Please use this identifier to cite or link to this item: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/66038
Title: Structure and Properties of Vacuum-arc Coatings of Chromium and Its Nitrides Obtained under the Action of Constant and Pulse High-voltage Bias Potential
Other Titles: Структура і властивості вакуумно-дугових покриттів хрому і його нітридів, отриманих в умовах дії постійного і імпульсного високовольтного потенціалів зсуву
Структура и свойства вакуумно дуговых покрытий хрома и его нитридов, полученных в условиях действия постоянного и импульсного высоковольтного потенциалов смещения
Authors: Sobol, O.V.
Postelnyk, А.А.
Mygushchenko, R.P.
Ubeidulla, F. Al-Qawabeha
Taha, A. Tabaza
Safwan, M. Al-Qawabah
Gorban, V.F.
Stolbovoy, V.A.
Keywords: Vacuum arc
Вакуумна дуга
Вакуумная дуга
Cr
CrN
Pressure
Тиск
Давление
Bias potential
Потенціал зсуву
Потенциал смещения
Pulse potential
Імпульсний високовольтний потенціал
Импульсный высоковольтный потенциал
Phase composition
Фазовий склад
Фазовый состав
Structure
Структура
Hardness
Твердість
Твердость
Friction coefficient
Коефіцієнт тертя
Коэффициент трения
Issue Year: 2017
Publisher: Sumy State University
Citation: Structure and Properties of Vacuum-arc Coatings of Chromium and Its Nitrides Obtained under the Action of Constant and Pulse High-voltage Bias Potential [Текст] / O.V. Sobol, А.А. Postelnyk, R.P. Mygushchenko [et al.] // Журнал нано- та електронної фізики. – 2017. – Т.9, № 6. – 06024. – DOI: 10.21272/jnep.9(6).06024.
Abstract: To reveal the regularities of structural engineering of vacuum-arc coatings based on chromium and its nitrides, the influence of the main physicotechnological factors (the pressure of the nitrogen atmosphere and the bias potential) in the formation of coatings was studied. It was discovered that during the deposition of chromium coatings the formation of the texture axis [100], as well as the macrodeformation of compression is happening. The supply of a high-voltage negative pulse potential to the substrate increases the mobility of the deposited atoms and leads to relaxation of the compression deformation. As the pressure increases from 2∙10 – 5 Torr to 4.8∙10 – 3 Torr, the phase composition of the coatings changes: Cr (JCPDS 06- 0694) → Cr2N(JCPDS 35-0803) → CrN(JCPDS 11-0065). The supply of high-voltage pulses leads to the formation of a texture of crystallites with parallel growth surfaces planes having d ≈ 0.14 nm. The structure obtained by pulsed high-voltage action makes it possible to increase the hardness of the coating to 32 GPa and reduce the friction coefficient to 0.32 in the "chromium nitride-steel" system and to 0.11 in the "chromium nitride-diamond" system. The results obtained are explained from the viewpoint of increasing the mobility of atoms and the formation of cascades of displacements when using an additional high-voltage potential in the pulse form during the deposition of chromium-based coatings.
Для виявлення закономірностей структурної інженерії вакуумно-дугових покриттів на основі хрому та його нітридів досліджено вплив основних фізико-технологічних факторів (тиск азотної атмосфери і потенціал зсуву) при формуванні покриттів. Встановлено, що при осадженні покриттів хрому відбувається формування: осі текстури [100], а також макродеформацій стиснення. Подача високовольтного негативного імпульсного потенціалу на підкладку підвищує рухливість атомів, що осаджуються і призводить до релаксації деформації стиснення. Зі збільшенням тиску від 2∙10– 5 Торр до 4,8∙10 – 3 Торр фазовий склад покриттів змінюється: Cr (JCPDS 06-0694) → Cr2N (JCPDS 35-0803) → CrN (JCPDS 11-0065). Подача високовольтних імпульсів призводить до формування текстури кристаллитов з паралельними поверхні зростання площинами які мають d ≈ 0.14 нм. Одержана при імпульсному високовольтному впливі структура дозволяє підвищити твердість покриття до 32 ГПа і знизити коефіцієнт тертя до 0.32 в системі «нітрид хрому – сталь» і до 0.11 в системі «нітрид хрому – алмаз». Одержані результати пояснені з позиції підвищення рухливості атомів і утворення каскадів зміщення при використанні в процесі осадження покриттів на основі хрому додаткового високовольтного потенціалу в імпульсної формі.
Для установления закономерностей структурной инженерии вакуумно-дуговых покрытий на ос- нове хрома и его нитридов изучено влияние основных физико-технологических факторов (давление азотной атмосферы и потенциал смещения) при формировании покрытий. Установлено, что при оса- ждении покрытий хрома происходит формирование оси текстуры [100], а также макродеформации сжатия. Подача высоковольтного отрицательного импульсного потенциала на подложку повышает подвижность осаждаемых атомов и приводит к релаксации деформации сжатия. С увеличением дав- ления от 2∙10 – 5 Торр до 4,8∙10 – 3 Торр фазовый состав покрытий изменяется: Cr (JCPDS 06-0694) → Cr2N(JCPDS 35-0803) → CrN(JCPDS 11-0065). Подача высоковольтных импульсов приводит к форми- рованию текстуры кристаллитов с параллельными поверхности роста плоскостями имеющими d ≈ 0.14 нм. Полученная при импульсном высоковольтном воздействии структура позволяет повысить твердость покрытия до 32 ГПа и понизить коэффициент трения до 0.32 в системе «нитрид хрома – сталь» и до 0.11 в системе «нитрид хрома – алмаз». Полученные результаты объяснены с позиции повышения подвижности атомов и образования каскадов смещений при использовании в процессе осаждения покрытий на основе хрома дополни- тельного высоковольтного потенциала в импульсной форме.
URI: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/66038
Type: Article
Appears in Collections:Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views
Other6
Germany1
France1
United States3
Downloads
Other7
China2
Germany1
Ukraine2


Files in This Item:
File Description SizeFormatDownloads 
JNEP_06024_5.pdf613.66 kBAdobe PDF12Download


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.