Nickel Effect on the Structure and Properties of Adaptive Wear-Resistant Arc-PVD Ti–Al–Mo–N Coatings

Abstract

Проведены сравнительные исследования структурных характеристик и функциональных свойств покрытий Ti-Al-Mo-N и Ti-Al-Mo-Ni-N, полученных методом ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения, с целью изучения влияния наноструктурирующей добавки никеля. Покрытия характеризовались слоистой архитектурой с чередованием слоев нитридов титана и молибдена. Концентрация молибдена составляла порядка 22 ат.%, никеля -7 ат.%, что отвечает оптимальным количествам для наилучших прочностных и трибологических свойств. Показано, что при введении никеля происходит снижение периода модуляции покрытия с 60 до 30 нм с одновременным повышением твердости с 37 до 45 ГПа. При этом увеличивается вязкость разрушения покрытий, о которой судили по относительной работе пластического деформирования и параметрам H/E, H 3 /E 2 . Добавка пластичного никеля в структуру твердого нитридного покрытия способствовала уменьшению уровня сжимающих макронапряжений в материале от -2,25 до -0,58 ГПа, что, однако, не приводило к снижению твердости и трещиностойкости, как было показано в ходе испытаний по измерительному царапанию. Сделан вывод о том, что фактором, определяющим физико-механические характеристики покрытия, является не макронапряженное состояние, а измельчение зеренной структуры материала покрытия. Введение никеля положительно сказывается на жаростойкости покрытия, которое успешно защищает материал подложки от окисления при температурах до 700 °C, что может быть обусловлено вероятностью образования Ni-содержащих оксидов NiMoO 4 и NiTiO 3 на поверхности. При этом их появление, разрушение и действие в качестве абразивных частиц могут быть причиной изменения механизма изнашивания при трении в условиях высоких температур.

Recent developments and future perspectives on energy storage and conversion applications of nickel molybdates

“…Instances of exploiting PVD for the synthesis or coating of NiMoO 4 are rare. However, in many cases, NiMoO 4 has been observed to form as a by‐product along with coating while PVD has been used 404,405 …”

“…However, in many cases, NiMoO 4 has been observed to form as a by-product along with coating while PVD has been used. 404,405…”