Исследование влияния состава остаточных газов на твердость, адгезионные свойства и элементный состав покрытий SiC-AlN, нанесенных методом магнетронного распыления

Abstract

Методом шликерного литья из чистых порошков микронного размера SiC и AlN в молярном соотно-шении 1:1 была изготовлена мишень SiC-AlN для последующего магнетронного распыления в виде диска диаметром 100 мм. Общее количество добавок, активирующих спекание и получение малопори-стого материала в композите SiC-AlN не превышало 1 %. Методом магнетронного распыления компо-зитной мишени были получены покрытия на поверхности нержавеющей стали и монокристалличе-ского кремния. Представлены результаты исследования влияния соотношения газов рабочей атмо-сферы аргон-азот, на структуру, состав, механические и адгезионные свойства полученных покрытий. Были изготовлены 2 серии образцов при следующих параметрах: 100%Ar, 44,4% Ar + 55,6% N. Тол-щина полученных покрытий составила порядка 1,5 мкм. Твердость покрытий определялось из анали-за кривых нагрузка-перемещение полученных с помощью ультрамикротвердомера фирмы SHIMADZU. Для покрытий, нанесѐнных в атмосфере аргона, микротвердость составила около 3320 HV, для покрытий, нанесенных в атмосфере Ar+N – 1600 HV. Также было обнаружено, что до-бавление азота в атмосферу камеры снижает адгезионную прочность покрытий примерно в 1.5 раза.

By means of slip castings from the pure micron-sized powders of SiC and AlN in a molar ratio of 1:1, a SiC-AlN target was produced for subsequent magnetron sputtering in the form of a disk with a diameter of 100 mm. The total number of additives activating the sintering and obtaining a low-porous material in the SiC-AlN composite did not exceed 1 %. The coatings on the surface of stainless steel and monocrystalline silicon were obtained my means of magnetron sputtering of the composite target. The results of the inves-tigation of the effect of argon-nitrogen ration environment on the structure, composition, mechanical and adhesive properties of the coatings are presented. Two series of samples were manufactured with the fol-lowing parameters: 100 %Ar, 44,4 % Ar + 55,6 % N. The thickness of the coatings obtained was about 1.5 mkm. The hardness of the coatings was determined from the analysis of the load-displacement curves obtained with the help of an ultramicro-hardness by SHIMADZU company tester. For coatings deposited in an argon atmosphere, the microhardness was about 3320 HV, and for the coatings deposited in an Ar + N atmosphere was – 1600 HV. It was also found that the injection of nitrogen to the experimental chamber reduces the adhesion strength of the coatings by the factor of 1.5 times.

Методом шликерного лиття з чистих порошків мікронного розміру SiC і AlN в молярному співвід-ношенні 1:1 була виготовлена мішень SiC-AlN для подальшого магнетронного розпилення у вигляді диска діаметром 100 мм. Загальна кількість добавок, що активують спікання і отримання матеріалу з низькою пористістю в композиті SiC-AlN не перевищувало 1 %. Методом магнетронного розпилення композитної мішені були отримані покриття на поверхні нержавіючої сталі і монокристалічного кре-мнію. Представлені результати дослідження впливу співвідношення газів робочої атмосфери аргон-азот, на структуру, склад, механічні та адгезійні властивості отриманих покриттів. Було виготовлено 2 серії зразків при наступних параметрах: 100 % Ar, 44,4 % Ar + 55,6 % N. Товщина отриманих пок-риттів склала близько 1,5 мкм. Твердість покриттів визначалося з аналізу кривих навантаження-переміщення отриманих за допомогою ультрамікротвердоміра фірми SHIMADZU. Для покриттів, на-несених в атмосфері аргону, мікротвердість склала близько 3320 HV, для покриттів, нанесених в ат-мосфері Ar + N – 1600 HV. Також було виявлено, що додавання азоту в атмосферу камери знижує ад-гезійну міцність покриттів приблизно в 1.5 рази.