ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2026-139-1-131-137Ключевые слова:
покрытие, нитрид титана, алмазосодержащие соединения, плазма, фторсодержащие олигомеры, структура, свойствоАннотация
В работе представлены результаты исследования структуры, морфологии и физико-механических свойств наноструктурированных композиционных покрытий, сформированных на стальных подложках. Актуальность работы обусловлена перспективностью использования тонкопленочных покрытий на основе фторсодержащих олигомеров (ФСО) в современном машиностроении благодаря их уникальным эксплуатационным характеристикам. Целью работы являлось изучение влияния технологических режимов формирования и последующей термической обработки на свойства покрытий двух типов: на основе нитрида титана (TiN), модифицированного фторсодержащими олигомерами, и на основе алмазоподобного углерода (a-C:H), а также их композиций с ФСО. Базовые покрытия из нитрида титана и алмазоподобного углерода осаждались методами электродугового испарения и импульсной катодно-дуговой плазмы, соответственно. Модифицирование поверхности проводилось растворным методом с использованием фторсодержащих олигомеров марок Ф-АК1 и Ф1 с последующей термообработкой в интервале температур от 373 до 573 К. Установлено, что морфология композиционных покрытий на основе TiN существенно зависит от режимов нанесения и температуры пост-обработки. Показано, что термообработка при 373 К способствует растеканию олигомера и заполнению микродефектов, формируя гладкую однородную пленку. Повышение температуры до 473 К инициирует кристаллизационные процессы с образованием структур типа «чешуек», а при 523 К наблюдается частичная десорбция пленки и укрупнение кристаллитов. Для алмазоподобных покрытий выявлено наличие полос поглощения, соответствующих связям С–Н, С–С, С=С и С≡С. Показано, что термообработка композиционных алмазоподобных покрытий, модифицированных ФСО, приводит к сложным структурным перестройкам, изменению соотношения sp²/sp³-гибридизированного углерода и, в конечном итоге, к росту микротвердости в определенном интервале температур. Превышение температуры 573 К вызывает деструкцию как алмазоподобного покрытия, так и слоя ФСО, снижение адгезии и падение эксплуатационных характеристик. Установлено, что нанесение фторсодержащих олигомеров снижает поверхностную энергию покрытий, повышая их гидрофобность.
Библиографические ссылки
Овчинников, Е. В. Тонкие пленки фторсодержащих олигомеров: основы синтеза, свойства и применение / Е. В. Овчинников, В. А. Струк, В. А. Губанов. – Гродно : ГГАУ, 2007. – 326 с.
Gleiter, H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure. / H. Gleiter // Acta mater, 2000. − Vol. 48. − P. 1–29.
Fluorine-Containing Nanocomposite Materials Based on Vulcanized Rubber / V. D. Polonik, A. V. Struk, D. A. Prushak [et al.] // Mechanica-2010: Proceedings of 15th International Conference, Kaunas, Lithuania, 8, 9 April 2010 / Kaunas University of Technology ; edit. B. Bakšys [et al.]. – Kaunas, 2010. – P. 356–361.
Нанокомпозиционные вакуумные покрытия : коллективная монография / Е. В. Овчинников, Н. М. Чекан, И. П. Акула [и др.] ; Гродненский государственный университет имени Янки Купалы. – Гродно : ГрГУ им. Янки Купалы, 2024. – 187 с.
Andrievsky, R. A. Size effects in nanocrystalline materials. Part 1 / R. A. Andrievsky, A. M. Glezer // Physics of Metals and Metal Science. – 2000. − Vol. 88, Iss. 1. − P. 50.
Овчинников, Е. В. Триботехнические характеристики резино-технических изделий, модифицированных фторсодержащими олигомерами / Е. В. Овчинников // Трение и износ. – 2004. – Т. 25, № 5. – C. 542–547.
Триботехнические характеристики композиционных многослойных покрытий / Е. В. Овчинников, С. Д. Лещик, В. А. Струк [и др.] // Трение и износ. – 2000. – Т. 21, № 2. – C. 147–155.
