Александр Александрович Лозован – доктор технических наук, профессор кафедры 1101
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Alexandеr A. Lozovan – Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department 1101
4 Volokolamskiy Prosp., Moscow 125993
Сергей Яковлевич Бецофен – доктор технических наук, профессор кафедры 1101
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Sergey Ya. Betsofen – Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department 1101
4 Volokolamskiy Prosp., Moscow 125993
Александр Сергеевич Ленковец – кандидат технических наук, ст. преподаватель кафедры 1101
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Aleksandr S. Lenkovets – Cand. Sci. (Eng.), Senior Lecturer of the Department 1101
4 Volokolamskiy Prosp., Moscow 125993
Алексей Владимирович Шалин – кандидат технических наук, доцент кафедры 1102
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Alexey V. Shalin – Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor of the Department 1102
4 Volokolamskiy Prosp., Moscow 125993
Николай Андреевич Иванов – младший научный сотрудник кафедры 1101
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Nikolai A. Ivanov – Junior Research Scientist of the Department 1101
4 Volokolamskiy Prosp., Moscow 125993
Исследованы возможности нанесения с высокой скоростью осаждения многослойных покрытий на изделия сложной формы с помощью инвертированных магнетронов. Рентгеновским методом обратных полюсных фигур и методом «sin2Ψ» оценивали формирование текстуры и остаточных напряжений в магнетронных четырехслойных Ta/W/Ta/W-покрытиях, нанесенных при напряжениях от 0 до –200 В на цилиндрическую и плоскую подложки из меди, имитирующие элементы поверхности изделий сложной формы. Показано, что закономерности формирования текстуры в покрытиях зависят в основном от напряжения смещения на подложке (Uп), при этом при Uп = –200 В они отличаются для слоев W и Та. При Uп = –100 В реализуется эпитаксиальный механизм текстурообразования, который в случае цилиндрической подложки приводит к интенсивной (111) текстуре всех четырех слоев, а в случае плоской – к формированию во всех слоях монокристальной (111) текстуры с шириной текстурного максимума 12°–14°. Наличие монокристальной (111) текстуры тантала соответствует максимальным значениям модуля Юнга и, соответственно, сил межатомной связи нормально плоскости покрытия, что предполагает у многослойных покрытий с внешним Та-слоем высокие трибологические характеристики. Увеличение напряжения на плоской подложке от 0 до –200 В приводит к повышению остаточных сжимающих напряжений от 0,5 до 2,7 ГПа для исследуемого четырехслойного покрытия.
The aim of the study is to examine the possibilities of sputtering of multilayer coatings at a high rate of deposition on products of complex shape using inverted magnetrons. The formation of texture and residual stresses in magnetron four-layer Ta/W/Ta/W coatings deposited at voltages from 0 to –200 V on cylindrical and flat copper substrates imitating elements of the surface of complex shape products was evaluated using the X-ray method of inverse pole figures and the sin2Ψ method. The patterns of texture formation in coatings depend mainly on the bias voltage on the substrate (Us), while at Us = –200 V they differ for W and Ta layers. At Us = –100 V, the epitaxial mechanism of texture formation is realized. In the case of a cylindrical substrate, this leads to intense texture (111) of all four layers. In the case of a flat substrate, this can lead to the formation of a single-crystal texture (111) in all layers with a texture maximum width of 12°–14°. The presence of a single-crystal (111) tantalum texture corresponds to the maximum Young moduli and, accordingly, the interatomic bonding forces normal to the coating plane. This suggests that multilayer coatings with an external Ta layer have high tribological characteristics. Increasing the voltage on a flat substrate from 0 to –200 V leads to an increase in residual compressive stresses from 0.5 to 2.7 GPa for the four-layer coating under study.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.