CC BY
35
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Сошина Т.О., Плюснина В.А., Сошина О.И. Проектирование многослойного покрытия TiAlN-TiN-TiAlN с высокими трибологическими свойствами // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. - 2022. - Т. 24, № 1. -С. 21-27. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.1.03
Please cite this article in English as:
Soshirn T.O., Plysnina V.A., Soshirn O.I. Designing a multi-layer TiAlN-TiN-TiAlN coating with high tribological properties. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2022, vol. 24, no. 1, pp. 21-27. DOI: 10.15593/2224-9877/2022.1.03
ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение
Т. 24, № 1, 2022 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science
http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/
Научная статья
DOI: 10.15593/2224-9877/2022.1.03 УДК 539.121.8.04
1 12 Т.О. Сошина , В.А. Плюснина , О.И. Сошина
1Лысьвенский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета, Лысьва, Россия Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ TiAlN-TiN-TiAlN С ВЫСОКИМИ ТРИБОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
Изучены однокомпонентные покрытия TiN и TiAIN, полученные PVD-методом. Микроструктурный анализ покрытий проведен с использованием микроскопа Ultra 55, структурный анализ осуществлен на дифрактометре «ДРОН-4», функциональные свойства изучены на приборе Micro-combi tester и трибологической установке AE-5 по схеме «палец - диск». Ионное травление и микроструктурный анализ многослойного покрытия TiAIN-TiN-TiAIN проведены на установке Hitachi IM4000. Определены физико-механические и трибологические свойства однокомпо-нентных покрытий в зависимости от их фазового состава и структурных характеристик. Выявлен оптимальный фазовый состав слоя TiAIN и слоя TiN, при котором формируется высокая микротвердость, стойкость покрытия к деформациям, низкий коэффициент трения. Так, для слоя TiAIN оптимальным составом является достижение максимальной объемной доли фазы h-TisAI2N2, а для слоя TiN оптимальным составом является достижение наибольшей объемной доли фазы с-TiN. Установленные зависимости функциональных свойств покрытий TiN и TiAIN от их фазового состава, параметров микроструктуры послужили основой для проектирования многослойного покрытия TiAIN-TiN-TiAIN. Чередующиеся слои TiAIN и TiN обладают оптимальными фазовыми и структурными характеристиками и комплексом высоких эксплуатационных характеристик. Проведены промышленные испытания штоков запорной арматуры, упрочненных многослойными покрытиями TiAIN-TiN-TiAIN в условиях контактной нагрузки, температуры и воздействии реагентов рабочей среды. Результаты испытаний показали увеличение ресурса службы штоков, упрочненных многослойным покрытием TiAIN-TiN-TiAIN, в сравнении с неупрочненными в 3. ..3,5 раза.
Ключевые слова: фазовый состав, нанокристаллическая структура, физико-механические характеристики, трибологические свойства, многослойное покрытие, запорная арматура, комбинированные нагрузки.
T.O. БовЫпа1, V.A. Plysnina1, O.I. БовЫпа2
1Lysva branch of the Perm NationaI Research PoIytechnic University, Lysva, Russian Federation 2UraI FederaI University named after the first President of Russia B.N. YeItsin, Yekaterinburg, Russian Federation
DESIGNING A MULTI-LAYER TiAlN-TiN-TiAlN COATING WITH HIGH TRIBOLOGICAL PROPERTIES
One-component TiN and TiAIN coatings obtained by the PVD method have been studied. MicrostructuraI anaIysis of coatings was carried out using an UItra 55 microscope, structuraI anaIysis was carried out on a DRON-4 diffractometer, functionaI properties were studied on a Micro-combi tester and an AE-5 triboIogicaI setup according to the "finger-disk" scheme. Ion etching and microstructuraI anaIysis of the muItiIayer TiAIN - TiN - TiAIN coating was carried out on a Hitachi IM4000 setup. The physicomechanicaI and triboIogicaI properties of one-component coatings are determined depending on their phase composition and structuraI characteristics. The optimaI phase composition of the TiAIN Iayer and the TiN Iayer, at which a high microhardness, resistance of the coating to deformations, and a Iow coefficient of friction are formed, have been reveaIed. So for the TiAIN Iayer, the optimaI composition is to achieve the maximum voIume fraction of the h-Ti3AI2N2 phase, and for the TiN Iayer, the optimaI composition is to achieve the Iargest voIume fraction of the c-TiN phase. The estabIished dependences of the functionaI properties of TiN and TiAIN coatings on their phase composition, microstructure parameters served as the basis for designing a muItiIayer TiAIN - TiN - TiAIN coating. The aIternating Iayers of TiAIN and TiN have optimaI phase and structuraI characteristics and a set of high performance characteristics. IndustriaI tests of vaIves rods reinforced with muItiIayer TiAIN - TiN - TiAIN coatings were carried out under conditions of contact Ioad, temperature and exposure to reagents of the working medium. The test resuIts showed an increase in the service Iife of rods hardened by a muItiIayer TiAIN - TiN - TiAIN coating in comparison with unhardened ones by 3 ... 3.5 times.
