ВВЕДЕНИЕ 4
РАЗДЕЛ 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Наноразмерные углеродные покрытия. Структура, свойства, применение 6
1.2 Влияние легирования на свойства наноразмерных углеродныхпокрытий . 8
1.3 Импульсный вакуумно-дуговой методполучения покрытий 13
1.4 Внутренние напряжения в тонких покрытиях 15
1.5 Влияние отжига на свойства тонких покрытий 18
1.6 Постановка задачи исследования 21
РАЗДЕЛ 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 23
2.1. Методики исследования структуры и свойств наноразмерных углеродных покрытий 23
2.1.1 Получение тестовых образцов 23
2.1.2 Методика отжига покрытий 24
2.1.3 Методика определения структуры покрытий 25
2.1.4 Методика определения морфологии поверхности покрытий 25
2.1.5 Методика определения электросопротивления покрытий 25
2.1.6 Методика определения шероховатости поверхности покрытий 26
2.1.7. Методика определения величины внутренних напряжений в наноразмерных углеродных покрытиях. Лазерно-оптический метод измерения радиуса кривизны прогиба системы «покрытие - подложка» 26
2.1.8 Методика определения трещиностойкости покрытий 28
РАЗДЕЛ 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 30
3.1 Результаты исследования структуры покрытий 30
3.2 Результаты исследования морфологии поверхности 30
3.3 Результаты исследования величины электросопротивления покрытий ... 31
3.4 Результаты исследования шероховатости поверхности покрытий 31
3.5 Результаты исследования трещиностойкости покрытий 32
3.6 Результаты исследования величины внутренних напряжений в покрытиях 32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 35
Наноразмерныеуглеродные покрытия пользуются популярностью в различных отраслях промышленности. По своей твердости они лишь немного уступают алмазу и обладают схожими с ним уникальными механическими, трибологическими и электрическими свойствами,что делает подобные покрытияперспективным материалом для использованияв таких отраслях как металлообработка, аэрокосмическая промышленность, медицина, микромеханика и т.д.
Главным недостатком всех углеродных покрытий являются аномально высокие внутренние напряжения, которые возникают в результате осаждения покрытия на подложку. Величина их может быть 10 ГПа и более.Высокие внутренние напряжения могут привести к изгибу подложки, а также их растрескиванию и отслаиванию покрытия от подложки. Одним из часто применяемых способов снижения внутренних напряжений является отжиг системы «покрытие-подложка», который может их частично снижать или полностью устранять. Однако важно учитывать, что при отжиге в атмосфере воздуха термостойкость алмазоподобных покрытий не превышает350 - 400 °С, что связывают с его окислением.Окисление происходит в определенных местах и приводит к уменьшению толщины покрытия.
Легируя углеродные покрытия можно влиять на их свойства, что значительно расширяет сферы использования такого типа покрытия. В данной работе объектом исследования являютсянаноразмерные углеродные покрытия легированные вольфрамом. Основной целью легирования является повышение термостойкости покрытия. Покрытия такого типа часто используются в металообработке алюминиевых сплавов. Они обладают прекрасной износостойкостью даже при высоких температурах.
Покрытияосаждались с использованием импульсного вакуумно-дугового метода. Одной из положительных особенностейимпульсного вакуумно-дугового метода является получение плазмы большой плотности, а также возможность контролировать температурный режим на подложке, что также способствует уменьшению величины внутренних напряжений.
Целью данной работы является исследования влияние отжига на величину внутренних напряжений в наноразмерных углеродных покрытиях.
1. После отжига наноразмерных углеродных покрытий покрытий легированных вольфрамом при температуре 450°C графитизации не
происходит.
2. Отжиг уменьшает количество макрочастицна поверхности покрытия, что связано с их испарением.
3. Электросопротивление постепенно увеличивается с увеличением температуры отжига, что связано с испарением макрочастиц не алмазоподобной фазы.
4. Шероховатость поверхности имеет параболическую зависимость с минимумомзначения при отжиге на 250 °C, что связано с испарением макрочастиц с поверхности покрытия.
5. Трещиностойкость уменьшается постепенно с увеличением температуры отжига. Этот эффект мы связываем с уменьшением величины внутренних напряжений сжатия.
6. С увеличением температуры отжига, величина внутренних напряжений уменьшается, что связано с уменьшением дефектности покрытия.
7. Оптимальная температура отжига наноразмерных алмазоподобных покрытий легированных вольфрамом составляет 250 °C.
