Однослойные MoN-покрытия, синтезированные вакуумно-дуговым методом в режимах с плазменным ассистированием

Аннотация

Показана возможность изменения элементного и фазового состава покрытий на основе нитридов молибдена, получаемых вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным методом, за счет варьирования параметрами разряда ассистирующего источника газовой плазмы при постоянном давлении и составе газовой смеси. Показано, что покрытия, полученные в режимах с плазменным ассистированием, практически не содержат металлической фазы. Все покрытия системы Mo-N, синтезированные в режимах с плазменным ассистированием, обладают многофазным составом: β-Mo2N, γ-Мо2N, δ-MoN. При увеличении концентрации азота в покрытии объемная доля δ-MoN-фазы увеличивается до 67%. Покрытия имеют столбчатую структуру с поперечными размерами столбиков в диапазоне 2–113 нм, обладают субструктурой: столбики состоят из наноразмерных кристаллитов. Размер Mo2N-кристаллитов находится в диапазоне 2,1–7,0 нм, MoN-кристаллитов – 1,7–7,4 нм. Выявлено, что появление δ-MoN-фазы сопровождается образованием чередующейся пластинчатой структуры типа MoN/Mo2N/…/MoN/Mo2N. При увеличении концентрации азота в MoN-покрытии такая структура становится превалирующей, чередующиеся пластины образуют пакеты с поперечными размерами до 200 нм. Обнаружено, что увеличение концентрации азота и увеличение объемной доли δ-MoN-фазы приводит к уменьшению среднего поперечного размера столбиков Mo2N с 37 до 12 нм. Установлено, что полученные MoN-покрытия обладают высокой твердостью до 36 ГПа и износостойкостью (параметр износа ~ 10–7 мм3Н–1м–1).