trrgupsТруды Ростовского государственного университета путей сообщенияTrudy Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobseniya1818-5509Ростовский государственный университет путей сообщения10.46973/1818-5509_2024_4_76trrgups-14Research ArticleСтатьиИсследование ионно-плазменных покрытийInvestigation of ion-plasma coatingsКолесниковИ. В.KolesnikovI. V.

Колесников Игорь Владимирович, кафедра «Теоретическая механика», доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор

Kolesnikov Igor Vladimirovich, Chair «Theoretical Mechanics», Doctor of Technical Sciences, Corresponding Member of RAS, Professor

ivkolesnikov@bk.ruПолитыкоК. Н.PolitykoK. N.

Политыко Кирилл Николаевич, кафедра «Теоретическая механика», аспирант, младший научный сотрудник

Polityko Kitill Nikolayevich, Chair «Theoretical Mechanics», Graduate student, junior researcher

politykokirill@yandex.ruРостовский государственный университет путей сообщенияРоссияRostov State Transport University (RSTU)Russian Federation202430122024047684Copyright © Колесников И.В., Политыко К.Н., 20242024Колесников И.В., Политыко К.Н.Kolesnikov I.V., Polityko K.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sciworks.rgups.ru/jour/article/view/14

В статье проведен литературный анализ физического метода нанесения покрытий. Рассмотрены вакуумно-дуговое испарение и магнетронное распыление, покрытия на основе высокоэнтропийных сплавов (ВЭС). Были получены ионно-плазменные покрытия на основе ВЭС CrTiZrNbHf – вакуумнодуговым методом, CuCrMnFeCoNi – магнетронным методом. Проведены сравнительные исследования морфологии, физико-механических и трибологических свойств данных покрытий.

The article analyzes the physical method of coating. Vacuum arc evaporation and magnetron sputtering, coatings based on high-entropy alloys (HEA) are considered. Ion plasma coatings based on CrTiZrNbHf wind turbines were obtained by vacuum arc method, CuCrMnFeCoNi by magnetron method. Comparative studies of these coatings of morphology, physico-mechanical and tribological properties have been carried out.

