Выпуски УФМ »  Том 6, выпуск 3

Покрытия на базе нитрида хрома. Опыт создания и исследования

А. Г. Гугля, И. М. Неклюдов

Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, ул. Академическая, 1, 61108 Харьков, Украина

Получена: 11.05.2005. Скачать: PDF

В обзоре систематизированы результаты исследований последних 25 лет в области получения и применения Cr–N-покрытий, создаваемых с помощью вакуумно-дуговых, магнетронных и ионно-стимулированных технологий. Проанализирована взаимосвязь между базовыми параметрами процессов, такими как давление рабочего газа, энергия ионов, степень ионизации, потенциал смещения и др., и структурно-фазовыми, механическими и трибологическими характеристиками покрытий. Выявлены характерные отличия в условиях получения покрытий CrN и Cr$_{2}$N. Проведено сравнение эксплуатационных свойств Ti–N- и Cr–N-покрытий.

Ключевые слова: покрытия Cr–N и Ti–N, вакуумно-дуговое испарение, магнетронное распыление, ионно-стимулированное осаждение.

PACS: 62.20.Qp, 68.55.Ln, 68.60.Bs, 81.15.Cd, 81.15.Ef, 81.15.Jj, 81.65.Lp

Citation: A. G. Gyglya and I. M. Neklyudov, Coatings on the Basis of Chromium Nitride. Experience of Design and Investigation, Usp. Fiz. Met., 6, No. 3: 197—232 (2005) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.06.03.197

