книги / Многокомпонентные наноструктурированные покрытия на основе нитридов металлов III и IV групп периодической системы для упрочнения резьбовых соединений разработка, получение, исслед

вающей, инструментальной, ремонтной, химической и оборонной промышленности, технологическом машиностроении и авиастроении.

12. Применение двухкомпонентных TiN, ZrN слоев покрытий

имногослойных структур на их основе, получаемых в условиях ЭДИ, МР, ЭДИ+МР, приводит к повышению ФМС, ИАС, коррозионных, ударо-, тепло- и трещиностойких свойств ТИ и ПТ в технологическом машиностроении, в инструментальном и ремонтном производствах, авиастроении.

13.Детальное изучение процессов изнашивания ТИ и ПТ позволяет обоснованно проводить выбор составов МП и методов их формирования. Использование TiN, ZrN слоев покрытий и многослойных структур на их основе для упрочнения и защиты ТИ и ПТ позволит обрабатывать такие сложные материалы, как нержавеющие стали и жаропрочные сплавы.

14.Использование разработанных технологических процессов получения двухкомпонентных TiN, ZrN слоев покрытий и многослойных структур на их основе позволило повысить скорости нефтедобычи в 5 раз, стойкость режущего инструмента из быстрорежущих сталей

итвердых сталей при обработке аустенитных и жаропрочных сталей, стойкость ТИ при обработке калийной руды, стойкость ПТ топливорегулирующей аппаратуры. Выбор на основании комплексных исследований состава и технологии осаждения разработанных МП позволяет применять их для упрочнения ТИ и ПТ в различных отраслях промышленности.

** *

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.1638 «Разработка технологии получения высокопрочных наноструктурных конструкционных низкоуглеродистых сталей с износостойкими наноструктурированными покрытиями».

131

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие известны особенности строения поликристаллических пленок?

2.В чем заключаются особенности получения ионно-плазменных поликристаллических покрытий?

3.Как технологическо-эксплуатационная наследственность процесса изготовления технологического инструмента и пар трения влияет на процесс структурообразования ионно-плазменных поликристаллических покрытий?

4.Как технологическо-эксплуатационная наследственность процессов испарения/распыления катодов/мишеней влияет на процесс структурообразования ионно-плазменных поликристаллических покрытий?

5.Перечислите технологические и температурные параметры протекания ионно-плазменных процессов формирования поликристаллических покрытий.

6.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на структуру поликристаллических покрытий?

7.Перечислите стадии формирования поликристаллических покрытий.

8.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на стадии их формирования?

9.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на состав поликристаллических покрытий?

10.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на свойства поликристаллических покрытий?

11.Перечислите виды дефектов поликристаллических покрытий.

12.Перечислите причины дефектообразования в поликристаллических покрытиях.

13.Как по изменению технологических и температурных параметров можно спрогнозировать структуру ионно-плазменных поликристаллических покрытий?

132

14.Опишите модель Мовчана–Демчишина и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий? Ее преимущества и недостатки.

15.Опишите модель Торнтона и ее применение для прогнозирова-

ния структуры поликристаллических покрытий. Ее преимущества

инедостатки?

16.Опишите модель Белянина и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Ее преимущества

инедостатки.

17.Опишите модели Гроновера и Фортуны и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Их преимущества и недостатки.

18.Опишите модели Белянина и Инфортуны и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Их преимущества и недостатки.

19.Опишите модели Мессиера и Петрова и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Их преимущества и недостатки.

20.Опишите модели Эйзнера, Барна и Адамика и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Их преимущества и недостатки.

21.Опишите модель Томпсона и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Ее преимущества

инедостатки.

22.Опишите модели Мисжака и Андерса и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических покрытий. Их преимущества и недостатки.

23.Какие существуют способы управления структурой ионноплазменных покрытий?

24.Перечислите технические характеристики вакуумной установки получения поликристаллических покрытий методом электродугового испарения.

