Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces

Физикохимия поверхности и защита материалов

0044-18563034-6479

The Russian Academy of Sciences

695749

10.31857/S0044185625040107

НАНОРАЗМЕРНЫЕ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

Research Article

Структура и свойства покрытий Zr–Ti–B–C–N, полученных методом импульсного магнетронного напыления

Kiryukhantsev-Korneev

P. V.

Кирюханцев-Корнеев

Ф. В.

kiruhancev-korneev@yandex.ru

Chertova

A. D.

Чертова

А. Д.

Kasymova

V. M.

Касимова

В. М.

Zabelina

E. V.

Забелина

Е. В.

Levinshov

E. A.

Левашов

Е. А.

National University of Science and Technology MISISУниверситет науки и технологий МИСИС

15082025

614

VOL 61, NO4 (2025)

ТОМ 61, №4 (2025)

42343102112025

2025

Russian Academy of Sciences

Российская академия наук

https://bioethicsjournal.ru/0044-1856/article/view/695749

Покрытия Zr–Ti–B–C–N были получены методом реакционного импульсного магнетронного напыления при частотах 0, 50 и 350 кГц. Покрытия содержали высокую суммарную концентрацию неметаллических элементов в диапазоне 80–84 ат.% и обладали плотной малодефектной аморфной структурой. В покрытиях преобладали связи B–N, B–C и Zr–O. Твердость покрытий составила 8–9 ГПа, модуль упругости и упругое восстановление находилось в пределах 126–144 ГПа и 36–40% соответственно. Наименьший коэффициент трения ~0,15 имело покрытие, осажденное при частоте 350 Гц. Максимальный оптический коэффициент пропускания ~90% показало покрытие, полученное при 50 кГц, характеризующееся минимальной толщиной и повышенной концентрацией кислорода. Покрытия Zr–Ti–B–C–N оптимального состава превосходили по коэффициенту пропускания образцы сравнения Zr–B–N.

импульсное магнетронное напылениеаморфные покрытияZr–Ti–B–C–Nмеханические и трибологические характеристикиоптические свойства

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-13-00085).

Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sytchenko A.D., Kozlova N.S. et al. // Surface and Coatings Technology. 2022. V. 448. № 128849. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128849

Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sytchenko A.D., Kozlova N.S. et al. // Surface and Coatings Technology. 2023. V. 474. № 130042. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.130042

Sytchenko A.D., Kozlova N.S., Zabelina E.V. et al. // Surfaces and Interfaces. 2023. V. 37. № 102654. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.102654

Chertova A.D., Levanov A.V., Meshkov B.B. et al. // Powder Metallurgy аnd Functional Coatings. 2024. V. 18. № 5. P. 37–43. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2024-5-37–43

Houska J., Kohout J., Mares P. et al. // Thin Solid Films. 2015. V. 586. P. 22–27. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.04.023

Mareš P., Vlček J., Houška J. et al. // Thin Solid Films. 2019. V. 688. № 137334. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.05.053

Houška J., Kohout J., Vlček J. // Thin Solid Films. 2013. V. 542. P. 225–231. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2013.07.010

Luo Q.H., Lu Y.H. // Applied Surface Science. 2011. V. 258. № 3. P. 1021–1026. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.08.053

Holzschuh H. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2002. V. 20. № 2. P. 143–149. https://doi.org/10.1016/S0263-4368(02)00013-6

10.

Zhang M., Jiang J., Houška J. et al. // Acta Materialia. 2014. V. 77. P. 212–222. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.05.064

11.

Lin J., Mishra B., Moore J.J. et al. // Surface and Coatings Technology. 2008. V. 203. № 5–7. P. 588–593. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.06.083

12.

Übleis A., Mitterer C., Ebner R. // Surface and Coatings Technology. 1993. V. 60. № 1–3. P. 571–576. https://doi.org/10.1016/0257-8972(93)90155-H

13.

Movassagh-Alanagh F., Abdollah-Zadeh A., Zolbin M.A. et al. // Tribology International. 2023. V. 179. P. 108137. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.108137

14.

Holzschuh H. // Thin Solid Films. 2004. V. 469–470. P. 92–98. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.08.077

15.

Qiu L., Chen H., Zeng F. et al. // Surface and Coatings Technology. 2024. V. 480. № 130599. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130599

16.

Rebholz C., Leyland A., Larour P. et al. // Surface and Coatings Technology. 1999. V. 116–119. P. 648–653. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00260-1

17.

Wolfe D.E., Singh J., Narasimhan K. // Surface and Coatings Technology. 2003. V. 165. № 1. P. 8–25. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00666-7

18.

Gu Jian-D., Chen Pei-L. // Surface and Coatings Technology. 2006. V. 200. № 10. P. 3341–3346. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.07.049

19.

Braic M., Braic V., Balaceanu M. et al. // Materials Chemistry and Physics. 2011. V. 126. № 3. P. 818–825. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2010.12.036

20.