физический метод нанесения покрытийионно-плазменные покрытиятрибологияфизико-механические свойстваиндентированиеизносостойкостьphysical coating methodion plasma coatingstribologyphysical and mechanical propertiesindentationwear resistanceИсследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда (проект № 21-79- 30007) в Ростовском государственном университете путей сообщения.ReferencesКолесников, И. В. Повышение износостойкости металлических и металлополимерных трибосистем путём формирования структуры и свойств их поверхностного слоя / И. В. Колесников, П. Д. Мотренко, В. И. Колесников, Д. С. Мантуров // М.: ВИНИТИ РАН, 2021. 168 с.Колесников, И. В. Повышение износостойкости металлических и металлополимерных трибосистем путём формирования структуры и свойств их поверхностного слоя / И. В. Колесников, П. Д. Мотренко, В. И. Колесников, Д. С. Мантуров // М.: ВИНИТИ РАН, 2021. 168 с.Boxman, R. L. Early History of Vacuum-Arc Deposition / R. L. Boxman // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2001. – Vol. 29. – P. 759–761.Boxman, R. L. Early History of Vacuum-Arc Deposition / R. L. Boxman // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2001. – Vol. 29. – P. 759–761.Mattox, Donald M. The History of Vacuum Coating Technology. / Donald M. Mattox // Albuquerque, NM, USA, – 2002. – 48 p.Mattox, Donald M. The History of Vacuum Coating Technology. / Donald M. Mattox // Albuquerque, NM, USA, – 2002. – 48 p.Кудряков, О. В. Морфология и генеалогия структурных дефектов в вакуумных ионно-плазменных покрытиях / О. В. Кудряков, В. Н. Варавка, И. Ю. Забияка // Advanced Engineering Research. – 2020. – № 20(3). – С. 269–279.Кудряков, О. В. Морфология и генеалогия структурных дефектов в вакуумных ионно-плазменных покрытиях / О. В. Кудряков, В. Н. Варавка, И. Ю. Забияка // Advanced Engineering Research. – 2020. – № 20(3). – С. 269–279.Зимин, А. М. Динамика катодных пятен на поверхности бериллия в дуговом вакуумном разряде / А. М. Зимин, В. А. Иванов, Б. Юттнер // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». – 2001. – В. 2. – С.44–50.Зимин, А. М. Динамика катодных пятен на поверхности бериллия в дуговом вакуумном разряде / А. М. Зимин, В. А. Иванов, Б. Юттнер // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». – 2001. – В. 2. – С.44–50.Месяц, Г. А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга / Г. А. Месяц // Москва: Наука – 2000. – 424 с.Месяц, Г. А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга / Г. А. Месяц // Москва: Наука – 2000. – 424 с.Кобайн, Дж. Вакуумные дуги / Дж. Кобайн, Г. Эккер, Дж. Фаррелл, А. Гринвуд, Л. Харрис. // Москва: Мир; – 1982. – 432 с.Кобайн, Дж. Вакуумные дуги / Дж. Кобайн, Г. Эккер, Дж. Фаррелл, А. Гринвуд, Л. Харрис. // Москва: Мир; – 1982. – 432 с.Лунев, В. М. Исследование некоторых характеристик плазмы вакуумной металлической дуги / В. М. Лунев, В. Д. Овчаренко, В. М. Хороших // Журнал технической физики. – 1977. – №47(7). – С. 1486–1490.Лунев, В. М. Исследование некоторых характеристик плазмы вакуумной металлической дуги / В. М. Лунев, В. Д. Овчаренко, В. М. Хороших // Журнал технической физики. – 1977. – №47(7). – С. 1486–1490.Фортов, В. Е. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / В. Е. Фортов, А. Ф. Александров, Э. И. Асиновский, В. А. Грибков, А. Н. Диденко, А. М. Дыхне и др. // Вводный том 1. Москва: Наука. – 2000. – 634 с.Фортов, В. Е. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / В. Е. Фортов, А. Ф. Александров, Э. И. Асиновский, В. А. Грибков, А. Н. Диденко, А. М. Дыхне и др. // Вводный том 1. Москва: Наука. – 2000. – 634 с.Juttner, B. Cathode Spots. Handbook of Vacuum Arc Science and Technology / B. Juttner, V.F. Puchkarev, E. Hantzsche, I. Beilis // Park Ridge: Noyes Publications. – 1995. – P. 73– 281.Juttner, B. Cathode Spots. Handbook of Vacuum Arc Science and Technology / B. Juttner, V.F. Puchkarev, E. Hantzsche, I. Beilis // Park Ridge: Noyes Publications. – 1995. – P. 73– 281.