25.Перечислите технические характеристики вакуумной установки получения поликристаллических покрытий методом магнетронного распыления.

26.Как температура двухкомпонентных покрытий зависит от технологических параметров процесса их осаждения, типа и количества источников плазмы?

133

27.Какие свойства поликристаллических покрытий относятся к их эксплуатационным характеристикам?

28.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от тока дуги?

29.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от напряжения смещения на подложке?

30.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от давления газовой смеси?

31.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от содержания азота в газовой смеси?

32.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от расстояния ка- тод–подложка?

33.Как формирование текстуры отражается на рентгенограмме?

134

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Спектор В.С. Оптимизация технологии вакуумной ионноплазменной обработки поверхностей деталей авиационной техники: дис. … канд. техн. наук / МАТИ. М., 2005. 191 с.

2.Табаков В.П. Повышение эффективности режущего инстру-

мента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойкого покрытия: дис. … д-ра техн. наук / Ульян. гос. техн. ун-т. Ульяновск, 1992. 641 с.

3.Соколов И.В. Закономерности формирования структуры в поверхностном слое деталей из конструкционных металлических материалов в процессе вакуумной ионно-плазменной обработки: дис. … канд. техн. наук / МАТИ. М., 2009. 199 с.

4.Черкасов П.М. Повышение стойкости сверл малого диаметра из быстрорежущей стали за счет выбора рациональных режимов ваку- умно-плазменной обработки: дис. … канд. техн. наук / МГТУ «Стан-

кин». М., 2004. 131 с.

5.Гончаров В.С., Гончаров М.В., Солопов А.В. Повышение износостойкости режущего инструмента и штамповой оснастки методом КИБ // Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки: материалы 7-й междунар. практ. конф.-выставки. СПб., 2005.

С. 236–239.

6.Григорьев С.Н. Повышение надежности режущего инструмента путем комплексной ионно-плазменной поверхностной обработки: дис. … д-ра техн. наук / МГТУ «Станкин». М., 1995. 499 с.

7. Способ упрочнения инструмента: пат. 2026419 РФ: МПК С23С14/38 / Фукс-Рабинович Г.С. Опубл. 09.01.1995.

8.Белянин А.Ф. Выращивание плазменными методами покрытий алмаза и родственных материалов (алмазоподобных, нитрида алюминия, оксида цинка) и применение многослойных структур на основе этих покрытий в микро- и акустоэлектронике: дис. … д-ра техн. наук / ОАО ЦНИТИ «Техномаш». М., 2004. 388 с.

9.Кирюханцев-Корнеев Ф.В. Разработка твердых износостойких наноструктурных покрытий в системах Ti-Si-N, Ti-B-N, Cr-B-N, Ti-Cr- B-N: дис. … канд. техн. наук / МИСиС. М., 2004. 170 с.

10.Богданович В.И. Управление эксплуатационными свойствами деталей с вакуумными ионно-плазменными покрытиями при произ-

135

водстве летательных аппаратов: дис. … д-ра техн. наук / СГАУ. Сама-

ра, 2002. 439 с.

11.Сверхтвердые кристаллические покрытия / А.Д. Коротаев, А.Н. Тюменцев, Ю.П. Пинжин, С.В. Овчинников, Н.Н. Коваль, И.М. Гончаренко // Физическая мезофизика, компьютерное конструирование и разработка новых материалов: тр. междунар. конф. Томск, 2004. С. 3–7.

12.Гончаров В.С., Гурьянов А.Н. Моделирование технологических процессов получения качественных ионно-плазменных покры-

тий // ПП-2001: тр. 6-й междунар. конф. СПб., 2001. С. 191–195.

13.Фортуна С.В. Микроструктура покрытий на основе нитрида титана, полученных вакуумными методами: дис. … канд. техн. наук / Том. гос. арх.-строит. ун-т. Томск, 2006. 231 с.