Struk, W. Besondeiheitender Struktur verschleiβfester schichten fluorhailtiger oligomere an metallen und polymeren / W. Struk, E. Owtchinnikow, O. Choladilov // Tribology – solving friction and wear problems: Proceedings of 10th International Colloqium, Esslingen, 09–10 jan. 1996 / Techische akademie Esslingen ; editor: W. J. Bartz – Esslingen, 1996. – Vol. 3 – P. 1983–1988.
Structure and tribotechnical properties of the thin films of fluorine containing oligomers / V. A. Struk, E. V. Ovchinnikov, V. A. Gubanov, P. E. Trojсhanskaya // Tribological problems in exposed friction systems (Intertribo’96) : Proseedings of VIth international symposium, The High Tatras, 23–26 April 1996. / Hotel Academia; editor: P. Blaskovic. – Bratislava, 1996. – P. 307–310.
Lubricating Properties of Thin Film Coatings on the Basis of Fluorine Oligomers / V. A. Struk, E. V. Ovchinnikov, O. V. Cholodilov, U. S. Boiko // Industrial and automotive lubrication : Proceedings of 11th International Colloquium, Esslingen, 13–15 jan. 1998 / Techische Akademie Esslingen ; editor: W. J. Bartz. – Esslingen, 1998. – Vol. 2. – P.1059–1064.
Investigation of tribological behaviour of a-C:H coatings for dry deep drawing of aluminium alloys / R. Zhao, J. Steiner, K. Andreas [et al.] // Tribology International. – 2017. – Vol. 118. – P. 484–490.
Banerji, A. High temperature tribological behavior of W containing diamond-like carbon (DLC) coating against titanium alloys / A. Banerji, S. Bhowmick, A. T. Alpas // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 241. – P. 93–104.
Li, Z. Comparative study on the load carrying capacities of DLC, GLC and CrN coatings under sliding-friction condition in different environments / Z. Li // Surface and Coatings Technology. – 2017. – Vol. 321. – P. 350–357.
Tribological behavior of diamond-like carbon thin films deposited by the pulse laser technique at different substrate temperatures / N. Salah, A. Alshahrie, J. Iqbal [et al.] // Tribology International. – 2016. – Vol. 103. – P. 274–280.
Tribological properties of nanostructured DLC coatings deposited by C60 ion beam / O. V. Penkov, V. E. Pukha, E. N. Zubarev, S. S. Yoo // Tribology International. – 2013. – Vol. 60. – P. 127–135.
Karslioglu, R. Comparison microstructure and sliding wear properties of nickel-cobalt/CNT composite coatings by DC, PC and PRC current electrodeposition / R. Karslioglu, H. Akbulut // Applied Surface Science. – 2015. – Vol. 353. – P. 615–627.
High throughput deposition of hydrogenated amorphous carbon coatings on rubber with expanding thermal plasma / Y. T. Pei, A. R. Eivani, T. Zaharia [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 245. – P. 74–83.
Madej M. The effect of TiN and CrN interlayers on the tribological behavior of DLC coatings / M. Madej // Wear. – 2014. – Vol. 317. – P. 179–187.
Toriz, F. C. Flight Service Evaluation of Thermal Barrier Coatings by Physical Vapor Deposition at 5200 H. / F. C. Toriz, A. B. Thakker, S. K. Gupta // Surface and Coatings Technology. – 1989. – Vol. 39–40. – P. 161–172.
Assessment of a multifunctional tribological coating (nitride+DLC) deposited on grey cast iron in a mixed lubrication regime / D. B. Salvaro, R. O. Giacomelli, R. Binder [et al.] // Wear. – 2017. – Vol. 376–377. – P. 803–812.
Электроискровые фторсодержащие покрытия / Е. В. Овчинников, А. Ч. Свистун, А. И. Веремейчик [и др.] // Вестник Брестского государственного технического университета. – 2025. – № 2 (137). – С. 68–72.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