Цитированная литература (102)  
  1. H. Gleiter, Nanostructured Materials, 6, No. 1–4: 3 (1995).
  2. Р. А. Андриевский, А. М. Гейзер, Физика металлов и металловедение, 88, № 1: 50 (1999).
  3. Р. А. Андриевский, А. М. Гейзер, Физика металлов и металловедение, 89, № 1: 91 (2000).
  4. J. J. Cuomo and S. M. Rossnagel, Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Res., B19/20: 963 (1987).
  5. D. M. Mattox, J. Vac. Sci. Technol., A7, No. 3: 1105 (1989).
  6. S. M. Rossnagel and J. J. Cuomo, Thin Solid Films, 171: 143 (1989).
  7. J. Musil, S. Kadlec, J. Vyskocil, and V. Poulek, Surf. & Coat. Tech., 39/40: 301 (1989).
  8. D. M. Mattox, Surf. & Coat. Tech., 133–134: 517 (2000).
  9. I. Petrov, P. B. Barna, L. Hultman, and J. E. Green, J. Vac. Sci. Technol., A21, No. 5: S117 (2003).
  10. O. Piot, C. Gautier, and J. Machet, Surf. & Coat. Tech., 94–95: 409 (1997).
  11. C. Nouveau, M. Djouadi, C. Deces-Petit, P. Beer, and M. Lambertin, Surf. & Coat. Tech., 142–144: 94 (2001).
  12. A. Ehiasarian, P. Hovsepian, L. Hultman, and U. Helmersson, Thin Solid Films, 457, No. 2: 270 (2004).
  13. P. Engel, G. Schwarz, and G. Wolf, Surf. & Coat. Tech., 112: 286 (1999).
  14. P. Mayrhofer, G. Tischler, and C. Mitterer, Surf. & Coat. Tech., 142–144: 78 (2001).
  15. M. Oden, J. Almer, G. Hakansson, and M. Olsson, Thin Solid Films, 377–378: 407 (2000).
  16. T. Takagi, Thin Solid Films, 92: 1 (1982).
  17. Z. Zhao, Z. Rek, S. Valisove, and J. Bilello, Surf. & Coat. Tech., 185, No. 2–3: 329 (2004).
  18. J. Seok, N. Jadeed, and R. Lin, Surf. & Coat. Tech., 138, No. 1: 14 (2001).
  19. M. Pakala and R. Lin, Surf. & Coat. Tech., 81, No. 2–3: 233 (1996).
  20. O. Knotek, W. Bosch, and M. Atzor, High Temperatures–High Pressures, 18: 435 (1986).
  21. K. Nam, M. Jung, and J. Ham, Surf. & Coat. Tech., 131, No. 1–3: 222 (2000).
  22. J.-N. Tu, J.-G. Duh, and S.-Y. Tsai, Surf. & Coat. Tech., 133–134: 181 (2000).
  23. A. P. Ehiasarian, W. Münz, L. Hultman, U. Helmersson, and I. Petrov, Surf. & Coat. Tech., 163–164: 267 (2003).
  24. G. K. Wolf, J. Vac. Sci. Technol., A10, No. 4: 1757 (1992).
  25. A. Ehrlich, M. Kühn, F. Richter, and W. Hoyer, Surf. & Coat. Tech., 76–77: 280 (1995).
  26. W. Ensinger and M. Kiuchi, Surf. & Coat. Tech., 94–95: 433 (1997).
  27. T. Hurkmans, D. Lewis, H. Paritong, J. Brooks, and W. Münz, Surf. & Coat. Tech., 114: 52 (1999).
  28. M. Čekada, P. Panjan, M. Maček, and P. Šmĭd, Surf. & Coat. Tech., 151–152: 31 (2002).
  29. F.-H. Lu and H.-Y. Chen, Thin Solid Films, 398–399: 368 (2001).
  30. K. Sugiyama, K. Hayashi, J. Sasaki, O. Ichiko, and Y. Hashiguchi, Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Res., B80/81: 1376 (1993).
  31. Z. Han, J. Tian, Q. Lai, X. Yu, and G. Li, Surf. & Coat. Tech., 162: 189 (2003).
  32. A. Barata, L. Cunha, and C. Moura, Thin Solid Films, 398–399: 501 (2001).
  33. M. Djouadi, C. Nouveau, P. Beer, and M. Lambertin, Surf. & Coat. Tech., 133–134: 478 (2000).
  34. J. Demaree, C. Fountzoulas, and J. Hirvonen, Surf. & Coat. Tech., 86–87: 309 (1996).
  35. T. Bin, Z. Xiaodong, H. Naisai, and H. Jiawen, Surf. & Coat. Tech., 131, No. 1–3: 391 (2000).
  36. S. Kumar, V. Raju, R. Shekhar et al., Thin Solid Films, 388, No. 1–2: 195 (2001).
  37. K. Volz, M. Kiuchi, and W. Ensinger, Surf. & Coat. Tech., 108–109: 303 (1998).