14.Осипов А.В. Научное и технологическое обеспечение нанесения упрочняющих наноразмерных тонкопленочных покрытий для изделий электронной техники: дис. … канд. техн. наук / ОАО ЦНИТИ

«Техномаш». М., 2002. 328 с.

15.Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Синтез упрочняющих наноструктурных покрытий // Вопросы атомной науки и техники. 2008.

№2. С. 119–130.

16.Munz W.D., Schulze D., Hauzer F.J. A new method for hard coatings: ABS™ (arc bond sputtering) // Surf. and Coat. Technol. 1992. Vol. 50. P. 169–178.

17.Нанокристаллические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства / В.М. Береснев, А.Д. Погребняк, Н.А. Азаренков,

В.И. Фареник, Г.В. Кирик // ФИП. 2007. Т. 5, № 1–2. С. 4–27.

18. Мовчан Б.А., Демчишин А.В. Исследование структуры и свойств толстых вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, окиси алюминия и двуокиси циркония // ФММ. 1969. Т. 28, № 4.

С. 653–660.

19.Трушин О.С., Бочкарев В.Ф., Наумов В.В. Моделирование процессов эпитаксиального роста покрытий в условиях ионно-плаз- менного напыления // Микроэлектроника. 2000. Т. 29, № 4. С. 296–309.

20.Thornton J.A. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography // J. Vac. Sc. and Tech. 1974. Vol. 11. Р. 666–670.

136

21.Misják F. Szerkezetkialakulás Többfázisú Vékonyrétegekben: Doktori értekezés. Budapest: Műszaki Fizikai és anyagtudományi kutatóintézet, 2009. 117 p.

22.Anders A. A structure zone diagram including plasma-based deposition and ion etching // Thin Solid Films. 2010. Vol. 518. Р. 4087–4090.

23. Derniaux E. Etude de structures NiCoCrAlY / Al2O3 / TiOx / Pt / AlN déposées par pulvérisation cathodique sur superalliage base Ni pour capteurs de pression haute temperature: Doctorat de l'Universite. Basse-Normandie: Universite de Caen, 2007. 228 p.

24.Марченко И.Г., Неклюдов И.М. Особенности начальной стадии формирования структуры тонких покрытиях меди в первой температурной зоне // Вестник Харьк. ун-та. 2006. № 732. С. 67–72.

25.Microstructure modification of TiN by ion bombardment during

26.Wen-Jun Chou. Processing and Properties of Metal Nitride Thin Films Deposited by PVD Methods // PhD thesis. The Republic of China: National Tsing Hua University, 1992. Р. 177.

27.Thornton J. High-rate thick-film growth // Annu. Rev. Mater. Sci. 1977. Vol. 7. Р. 239–260.

28.Messier R., Giri A.P., Roy R.A. Revised structure zone model for thin film physical structure // J. Vac. Sci. Technol. 1984. Vol. A2. Р. 500–503.

29.Greene J.E. Handbook of deposition technologies for films and coatings / еd. by R.F. Bunshah. New Jersey: Noyes Publications, 1994. 681 р.

30.Hultman L., Sundgren J.E. Handbook of deposition technologies for films and coatings / еd. by R.F. Bunshah. New Jersey: Noyes Publications, 2001. 108 р.

31.Mattox D.M. Handbook of deposition technologies for films and coatings / еd. by R.F. Bunshah. New Jersey: Noyes Publications, 1998. 415 р.

32.Raymond O. Elaboration par pulvérisation cathodique et caractérisation des propriétés physicochimiques de couches de nitrure d'aluminium piézo-électriques: application à la mesure à haute température de fluctuations de pression: Thèse de doctorat. Nantes, France: Université de Nantes, 2000. 245 р.

137

33.Анциферов В.Н., Каменева А.Л. Структурообразование (наноструктурирование) покрытий ионно-плазменными методами (обзор) // Высокие технологии в промышленности России: материалы XIV меж-

дунар. науч.-техн. конф. М., 2008. С. 448–453.

