Получение покрытий Ti-Al-Ta-N с улучшенными свойствами методом сильноточного импульсного магнетронного распыления

Сотрудниками лаборатории физики поверхностных явлений изучено влияние частоты импульсов тока разряда на структуру, механические и трибологические свойства покрытий на основе системы Ti-Al-Ta-N, полученных методом сильноточного импульсного магнетронного распыления (СИМР). Показано, что частота импульсов f является одним из ключевых параметров магнетронного разряда, который существенно влияет на энергию, передаваемую ионами покрытию, а, следовательно, на элементный состав, микроструктуру и физико-механические свойства покрытий. Установлено, что при f < 2 кГц в покрытиях Ti-Al-Ta-N формируется выраженная столбчатая структура, тогда как при f ≥ 2 кГц рост потока ионов, бомбардирующих растущее покрытие, способствует увеличению передаваемой ему энергии, приводя к образованию плотной микроструктуры без столбчатых зерен. Модификация микроструктуры обусловила повышение механических характеристик и износостойкости покрытий Ti-Al-Ta-N. Максимальные значения твердости и износостойкости были получены в покрытиях, нанесенных при частоте 5 кГц. Результаты исследования свидетельствуют о том, что короткоимпульсное СИМР с высокой частотой импульсов является перспективным методом получения покрытий на основе системы Ti-Al-Ta-N с улучшенной микроструктурой, механическими и трибологическими свойствами.

Поперечные сечения покрытий Ti-Al-Ta-N, нанесенных при частотах импульсов 0,5 (а) и 5 (б) кГц.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010.

Результаты исследования опубликованы в журнале «Vacuum» (Q1 Scopus в категории Surfaces, Coatings and Films): A.R. Shugurov, A.Yu Derbin, E.D. Kuzminov, Effect of the pulse frequency on the structure, mechanical and tribological properties of Ti-Al-Ta-N coatings deposited by HiPIMS. Vacuum. 2024, 230, 113636. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2024.113636.