Андреев, А. А. Вакуумно-дуговые покрытия / А. А. Андреев // Харьков: ННЦ ХФТИ. – 2010. – 318 с.Андреев, А. А. Вакуумно-дуговые покрытия / А. А. Андреев // Харьков: ННЦ ХФТИ. – 2010. – 318 с.Кунченко, В. В. Карбонитриды титана, полученные вакуумно-дуговым осаждением / В. В. Кунченко, А. А. Андреев // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». – 2001. – №2. – С. 116–120.Кунченко, В. В. Карбонитриды титана, полученные вакуумно-дуговым осаждением / В. В. Кунченко, А. А. Андреев // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». – 2001. – №2. – С. 116–120.Wang, Da-Yung. Deposition of high (Ti,Al)N hard coatings by vacuum arc evaporation process / Da-Yung Wang, Yen-WayLi, Chi-Long Chang, Wei-Yu Ho.// Surface and Coatings Technology. – 1999. –Vol.114(2–3). – P.109–113. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00020-1.Wang, Da-Yung. Deposition of high (Ti,Al)N hard coatings by vacuum arc evaporation process / Da-Yung Wang, Yen-WayLi, Chi-Long Chang, Wei-Yu Ho.// Surface and Coatings Technology. – 1999. –Vol.114(2–3). – P.109–113. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00020-1.Кирюханцев-Корнеев, Ф. В. Структура и свойства Ti-Si-N покрытий, полученных магнетронным распылением СВС-мишеней / Ф. В. Кирюханцев-Корнеев, Д. В. Штанский, А. Н. Шевейко, Е. А. Левашов, И. В. Лясоцкий, Н. Б. Дьяконова // Физика металлов и металловедение. – 2004. – №97(3). – P.96–103.Кирюханцев-Корнеев, Ф. В. Структура и свойства Ti-Si-N покрытий, полученных магнетронным распылением СВС-мишеней / Ф. В. Кирюханцев-Корнеев, Д. В. Штанский, А. Н. Шевейко, Е. А. Левашов, И. В. Лясоцкий, Н. Б. Дьяконова // Физика металлов и металловедение. – 2004. – №97(3). – P.96–103.Коротаев, А. Д. Особенности структурно-фазового и упругонапряженного состояния нанокомпозитных сверхтвердых покрытий на основе TiN / А. Д. Коротаев, Д. П. Борисов, В. Ю. Мошков, С. В. Овчинников, А. Н. Тюменцев, Г. А. Прибытков // Физическая мезомеханика. – 2011. –№14(5). –С. 87–97.Коротаев, А. Д. Особенности структурно-фазового и упругонапряженного состояния нанокомпозитных сверхтвердых покрытий на основе TiN / А. Д. Коротаев, Д. П. Борисов, В. Ю. Мошков, С. В. Овчинников, А. Н. Тюменцев, Г. А. Прибытков // Физическая мезомеханика. – 2011. –№14(5). –С. 87–97.Погребняк, А. Д. Влияние параметров осаждения нитридов высокоэнтропийных сплавов (Ti-Zr-Hf-V-Nb)N на их структуру, состав, механические и трибологические свойства. / А. Д. Погребняк, И. В. Якущенко, О. В. Бондар, В. М. Береснев, О. В. Соболь, А. А. Андреев и др. // Сверхтвердые материалы. – 2013. – №6. – С.4–19.Погребняк, А. Д. Влияние параметров осаждения нитридов высокоэнтропийных сплавов (Ti-Zr-Hf-V-Nb)N на их структуру, состав, механические и трибологические свойства. / А. Д. Погребняк, И. В. Якущенко, О. В. Бондар, В. М. Береснев, О. В. Соболь, А. А. Андреев и др. // Сверхтвердые материалы. – 2013. – №6. – С.4–19.Brauer, G. Magnetron sputtering – Milestones of 30 years. / G. Brauer, B. Szyszka, M. Vergohl, et. al. // Vacuum. – 2010. – № 84(12). – P. 1354–1359.Brauer, G. Magnetron sputtering – Milestones of 30 years. / G. Brauer, B. Szyszka, M. Vergohl, et. al. // Vacuum. – 2010. – № 84(12). – P. 1354–1359.Polcar, T. Comparison of tribological behaviour of TiN, TiCN and CrN at elevated temperatures. / T. Polcar, T. Kubart, R. Novak, L. Kopecky, P. Siroky // Surface and Coatings Technology. – 2005. – Vol.193(1). – P.192–199. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.07.098.Polcar, T. Comparison of tribological behaviour of TiN, TiCN and CrN at elevated temperatures. / T. Polcar, T. Kubart, R. Novak, L. Kopecky, P. Siroky // Surface and Coatings Technology. – 2005. – Vol.193(1). – P.192–199. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.07.098.Carrera, S. Performance of CrN/Mos2(Ti) coatings for high wear low friction applications / S. Carrera, O. Salas, J.J. Moore, A. Woolverton, E. Sutter // Surface and Coatings Technology. 2003;167(1):25–32. http://dx.doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00885-X.Carrera, S. Performance of CrN/Mos2(Ti) coatings for high wear low friction applications / S. Carrera, O. Salas, J.J. Moore, A. Woolverton, E. Sutter // Surface and Coatings Technology. 2003;167(1):25–32. http://dx.doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00885-X.Yurjev, Y. N. Technological Peculiarities of Deposition Anti-Reflective Layers in LowE Coatings / Y. N. Yurjev, D. V. Sidelev // Journal of Physics: Conference Series. – 2013. –№479(1). – С.1–4. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/479/1/012018Yurjev, Y. N. Technological Peculiarities of Deposition Anti-Reflective Layers in LowE Coatings / Y. N. Yurjev, D. V. Sidelev // Journal of Physics: Conference Series. – 2013. –№479(1). – С.1–4. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/479/1/012018Yurov, V. M. High entropy coatings CuTiZrCrNi / V. M. Yurov, E. S. Platonova, A. Baltabekov // Norwegian Journal of development of the International Science. – 2019. –№36. – С.25–29.Yurov, V. M. High entropy coatings CuTiZrCrNi / V. M. Yurov, E. S. Platonova, A. Baltabekov // Norwegian Journal of development of the International Science. – 2019. –№36. – С.25–29.Wang, Y. Tribo-machanical properties CrNbTiMoZv high-entropy alloy filins synthesized by direct magnetron sputtening / Y. Wang, S. Kuang, X. Yu, L. Wang, W. Huang // Surface and Coating Technology. 2020;403:126374. http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126374.Wang, Y. Tribo-machanical properties CrNbTiMoZv high-entropy alloy filins synthesized by direct magnetron sputtening / Y. Wang, S. Kuang, X. Yu, L. Wang, W. Huang // Surface and Coating Technology. 2020;403:126374. http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126374.Колесников, В. И. Модернизация фрикционного низкоамплитудного демпфера с вакуумным ионно-плазменным покрытием рабочих поверхностей трения / В. И. Колесников, С. Л. Чернышев, И. В. Колесников, П. А. Коропец, В. Д. Вермель, А. Н. Корякин, К. Н. Политыко // Авиационные материалы и технологии. – 2024. – № 3(76). – С. 106–118. DOI: 10.18577/2713-0193-2024-0-3-106-118.Колесников, В. И. Модернизация фрикционного низкоамплитудного демпфера с вакуумным ионно-плазменным покрытием рабочих поверхностей трения / В. И. Колесников, С. Л. Чернышев, И. В. Колесников, П. А. Коропец, В. Д. Вермель, А. Н. Корякин, К. Н. Политыко // Авиационные материалы и технологии. – 2024. – № 3(76). – С. 106–118. DOI: 10.18577/2713-0193-2024-0-3-106-118.Воропаев, А. И. Покрытия DLC, стабилизированные азотом: оптимизация свойств и режимов нанесения с использованием алгоритмов рандомизированных деревьев и нейронных сетей / А. И. Воропаев, В. И. Колесников, О. В. Кудряков, В. Н. Варавка, И. В. Колесников, М. С. Лифарь, С. А. Гуда, А. А. Гуда, А. В. Сидашов // Физическая мезомеханика. – 2024. – Т. 27. – №2. – С. 16–32. – DOI: 10.55652/1683-805X_2024_27_2_16-32.Воропаев, А. И. Покрытия DLC, стабилизированные азотом: оптимизация свойств и режимов нанесения с использованием алгоритмов рандомизированных деревьев и нейронных сетей / А. И. Воропаев, В. И. Колесников, О. В. Кудряков, В. Н. Варавка, И. В. Колесников, М. С. Лифарь, С. А. Гуда, А. А. Гуда, А. В. Сидашов // Физическая мезомеханика. – 2024. – Т. 27. – №2. – С. 16–32. – DOI: 10.55652/1683-805X_2024_27_2_16-32.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.