34.Alami J. Plasma Characterization. Thin Film Growth and Analysis in Highly Ionized Magnetron Sputtering // PhD thesis. Linköping, Sweden: Linköping University, 2005. Р. 64.

35.Lu B., Laughlin D.E. Microstructure of longitudinal media // The Physics of Ultrahigh-Density Magnetic Recording. Springer Series in Surface Sciences. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1998. Vol. 41.

36.Kaufman H.R., Harper J.M.E. Ion-Assist Applications of BroadBeam Ion Sources // Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 527. Р. 50–68.

37.Wang L. Investigation of the mechanical behavior of freestanding polycrystalline gold films deposited by evaporation and sputtering methods: Doctoral dissertation. Auburn, Alabama: Auburn University, 2007. 195 p.

38.Alejandro B. Rodriguez-Navarro. Model of texture development in polycrystalline films growing on amorphous substrates with different topographies // Thin Solid Films. 2001. № 389. Р. 288–295.

39.A Microstructural Zone Model for the Morphology of Sol-Gel Coatings / T. Schuler, T. Krajewski, I. Grobelsek, M.A. Aegerter // J. of Sol-Gel Science and Technology, 2004. Vol. 31, № 1–3. Р. 235–239.

40.Infortuna A., Harvey A.S., Gauckler L. Microstructures of CGO and YSZ Thin Films by Pulsed Laser Deposition // Adv. Funct. Mater. 2008. Vol. 18. Р. 127–135.

41.Grovenor C.R.M., Hentzell H.T.G., Smith D.A. The development of grain structure during growth of metallic films // Acta Metallogr. 1984. Vol. 32. Р. 773–781.

42.Barna P.B., Adamik M. Fundamental structure forming phenomena of polycrystalline films and the structure zone models // Thin Solid Films. 1998. Vol. 317. Р. 27–33.

43.Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.

44.Тер-Арутюнов Б.Г. Исследование влияния физико-химических свойств вакуумных ионно-плазменных покрытий на повышение износостойкости конструкционных материалов энергетического оборудования: дис. … канд. техн. наук / Моск. энерг. ин-т (техн. ун-т). М., 2008. 187 с.

138

45.Способ нанесения покрытий в вакууме: пат. 2061788 РФ: МПК С23С 14/34 / Гаврилов А.Г., Синельщиков А.К., Курбатова Е.И., Непомнящая С.А. Опубл. 10.06.1996.

46.Пат. 2071992 РФ, МПК С23С 14/46, H01J 27/04. Способ обра-

ботки изделий источником ионов / НПП «НОВАТЕХ». Опубл. 20.01.1997.

47.Радиационные технологии модификации поверхности. Ионная очистка и высокодозовая имплантация / В.А. Белоус, В.И. Лапшин, И.Г. Марченко, И.М. Неклюдов // ФИП. 2003. Т. 1, № 1. С. 40–48.

48.Способ нанесения композиционных покрытий: пат. 2146724

РФ: МПК C23C14/06, C23C14/35 / Коваль Н.Н., Толкачев В.С., Щанин П.М. Опубл. 20.03.2000.

49.Способ получения износостойкого покрытия в вакууме: пат. 2203978 РФ: МПК C23C14/06, C23C14/24 / Табаков В.П., Рябов Г.К.,

Ширманов Н.А., Рандин А.В. Опубл. 10.05.2003.

50.Способ нанесения износостойкого покрытия на режущий инст-

румент: пат. 2207398 РФ: МПК C27C23C14/06, B23C5/06 / Табаков В.П.,

Ширманов Н.А., Смирнов М.Ю., Ермолаев А.А. Опубл. 27.06.2003.

51.Способ нанесения многослойного износостойкого покрытия:

пат. 2346078 РФ: МПК С23С14/06, С23С14/24, С23С14/58 / Анцифе-

ров В.Н., Каменева А.Л., Вдовин С.М., Трофимов Е.М., Шестаков Е.А.

