Effect of deposition parameters on microstructure and tribological properties of hard CA-PVD multi-component TiAlCrN and TiAlCrCN coatings

Abstract

Multicomponent TiAlCrN and TiAlCrCN coatings were deposited using vacuum arc evaporation technique on AISI 430 stainless steel. The influence of working gas pressure, C ⁄ N ratio, bias voltage on the structure and tribomechanical properties of the obtained coatings has been studied. The surface morphology, chemical compound of the coatings obtained under the various conditions has been analyzed by SEM with EDX, XRD, and XRF analysis. The dry wear pad-on-disc tests against 100Cr6 counterbody at 20 N load have been carried out. It was established that Vickers micro-hardness was varied from 26 to 41 GPa depending on deposition parameters.

Багатокомпонентні покриття TiAlCrN і TiAlCrCN були нанесені методом вакуумно-дугового осадження на нержавіючу сталь AISI 430. Вивчено вплив тиску робочого газу, відношення C ⁄ N, напруги зсуву на структуру і трібологічні властивості отриманих покриттів. Морфологія поверхні, хімічний і фазовий склади покриттів були досліджені за допомогою SEM з EDX-, XRD- і XRF-аналізів. Були проведені трибологічні випробування покриттів в умовах сухого тертя за схемою «диск-колодка» з контртілом зі сталі 100Cr6 при навантаженні 20 Н. Встановлено, що мікротвердість покриттів варіюється від 26 до 41 ГПа в залежності від параметрів осадження.

Многокомпонентные покрытия TiAlCrN и TiAlCrCN были нанесены методом вакуумно-дугового осаждения на нержавеющую сталь AISI 430. Изучены влияния давления рабочего газа, отношения C ⁄ N, напряжения смещения на структуру и трибологические свойства полученных покрытий. Морфология поверхности, химический и фазовый составы покрытий были исследованы с помощью SEM с EDX-, XRD- и XRF-анализов. Были проведены трибологические испытания покрытий в условиях сухого трения по схеме «диск-колодка» с контртелом из стали 100Cr6 при нагрузке 20 Н. Установлено, что микротвердость покрытий варьируется от 26 до 41 ГПа в зависимости от параметров осаждения.