Сверхтвердые тонкопленочные покрытия на основе ВАМ материалов

ВАМ: борид алюминия – магния (AlMgB₁₄)

Назначение

Упрочняющие покрытия для режущих инструментов, деталей, испытывающих на себе повышенное трение. Основной метод получения: импульсное лазерное осаждение (PLD) – лабораторный метод, поверхностная твердость по Виккерсу 51 ГПа [1].

Преимущества

• Высокая поверхностная твёрдость по шкале Виккерса более 50 ГПа;
• Чрезвычайно низкий коэффициент трения: 0.04–0.05 (у тефлона 0,1);
• Высокий индекс пластичности H/E по отношению к другим сверхтвёрдым материалам: 0.14;
• Покрытия на основе BAM – рентгеноаморфны, имеют малую шероховатость поверхности Rmn ~1нм;
• Основной конкурент – покрытия на основе TiN и его производные (TiAlN, TiCN, TiBN – H до 42 ГПа)

Новизна

Изготовление сверхтвёрдых покрытий на основе плёнок ВАМ, методом RF магнетронного распыления - промышленным методом воспроизводимым в рамках производственных предприятий. Совокупность параметров (плотность мощности на мишени, дистанции, давления рабочего газа, время напыления) позволяет получить покрытия требуемого стехиометрического состава, твердости и износостойкости.

Результаты

Инструментальное индентирование рассмотренных образцов максимальных нагрузках 10‑20 мН показало твердость 34.3‑36.6 ГПа, модуль упругости при индентировании составляет 229‑259 ГПа, индекс пластичности достигает значения 0.14 и выше, что схоже с результатами в работе [2].  При малых нагрузках (менее 5 мН), твердость превышает 60ГПа.

Стадия разработки

Проект, опытный образец покрытия на кремнии

---

[1]	Tian Y, Bastawros A F, Lo C C H, Constant A P, Russell A M and Cook B A 2003 Superhard self-lubricating AlMgB14 films for microelectromechanical devices Appl. Phys. Lett. 83 2781
[2]	Grishin A M, Khartsev S I, Böhlmark J and Ahlgren M 2014 Ultra-hard AlMgB14 coatings fabricated by RF magnetron sputtering from a stoichiometric target Pis’ma v ZhETF 100 766–73