Keywords: phase composition, nanocrystaIIine structure, physicaI and mechanicaI characteristics, triboIogicaI properties, muItiIayer coating, shut-off vaIves, combined Ioads.
Введение
На сегодняшний день научно-технический прогресс в инструментальной промышленности тесно связан с применением многослойных нанопокрытий, работающих при высоких температурах и подвергающихся наиболее сложным условиям износа и трения [1-6]. Многослойные покрытия имеют существенные преимущества: слои играют роль своеобразных барьеров, которые могут эффективно сдерживать диффузионные процессы, снизить склонность материала к коррозии и окислению при высоких температурах, при этом снижается риск появления микротрещин покрытия и увеличивается стойкость режущего инструмента [7-11].
Покрытия на основе Т1АШ и ТШ успешно эксплуатируют в условия трибологических нагрузок, абразивного износа, повышая ресурс службы деталей и стойкость инструмента [12-16]. Покрытия с нанокристаллической структурой на основе Т1М, Т1АШ обеспечивают высокий уровень твердости, коррозионной стойкости, низкий коэффициент трения и достаточно высокие физико-механические характеристики [17-22]. Однако нестабильность получаемых свойств и характеристик покрытия снижает эффективность их использования в реальных производственных условиях. Для формирования многослойных покрытий с высокими и стабильными трибологическими характеристиками
и физико-механическими свойствами необходимо изучение влияния фазового состава и структуры каждого слоя на функциональные характеристики покрытия [23-25].
Целью научного исследования является проектирование многослойных покрытий TiAlN-TiN-TiAlN трибологического назначения.
Методика эксперимента
Многослойные покрытия TiN и TiAlN получены методом PVD (Physical vapour deposition) на образцах из конструкционной стали 14Х17. Адгезионная прочность покрытий обеспечена осаждением на подложку подслоев из Ti. Технологические режимы подготовки поверхности и осаждения слоев и покрытия приведены в табл. 1. Методика эксперимента и оборудование представлены в табл. 2.
Результаты эксперимента
Фазовый состав формируемых покрытий и объемные доли входящих фаз представлены в табл. 3 и на рис. 1. Полученные PVD методом покрытия TiN состоят из двух фаз: кубической TiN (с-TiN) и гексагональной TiN03 (h-TiN03). Полученное покрытие TiN 1 характеризуется большей объемной долей фазы TiN0 3. В покрытии TiN 2 преобладает фаза с-TiN, объемная доля которой максимальна из сформированных покрытий TiN.
Таблица 1
Технологические режимы подготовки поверхности и осаждения покрытия
Операция технологического процесса Технологический режим
Ионная очистка поверхности образцов 270 °С
Давление в вакуумной камере 0,26...0,28 Па
Напряжение смещения 45...50 В
Таблица 2
Методика эксперимента и используемое оборудование
Вид исследования Оборудование исследования
Микроструктурный анализ: морфология поверхности и съемка изломов покрытий Электронный микроскоп Ultra 55
Рентгеноструктурный анализ покрытий: Cu Ка-излучение Дифрактометр ДРОН-4 в Cu Ка излучении
Физико-механические характеристики покрытий: в соответствии с DIN EN ISO 14577-1 Прибор Micro-combi tester
Трибологические свойства покрытий: схема «палец - диск». Контртело - сталь 40Х [25] Трибологическая установка AE-5
Микроструктурный анализ многослойного покрытия, ионное травление излома покрытия Установка Hitachi IM4000
Физико-механические и трибологические характеристики покрытий Т1М при различном фазовом составе
Таблица 3
Номер покрытия Объемная доля фаз Иц, ГПа Е, ГПа Н/Е Н3/Е2 Ц
TiN TiN0,3
1 25 75 22,8 266,7 0,09 0,17 0,05
2 12 88 34,2 318,2 0,10 0,39 0,01
Покрытия TiN обладают плотной мелкозернистой столбчатой структурой (рис. 2). Размер зерен покрытия 1 с большим содержание фазы TiNo,3 находится в интервале от 100 до 200 нм. Более мелкозернистая структура формируется у покрытие TiN 2 с преобладанием фазы с-TiN, размер зерна находится в интервале от 50 до 150 нм.
