Морфология поверхности, адгезия и элементный состав покрытий AlCrN, полученных из сепарированной плазмы катодно-дугового разряда

Abstract

Получены покрытия нитрида алюминий-хром в условиях сепарации плазмы стационарного катодно-дугового разряда. Показано, что существующая магнитная система сепарации вакуумной установки УВНИПА-1-001 позволяет снизить количество макрочастиц – побочного продукта эрозии катода – в 1,7–2 раза, в зависимости от давления азота. Для данного сепаратора остается проблемой удаление макрочастиц c размером менее 1 мкм. Их плотность остается достаточно высокой (порядка 22 000 мм-2) и незначительно снижается с ростом давления азота. Методами АСМ показано наличие пор субмикронных размеров, которые формируются макрочастицами при их отражении поверхностью основы. Из анализа элементного состава покрытий установлено, что имеет место расслоение плазменного потока двухкомпонентной металлической плазмы на ионные составляющие хрома и алюминия, приводящее к значительному отклонению состава покрытий от состава мишени в сторону сильного дефицита алюминия. При этом сепарация благоприятно сказывается на приближении состава покрытия к стехиометрическому AlCrN. Покрытия из сепарированной плазмы имеют более высокую адгезию к основе из инструментальной стали. Лучшим достигнутым результатом по адгезии является 29 Н для покрытия AlCrN, полученного при давлении азота 21 мПа, что в 1,5 раза превышает силу адгезии образцов покрытий без сепарации плазмы.