ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ, КОРРОЗИОННЫЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ TISICN, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ РЕАКТИВНОГО ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

В работе исследованы термическая стабильность, трибологические и электрохимические свойства покрытий TiSiCN, полученных методом реактивного плазменного напыления механически активированных порошковых смесей системы TiCN–SiC–Si. Показано влияние силы дугового тока (400-600 А) на результаты испытаний и характеристики сформированного слоя. Рентгенофазовый анализ и исследование поперечных шлифов методом сканирующей электронной микроскопии подтверждают формирование покрытия системы Ti–Si–C– N и позволяют оценить его толщину и микроструктурные особенности. Термогравиметрический анализ, проведённый в атмосфере N₂, использован для сравнительной оценки термической стабильности покрытий при нагреве до 950°C. По данным трибологических испытаний установлена зависимость коэффициента трения от режима напыления и отмечена тенденция к его стабилизации при повышенных значениях тока. Электрохимические исследования в 3,5% растворе NaCl показали улучшение коррозионных характеристик покрытий по сравнению с подложкой. Полученные результаты характеризуют покрытия TiSiCN как перспективные защитные слои для применения в условиях трения, нагрева и воздействия коррозионных сред.

1. TiSiCN as coatings resistant to corrosion and neutron activation / Mirzayev M.N. et al // Materials. – 2023. – Vol. 16. – Art. 1835. https://doi.org/10.3390/ma16051835.

2. Ternary and quaternary TiSiN and TiSiCN nanocomposite coatings obtained by CVD / I. Endler et al // Surface and Coatings Technology. – 2013. – Vol. 215. – P. 133-140. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.07.085.

3. Structure, mechanical properties and tribocorrosion behaviours of superhard TiSiCN nanocomposite coatings / H.Q. Wang et al // Surface and Coatings Technology. – 2023. – Vol. 470.

4. Evaluation of the tribological behavior of TiSiCN nanocomposites / C.H. Ortiz et al // Surface and Coatings Technology. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.XXXXXX.

5. Effect of N content on microstructure and tribological properties of TiSiCN composite coatings / B. Zhou et al // Journal of Vacuum Science & Technology A. – 2022. – Vol. 40, № 4. – Art. 043407. https://doi.org/10.1116/6.0001904.

6. Microstructure and tribological performance of nanocomposite Ti–Si–C–N coatings deposited using hexamethyldisilazane precursor / R. Wei et al // Journal of Vacuum Science & Technology A. – 2010. – Vol. 28, № 5. – P. 1126-1132.

7. Wu Z. Electrochemical and tribological properties of TiSiCN coatings in coolant / Z. Wu, S. Li, F. Zhou // Materials Science (Medžiagotyra). – 2019. – Vol. 25, № 4. – P. 548-553. https://doi.org/10.5755/j01.ms.25.4.19252.

8. Plasma-sprayed Ti–Si–C coatings and their crystallization behavior / J. Deng et al // Ceramics International. – 2023. – Vol. 49, № 1. – P. 623-631. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.185.

9. Microstructure evolution and reaction mechanism of Ti–C–N coatings fabricated by reactive plasma spraying / Y. Qin et al // Vacuum. – 2024. – Vol. 213. – Art. 112123. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112123.

10. Wang Y. High-temperature solid particle erosion behavior of plasma-sprayed ceramic coatings / Y. Wang, M. Yan, Y. Yang // Journal of Thermal Spray Technology. – 2021. – Vol. 30. – P. 1227- 1240. https://doi.org/10.1007/s11666-021-01225-8.

11. Influence of mechanical activation on the evolution of TiSiCN powders for reactive plasma spraying / L.S. Baimoldanova et al // Crystals. – 2024. – Vol. 14, № 11. – Art. 1005. https://doi.org/10.3390/cryst14101005.

12. Microstructure evolution and reaction mechanism of in-flight Ti–Si–C agglomerates during reactive plasma spraying / X. Sun et al // Ceramics International. – 2022. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.06.XXX.

13. Structure and properties of nanocomposite coatings TiN/Si–N and Ti–Al–Si–N / A. Pogrebnjak et al // Surface and Coatings Technology. 2019. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125121.

14. Microstructure and properties of Ti–Si–C–N coatings / X. Chen et al // Ceramics International. 2018. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.06.033.

15. Effect of arc current on TiN coatings prepared by arc ion plating / Y. Zhou et al // Vacuum. – 2020. – Art. 109369. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109369.

16. Influence of H₂ addition on plasma-sprayed coatings / Y. Zhang et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2017. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.146.

17. Effect of argon flow rate on structure and adhesion of hard coatings / S. Singh et al // Vacuum. – 2016. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2016.04.005.

18. Reactive magnetron sputtering of TiSiN coatings / F.-D. Duminica еt al // Surface and Coatings Technology. – 2013. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2013.05.038.

19. Environmental benefits of fluorogypsum reuse in the production of construction materials / B.K. Rakhadilov et al // Buildings. – 2024. – Vol. 14. – Art. 3618. https://doi.org/10.3390/buildings14113618.

20. Ceschini L. Frictional behaviour and wear resistance of TiN-based PVD coatings under dry sliding against a TiN-coated tool steel / L. Ceschini, G. Palombarini, G. Sambogna // Metallurgia Italiana. – 1999. – Vol. 91. – P. 45-51.

21. The effect of substrate treatment on the properties of TiAlSiYN/CrN nanocomposite coatings / A. Pogrebnjak et al // Surfaces and Interfaces. – 2022. – Vol. 30. – Art. 101902. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.101902.

22. Multilayered vacuum-arc nanocomposite TiN/ZrN coatings before and after annealing: Structure, properties, first-principles calculations / A. Pogrebnjak et al // Materials Characterization. – 2017. – Vol. 134. – P. 55-63.

23. Effect of spraying distance on microstructure and properties of coatings / L. Wang et al // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Art. 126421. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126421.