  38. W. Grant, C. Loomis, J. Moore, D. Olson, B. Mishra, and A. Perry, Surf. & Coat. Tech., 86–87: 788 (1996).
  39. M. Odén, J. Almer, and G. Hǻkansson, Surf. & Coat. Tech., 120–121: 272 (1999).
  40. M. Odén, C. Ericsson, G. Hǻkansson, and H. Lyungcrantz, Surf. & Coat. Tech., 114, No. 1: 39 (1999).
  41. H. Ichimura and I. Ando, Surf. & Coat. Tech., 145, No. 1–3: 88 (2001).
  42. S. Han, H.-Y. Chen, Z.-C. Chang et al., Thin Solid Films, 436, No. 2: 238 (2003).
  43. P. Hones, R. Sanjines, and F. Lévy, Surf. & Coat. Tech., 94–95, No. 1–3: 398 (1997).
  44. М. Г. Карпман, Г. П. Фетисов, Р. Х. Сайдахмедов, Г. С. Турбин, Физика и химия обработки материалов, № 5: 117 (1993).
  45. М. Г. Карпман, Г. П. Фетисов, Р. Х. Сайдахмедов, Г. С. Турбин, Физика и химия обработки материалов, № 3: 152 (1993).
  46. C. Weissmantel, Thin Solid Films, 92: 55 (1982).
  47. Б. Н. Барабанов, И. Г. Блинов, А. М. Дороднов, С. В. Дудова, Физика и химия обработки материалов, № 1: 44 (1987).
  48. С. Д. Гришин, Н. П. Козлов, Применение плазменных ускорителей в технике (Москва: Машиностроение: 1973).
  49. В. Г. Падалко, В. Т. Толок, Атомная энергетика, 44: 476 (1978).
  50. W. Ensinger, Rev. Sci. Instrum., 63, No. 11: 5217 (1992).
  51. Б. Келли, Радиационное повреждение твердых тел (Москва: Атомиздат: 1970).
  52. М. Томпсон, Дефекты и радиационные повреждения в металлах (Москва: Мир: 1971).
  53. W. Ensinger, Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Res., B127–128: 796 (1997).
  54. G. Bertrand, C. Savall, and C. Meunier, Surf. & Coat. Tech., 96: 323 (1997).
  55. Y. Fu, X. Zhu, B. Tang, X. Hu, J. He, K. Xu, and A. Batchelor, Wear, 217: 159 (1998).
  56. Л. ван Флек, Теоретическое и прикладное материаловедение (Москва: Атомиздат: 1975).
  57. А. Е. Барг, Н. В. Дубовицкая, Д. А. Дудко, Л. Н. Лариков, Металлофизика, 9, № 4: 118 (1987).
  58. Р. Л. Василенко, А. Г. Гугля, И. Г. Марченко, Ю. А. Марченко, И. М. Неклюдов, Физика и химия обработки материалов, № 6: 34 (2003).
  59. В. С. Коган, Ю. А. Семененко, А. В. Дерюгин, Физика и химия обработки материалов, № 4: 81 (1980).
  60. A. Guglya, M. Litvinenko, and R. Vasilenko, Proc. of 16 International Vacuum Congress (Venice, Italy: 2004).
  61. Ю. Ф. Комник, Физика металлических пленок (Москва: Атомиздат: 1979).
  62. А. И. Бублик, Б. Я. Пинес, Доклады АН СССР, LXXXVII, № 2: 215 (1952).
  63. C. Gautier, H. Moussaoui, F. Elstner, and J. Machet, Surf. & Coat. Tech., 86–87: 254 (1996).
  64. А. Я. Вовк, А. В. Филатов, Металлофиз. новейшие технол., 20, № 1: 17 (1998).
  65. Z. Zhao, S. Valisove, Z. Rek, and J. Bilello, J. of Applied Physics., 92, No. 12: 7183 (2002).
  66. S. Lucas, G. Terwagne, G. Sorensen, and H. Jensen, Material Science & Engineering, B2: 183 (1989).
  67. A. Guglya, I. Marchenko, D. Malykhin, and I. Neklyudov, Surf. & Coat. Tech., 163–164: 286 (2003).
  68. D. Brice, Ion Implantation Range and Energy Deposition Distribution (New York: IFI–Plenum: 1975), vol. 1.
  69. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой (Ред. Р. Бериш) (Москва: Мир: 1984).
  70. W. Ensinger, M. Kiuchi, and M. Satou, Surf. & Coat. Tech., 66: 313 (1994). Crossref
  71. M. Barth, W. Ensinger, A. Schroer, and C. Wolf, Low Temperature Generation of Hard Materials Coatings by Reactive Ion Beam-Assisted Deposition (Eds. T. Sudashan and D. Bhat) (Surface Modification Technologies III) (Warrendale, PA: The Mineral, Metals and Materials Society: 1990).
