт. ст., температуре подложки 650 о С и потенциале на подложке 0¸50 В.
 |
?? ???.5 ???????? ??????? ???????????? ???????? ????? ? ?????????? ?? ???????? ?? ?????????????? ???????? ?? TiN? CrN, ?????????? ?????????? ? ??????? ? ????? ??????? [3].
Если рассматривать метод РИБ, то в [3] отмечается, что в зависимости от параметров процесса при магнетронном распылении покрытие TiNx (x меняется от 1 до 0.6) может иметь микротвердость от 1400 до 4000 кгс/мм2 (при температуре подложки 300-330 о С).
Зависимость микротвердости TiN от парциального давления азота так же, как и при МТИ, имеет явно выраженный максимум (рис.6).
 |
Давление реакционного газа непосредственное влияние оказывает и на микротвердость однослойных покрытий типа MNx и MC в процессе их формирования. Из Рис.7 видно, что с увеличением давления реакционного газа, микротвердость покрытий возрастает, так как поступление большего объема реактивного газа способствует более полному протеканию плазмохимических реакций. Но при дальнейшем увеличении давления микротвердость покрытия снижается, что обусловлено образованием покрытий, имеющих в своем составе повышенную концентрацию химических элементов реакционного газа, приводящих к дефектности структуры и снижению микротвердости [6].
На рис.8 показано влияние давления аргона, в процессе ионного осаждения, на однородность однослойного покрытия (соотношение между толщиной покрытия на передней и задней поверхностях подложки) [3].
Зависимость свойств покрытия от условий его получения можно продемонстрировать и на наибольшее распространенном в качестве
однослойного карбидного покрытия - TiC. На рис.9 приведены данные по
 |  |
износостойкости хромистой стали и покрытий TiC (покрытие получено вакуумно-дуговым методом), нанесенных при давлениях С2 Н2 – 0.17 Па (TiC 1) и 0.27 Па (TiC 2) при напряжении на подложке 200 В [9].
Величина К есть удельная скорость изнашивания покрытия,