Production, Structure and Properties of Coatings Based on Al2O3 Obtained by Magnetron Method

Abstract

Нанесення покриттів Al2O3 та багатошарових покриттів Al2O3/ZrO2 здійснювали магнетронним методом шляхом розпилення відповідних металевих мішеней в середовищі суміші газів кисню та аргону. Мікроструктура поперечних зрізів, визначення товщини і елементний склад отриманих покриттів досліджували методом трансмісійної та растрової електронної мікроскопії. Морфологія поверхні зразків покриттів Al2O3 вивчалася методом скануючої зондової мікроскопії. Показано, що сформовані покриття як Al2O3, так і багатошарове покриття Al2O3/ZrO2 мають стовпчасту структуру з орієнтацією стовпців перпендикулярно поверхні. Стовпчаста структура багатошарових покриттів не порушується при переході від шару до шару. Поверхня покриттів складається з глобул діаметром близько 20 нм. Методом імпедансної спектрометрії встановлено, що покриття Al2O3 має діелектричні властивості. Таким чином, було показано, що магнетронним методом можна наносити якісні багатошарові діелектричні покриття, які можуть бути використані в якості термобар’єрних покриттів для захисту лопаток високотемпературних щабель турбін авіаційних двигунів.

Al2O3 and Al2O3/ZrO2 multilayer coatings were deposited by the magnetron method by sputtering the corresponding metal targets in a mixture of oxygen and argon gases. The microstructure of the cross sections to determine the thickness and elemental composition of the obtained coatings was studied by transmission and scanning electron microscopy. The surface morphology of Al2O3 coating samples was studied by scanning probe microscopy. It is shown that the formed Al2O3 coating and the Al2O3/ZrO2 multilayer coating have a columnar structure with the columns oriented perpendicular to the surface. The columnar structure of multilayer coatings is not violated during the transition from layer to layer. The coating surface consists of globules with a diameter of about 20 nm. It was found that the Al2O3 coating has dielectric properties using the method of impedance spectrometry. Thus, it was shown that the magnetron method can be used to apply high-quality multilayer dielectric coatings, which can be used as thermal barrier coatings to protect the blades of high-temperature stages of aircraft engine turbines.