  72. T. Sato, K. Ohata, N. Asahi, Y. Ono, Y. Orf, I. Hashimoto, and K. Arimatsu, Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Res., B19/20: 644 (1987).
  73. H. Chen, P. Wu, C. Quaeyhaegens, K. Xu, L. Stals, J. He, and J. Celis, Wear, 253, No. 5–6: 527 (2002).
  74. P. Engel, G. Schwarz, and G. Wolf, Surf. & Coat. Tech., 98: 1002 (1998).
  75. P. Kringhøj, J. Bøttiger, J. Chevallier, E. Bienk, and K. Rätske, Surf. & Coat. Tech., 149, No. 1: 82 (2002).
  76. G. Wei, T. Scharf. J. Zhou, F. Huang, M. Weaver, and J. Barnard, Surf. & Coat. Tech., 146–147: 357 (2001).
  77. M. Gelfi, G. La Vecchia, N. Lecis, and S. Troglio, Surf. & Coat. Tech., 192, No. 2–3: 263 (2005).
  78. H. Ichimura and Y. Ishii, Surf. & Coat. Tech., 145, No. 1–3: 94 (2001).
  79. J. Lee, J. Duh, and J. Wang, Surf. & Coat. Tech., 168, No. 2–3: 223 (2003).
  80. W. Sproul, P. Rudnik, M.Graham, Surf. & Coat. Tech., 39/40: 355 (1989).
  81. A. G. Guglya, I. M. Neklyudov, V. А. Shkuropatenko, O. F. Vanzha, and V. D. Virich, Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 86, № 3: 169 (2005).
  82. B. Jönsson and S. Hogmark, Thin Solid Films, 114: 257 (1984).
  83. K. Lu, Mater. Sci. Eng., R16: 161 (1996).
  84. R. Andrievski, J. Mater. Sci. Technol., 4: 97 (1998).
  85. A. Chokshi, A. Rosen et al., Scripta Met., 23: 1679 (1989).
  86. A. Nasarov, Scripta Met., 34, No. 5: 697 (1996). Crossref
  87. Л. Палатник, М. Фукс, В. Косевич. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок (Москва: Наука: 1972).
  88. C. Nouveau, M. Djouadi, O. Banakh, R. Sanjinés, and F. Lévy, Thin Solid Films, 398–399: 490 (2001).
  89. J. Musil and J. Vlček, Surf. & Coat. Tech., 112: 162 (1999). Crossref
  90. L.-H. Tian, B. Tang, D.-X. Liu, X.-D. Zhu, and J.-W. He, Surf. & Coat. Tech., 191, No. 2–3: 149 (2005).
  91. В. Д. Вирич, А. Г. Гугля, Ю. А. Марченко, В. А. Шкуропатенко, Способ нанесения покрытий на изделия из металлов и сплавов (Деклараційний патент України на корисну модель. UA 3951 U від 15.12.2004 р.).
  92. S. Ohira, M. Iwaki, Material Science & Engineering, A116: 153 (1989).
  93. Л. Гладких, С. Малыхин, А. Пугачев, Е. Решетняк, Д. Глушкова, С. Дьяченко, Г. Ковтун, Металлофиз. новейшие технол., 25, № 6: 763 (2003).
  94. L. Cunha, M. Andritschky, K. Pischow, Z. Wang, A. Zarychta, A. Miranda, and A. Cunha, Surf. & Coat. Tech., 153, No. 2–3: 160 (2002).
  95. C. Nouveau, M. Djouadi, and C. Decés-Petit, Surf. & Coat. Tech., 174–175: 455 (2003).
  96. A. Kondo, T. Oogami, K. Sato, and Y. Tanaka, Surf. & Coat. Tech., 177–178: 238 (2004).
  97. R. Gåhlin, M. Bromark, P. Hedenqvist, S. Hogmark, and G. Håkansson, Surf. & Coat. Tech., 76–77: 174 (1995).
  98. C. Lin, Y. Li, J. Kilner, R. Chater, J. Li, A. Nejim, J. Zhang, and P. Hemment, Nucl. Instr. & Meth. In Phys. Res., B80/81: 323 (1993).
  99. J. Harper, J. Cuomo, and H. Kaufman, J. Vac. Sci. Tech., 21, No. 3: 737 (1982).
  100. G. Berg, C. Friedrich, E. Broszeit, and C. Berger, Surf. & Coat. Tech., 86–87: 184 (1996). Crossref
  101. M. Klingenberg, J. Arps, R. Wei, J. Demaree, J. Hirvonen, Surf. & Coat. Tech., 158–159: 164 (2002).
  102. В. Кунченко, А. Андреев, Ю. Кунченко, Г. Карамазов, Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 85, № 3: 87 (2004).

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»