Особенности формирования и прогнозирования триботехнических свойств ионно-плазменных алмазоподобных покрытий при стабилизации азотом

Представлен один из вариантов решения научно-прикладной задачи прогнозируемого формирования триботехнических характеристик ионно-плазменного покрытия. Поставленная задача решается путём создания и последующего анализа базы данных углеродных покрытий. Объектом исследований в работе являются ионно-плазменные покрытия DLC, нанесённые на стальную подложку. Показано, что использование азота для стабилизации углеродных покрытий вместо водорода обеспечивает не только получение устойчивых значений толщины покрытий DLC на уровне 1,0—1,5 мкм, но и служит важным и удобным технологическим параметром для регулирования триботехнических характеристик покрытия в процессе его нанесения. На основе прогнозируемых и экспериментальных значений коэффициента трения m и данных длины пробега образца L определены интервалы оптимальных значений технологических параметров %N и l. Исследованные углеродные ионно-плазменные покрытия DLC, полученные по установленным оптимальным режимам нанесения, могут быть рекомендованы для прикладного использования в условиях трения, эквивалентных проведенным триботехническим испытаниям при нагрузке трения F » 10 Н. 

1. Белый А.В. и др. Структура и методы форми-рования износостойких поверхностных слоев / А.В. Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин. — М.: Машиностроение. — 1991

2. Musil J. Hard and Superhard Nanocomposite Coatings // Surface & Coatings Technology. — 2000 (125), 322—330. DOI: 10.1016/s0257-8972(99)00586-1

3. Наноструктурные покрытия / под ред. А. Ка-валейро, Д. де Хоссона. — М.: Техносфера. — 2011

4. Ильин А.А., Плихунов В.В., Петров Л.М., Спектор В.С. Вакуумная ионно-плазменная об-работка. — М.: ИНФРА-М. — 2014

5. Ming Lou, Kai Xu, Leilei Chen, Chengyuan Hong, Yuan Yuan, Yujie Du, Yong Du, and Keke Chang. Development of Robust Surfaces for Harsh Service Environments from the Perspective of Phase Formation and Transformation // Journal of Materials Informatics. — 2021 (1), 5. DOI: 10.20517/jmi.2021.02

6. Baba K., Hatada R., Flege S., and Ensinger W. Diamond-Like Carbon Films with Low Internal Stress by a Simple Bilayer Approach // Coatings. — 2020 (10), no. 7, 696. DOI: 10.3390/coatings10070696

7. Ковалева М.Г., Колпаков А.Я., Поплав-ский А.И., Галкина М.Е., Герус Ж.В., Любуш-кин Р.А., Мишунин М.В. Триботехнические свойства покрытий на основе углерода и угле-рода, легированного азотом, полученных им-пульсным вакуумно-дуговым методом // Трение и износ. — 2018 (39), № 4, 433—437

8. Колесников В.И., Верескун В.Д., Кудря-ков О.В., Мантуров Д.С., Попов О.Н., Новиков Е.С. Технология повышения износостойкости тяжелонагруженных трибосистем и их монито-ринг // Трение и износ. — 2020 (41), № 2, 228—234. DOI: 10.3103/S1068366620020051

9. Kudryakov O.V., Varavka V. N., Kolesnikov I.V., Novikov E.S., and Zabiyaka I.Yu. DLC Coatings for Tribotechnical Purposes: Features of the Struc-ture and Wear Resistance // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2021 (1029), no. 1, 012061. DOI: 10.1088/1757-899X/1029/1/012061

10. Dementjev A.P. and Petukhov M.N. Comparison of X-Ray-Excited Auger Lineshapes of Graphite, Polyethylene and Diamond // Surface and Inter-face Analysis. — 1996 (24), 517—521

11. Charitidis C.A. Nanomechanical and Nanotribo-logical Properties of Carbon-Based Thin Films: A Review // Int. J. Refract. Metals Hard Mater. — 2010 (28), 51. DOI:10.1016/j.ijrmhm.2009.08.003

12. Charitidis C.A., Koumoulos E.P., and Dragato¬gi-annis D.A. Nanotribological Behavior of Carbon Based Thin Films: Friction and Lubricity Mecha-nisms at the Nanoscale // Lubricants. — 2013, no. 1, 22—47. DOI: 10.3390/lubricants1020022

13. Ohkubo I. Realization of Closed-Loop Optimiza-tion of Epitaxial Titanium Nitride Thin-Film Growth via Machine Learning // Materials Today Physics. — 2021 (16), 100296. DOI: 10.1016/j.mtphys.2020.100296

14. Lifar M.S., Guda S.A., Kudryakov O.V. et al. Re-lationships between Synthesis Conditions and TiN Coating Properties Discovered from the Data Driv-en Approach // Thin Solid Films. — 2023 (768), 139725. DOI: 10.1016/j.tsf.2023.139725.

15. Robertson J. Diamond-Like Amorphous Carbon // Mater. Sci. Eng. — 2002 (R 37), 129—281