Neidhardt J., Czigány Z., Sartory B. et al. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2010. V. 28. № 1. P. 23–31. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2009.07.016

21.

Kelly P.J. // Vacuum. 2000. V. 56. № 3. P. 159–172. https://doi.org/10.1016/S0042-207X(99)00189-X

22.

Tan X.-Q., Liu J.-Y., Niu J.-R. et al. // Materials. 2018. V. 11. № 1953. https://doi.org/10.3390/ma11101953

23.

Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Shvindina N.V. et al. // Ceramics International. 2018. V. 44. № 7. P. 7637–7646. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.01.187

24.

Shtansky D.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N. et al. // Surface and Coatings Technology. 2007. V. 202. № 4–7. P. 861–865. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.05.064

25.

Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Chertova A.D., Chudarin F.I. et al. // Surface and Coatings Technology. 2024. V. 484. № 130797. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130797

26.

Iordanova I., Kelly P.J., Burova M. et al. // Thin Solid Films. 2012. V. 520. P. 5333–5339. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.03.097

27.

Audronis M., Kelly P.J., Leyland A. et al. // Thin Solid Films. 2006. V. 515. P. 1511–1516. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.04.026

28.

Richter N.A., Yang B., Barnard J.P. et al. // Applied Surface Science. 2023. V. 635. 157709. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.157709

29.

Potanin A.Yu., Zaitsev A.A., Pogozhev Yu.S. et al. // Ceramics International. 2024. V. 50(22,B). P. 47433–47444. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.09.094

30.

Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sytchenko A.D., Sviridova T.A. et al. // Surface and Coatings Technology. 2022. V. 442. P. 128141. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128141

31.

Kiryukhantsev-Korneev F.V. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014. V. 55. P. 494–504. https://doi.org/10.3103/S1067821214050137

32.

Chertova A.D., Sidorenko D.A., Levashov E.A. et al. // Vacuum. 2024. V. 227. № 113456. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2024.113456

33.

García J., Moreno M., Wan W. et al. // Crystals. 2021. V. 11. № 158. https://doi.org/10.3390/cryst11020158

34.

Ul-Hamid A. // J. Adv. Res. 2021. V. 29. P. 107–119. https://doi.org/10.1016/j.jare.2020.11.010

35.

Tanno Y., Azushima A. // Surface and Coatings Technology. 2009. V. 203. № 23. P. 3631–3637. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.05.043

36.

Kim Y.-S., Park H.-J., Kim Y.-S. et al. // Coatings. 2024. V. 14. № 144. https://doi.org/10.3390/coatings14010144

37.

Rogov A.V., Martynenko Y.V., Kapustin Y.V. et al. // Technical Physics. 2018. V. 63. P. 700–710. https://doi.org/10.1134/S1063784218050195

38.

Lu Y.H., Liu Z.-J., Shen Y.G. // Acta Materialia. 2006. V. 54. P. 2897–2905. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2006.02.027

39.

Heau C., Terrat J.P. // Surface and Coatings Technology. 1998. V. 108–109. P. 332–339. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(98)00621-5

40.

Nandee R., Chowdhury M.A., Hossain N. et al. // Results in Engineering. 2024. V. 21. № 101738. https://doi.org/10.1016/J.RINENG.2023.101738

41.

Pellegrinoa S., Trocellier P., Thomé L. et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 2019. V. 454. P. 61–67. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2019.02.012

42.

Wdowik U.D., Twardowska A., Rajchel B. // Advances in Condensed Matter Physics. 2017. V. 1. № 4207301. https://doi.org/10.1155/2017/4207301

43.

Rizzo A., Valerini D., Capodieci L. et al. // Applied Surface Science. 2018. V. 427. P. 994–1002 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.032

44.

Dreiling I., Haug A., Holzschuh H. et al. // Surface and Coatings Technology. 2009. V. 204. № 6–7. P. 1008–1012. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.05.029

45.

Lin J., Mishra B., Moore J.J. et al. // Surface and Coatings Technology. 2008. V. 203. № 5–7. P. 588–593. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.06.083

46.

Vlček J., Steidl P., Kohout J. et al. // Surface and Coatings Technology. 2013. V. 215. P. 186–191. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.08.084

47.

Singh K., Krishnamurthy N., Suri A.K. // Tribology International. 2012. V. 50. P. 16–25. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2011.12.023

48.

Abad M., Sánchez-López J., Brizuela M. et al. // Thin Solid Films. 2010. V. 518. № 19. P. 5546–5552. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2010.04.038

49.

Huang S., Zhao Q., Lin C. et al. // Materials Science and Engineering A. 2021. V. 818. № 141394. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141394

50.

Vanegas P.H.S., Calderon V.S., Alfonso O.J.E. et al. // Applied Surface Science. 2019. V. 481. P. 1249–1259. https://doi.org/10.1016/J.APSUSC.2019.03.128