Дослідження властивостей сталі 12Х18Н9Т після нанесення захисних нітридних покриттів

Abstract

В роботі проведено дослідження властивостей сталі 12Х18Н9Т після нанесення захисних нітридних покриттів методом магнетронного напилення. Проведені дослідження показали, що попередня іонна обробка сталевої підкладки істотно впливає на структуру і механічні властивості покриттів TiAlN. Бомбардування підкладки іонами Ti призводить до модифікації її поверхневого шару і формування на ній тонкої плівки Ti, яка трансформується в TiN після заповнення робочої камери азотом. Утворення даної плівки, а також істотне підвищення температури підкладки після її іонної обробки викликають збільшення дифузійної рухливості адатомів і сприяють епітаксійних росту стовпчастих зерен з прямими межами. Зміна характеру зростання призводить не тільки до зміни структури покриттів, але і до релаксації в них внутрішніх напружень. Це забезпечує підвищення твердості покриттів TiAlN в 1,3 рази в порівнянні з покриттями, нанесеними на необроблену підкладку.

The properties of steel 12X18H9T after application of protective nitride coatings by magnetron sputtering were investigated. The study results showed that the pre-ionic treatment of the steel substrate significantly affects the structure and mechanical properties of TiAlN coatings. The bombardment of the substrate with Ti ions leads to modifying its surface layer and forming a thin film of Ti, which is transformed into TiN after filling the working chamber with nitrogen. The formation of this film and a significant increase in the substrate's temperature after its ionic treatment cause an increase in the diffusion mobility of adatoms and promote epitaxial growth of columnar grains with straight boundaries. Changing the nature of growth leads to a change in the coatings' structure and the relaxation of their internal stresses. It provides an increase in the hardness of TiAlN coatings by 1.3 times compared to coatings applied to the untreated substrate.