Опубл. 22.03.2007.

52.Способ нанесения износостойкого покрытия на режущий инст-

румент: пат. 2250931 РФ: МПК C23C14/06, C23C14/24 / Табаков В.П.,

Ширманов Н.А., Смирнов М.Ю., Ермолаев А.А. Опубл. 27.04.2005.

53.Способ получения износостойкого покрытия: пат. 2361013 РФ:

МПК C23C14/06, C23C 14/16, C23C 14/35, В23В 27/14 / Анцифе-

ров В.Н., Каменева А.Л., Клочков А.Ю., Новиков Р.С. Опубл. 10.07.2009.

54.Способ получения покрытия на основе сложных нитридов:

пат. 2429311 РФ: МПК С23С14/06, С23С14/24, С23С14/35 / Анцифе-

ров В.Н., Каменева А.Л. Опубл. 20.09.2011.

55.Способ получения износостойкого и термодинамически устойчивого многослойного покрытия на основе тугоплавких металлов и их соединений: пат. 2433209 РФ: МПК С23С 14/06, С23С 14/35 / Анцифе-

ров В.Н., Каменева А.Л.; заявл. 15.06.10, опубл. 10.11.11, Бюл. № 31.

56.Способ получения многослойного покрытия для режущего ин-

струмента: пат. 2260631 РФ: МПК C23C14/06, C23C30/00, B23B27/14 /

Табаков В.П., Циркин А.В., Чихранов А.В. Опубл. 20.09.2005.

139

57.Способ ионно-плазменной обработки стальной поверхности режущего инструмента: пат. 2241782 РФ: МПК C23C14/48 / Рыбин В.В., Горынин В.И., Попов В.О., Бережко А.И., Попова И.П. Опубл. 23.04.2004.

58.Ящерицын П.И. Технологическое наследование эксплуатационных параметров деталей машин // Справочник. Инженерный журнал. 2004. № 9. С 20–22.

59.Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. 294 с.

60.Каменева А.Л., Сошина Т.О., Гусельникова Л.Н. Изучение влияния напряжения смещения на подложке на процесс формирования поликристаллических покрытий нитрида титана методом электродугового испарения // Высокие технологии в промышленности России: материалы XVI междунар. науч.-техн. конф., 2010. С. 392–401.

61.Петров Л.М., Милосердов И.В. Современные тенденции развития оборудования для ионно-вакуумного напыления // Покрытия, упрочнение, очистка. Экологически безопасные технологии и оборудование: тез. докл. межотрасл. науч. конф., совещ., сем. М., 1995. С. 4.

62.Способ импульсно-периодической имплантации ионов и плазменного осаждения покрытий: пат. 2238999 РФ: МПК С23С 14/48, Н01J 37/317 / Рябчиков А.И., Рябчиков И.А., Степанов И.Б. Опубл. 27.10.2004.

63.Штанский Д.В. Закономерности фазовых и структурных превращений в многокомпонентных сплавах и керамических покрытиях: дис. … д-ра физ.-мат. наук / МИСиС. М., 2001. 328 с.

64. Многослойно-композиционное износостойкое покрытие: пат. 2198243 РФ: МПК C23C30/00 / Верещака А.А., Пчелинцев А.К., Верещака А.С., Синицин В.С., Ласточкин С.С., Лапин В.Ф., Додо-

нов А.И. Опубл. 10.02.2003.

65.Вакуумные дуги / под ред. Дж. Лафферти. М.: Мир, 1982.

432 с.

66.Барвинок В.А., Богданович В.И. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления. М.: Машиностроение, 1999. 309 с.

67.Богданович В.И., Козлов Г.М., Позднякова Г.Д. Исследование капельной фазы в ионно-плазменных покрытиях // Опыт и перспективы применения композиционных материалов в машиностроении. Куй-

бышев, 1989. С. 97–98.

140