Полученные магнетронным распылением покрытия TiAlN 1 и 2 являются трехфазными и состоят из фаз: кубической AlN (с-AlN), кубической TiN (с-TiN) и гексагональной Ti3AbN (h-^A^N) (табл. 4). Покрытие 3 TiAlN содержит дополнительно гексагональную фазу AlN (w-AlN) со структурой типа вюрцит. Основной фазой покрытия TiAlN 1 является кубическая фаза с-TiN, зерна которой преимущественно ориентированы в направлении (111), а в покрытии TiAlN 2 основной является гексагональная фаза h-^A^N с преимущественной кристаллографической ориентацией зерен (107).
Микроструктурный анализ покрытий TiN и TiAlN позволил установить тип структуры и размер зерна слоев покрытия. Покрытия TiN имеют плотную мелкозернистую столбчатую микрострук-
туру. Наименьший размер зерна 20...30 нм получен у покрытия 2 ИМ на основе фазы с-ТМ Плотная столбчатая структура с размером зерен 20.50 нм получена у покрытия 2 НАМ на основе фазы Ь-НзАЬ^. Низкая когезионная прочность покрытия 3 с гексагональной фазой ^^АШ может быть вызвана неравновесными условиями осаждения покрытия, при которых наблюдается анизотропия скоростей формирования покрытия характерных для РУЭ-методов.
Сопоставление результатов исследования физико-механических свойств покрытий Т1АШ и ТМ с результатами структурного анализа покрытий показало, что покрытие ТМ на основе фазы с-ТМ имеет лучшие значения физико-механических характеристик и низкий коэффициент трения (ц). Сочетание высокого значения микротвердости (НД стойкости к упругой (Н/Е) и пластической деформациям (Н3/Е2), низкого значения коэффициента трения говорит о стойкости покрытия сопротивляться нагрузке и противостоять истиранию. Наибольшее значение модуля упругости (Е) покрытия 2 ТМ характерно для высоких внутренних напряжений в покрытии и может привести к снижению его адгезионной прочности.
Рис. 1. Спектр дифрактограмм участков покрытий TiN
а б
Рис. 2. Микроструктура покрытий Т1Ы с различным фазовым составом: а - покрытие 1; б - покрытие 2
Таблица 4
Физико-механические и трибологические характеристики покрытий Т1АШ при различном фазовом составе
Номер покрытия Объемная доля фаз Иц, ГПа Е, ГПа Н/Е Н3/Е2 Ц
с-™ с-АШ И-ПзАЬ^
1 76 2 - 22 14,1 202,5 0,06 0,17 0,13
2 10 4 - 86 40,2 305,9 0,14 1,27 0,06
3 6 16 21 57 28,6 296 0,09 0,40 0,10
20, град
Рис. 3. Спектр дифрактограмм участков покрытий ЛАМ
а б в
Рис. 4. Микроструктура покрытий ЛАМ при различном фазовом составе: а - покрытие 1; б - покрытие 2; в - покрытие 3
Путь трения (Ь,). м
Рис. 5. Коэффициент трения скольжения многослойного покрытия Т1А1К-Т1К-Т1АМ
500 мкм 500 мкм
а б
Рис. 6. Результаты испытаний штоков запорной арматуры котельных установок: а - без покрытия; б - с покрытием
Физико-механические и трибологические свойства покрытий Т1АШ улучшаются при увеличении в них содержания гексагональной фазы И-Т13А12К2. Покрытие 2 Т1АШ обладает оптимальным сочетанием физико-механических свойств: высокой твердостью и низким значением модуля упругости, соответственно низкими напряжениями на границе с основным материалом и хорошей адгезионной прочностью. Повышенное значение коэффициента трения покрытия 2 Т1АШ объясняется развитым микрорельефом поверхности и ячеистой структурой покрытия (рис. 4).
На основании полученных результатов рент-геноструктурного анализа, физико-механических и трибологических свойств покрытий Т1АШ и ТК разработаны многослойные покрытия на основе чередующихся слоев Т1АШ-Т1К-Т1АШ для условий комбинированного воздействия температуры и абразивного износа. Объемная доля фазы И-Т13А12К2 в слоях Т1АШ и объемная доля фазы с-Т1К в слоях Т1К являются основными параметрами, определяющими способность сопротивляться многослойного покрытия Т1АШ-Т1К-Т1АШ к разрушению и износу при контактной нагрузке и повышенных температурах. Поученное многослойное покрытие Т1АШ-Т1К-Т1АШ обладает комплексом высоких физико-механических свойств: микротвердостью Нц = 43,4 ГПа, модулем упругости Е = 310 ГПа и низким коэффициентом трения (рис. 5).
Промышленные испытания многослойных покрытий Т1АШ-Т1К-Т1АШ проведены в условиях комбинированного воздействия: контактные нагрузки (пара трения «шток - корпус»), разница рабочих давлений среды пара, повышенная температура среды до 400 °С, воздействие агрессивных реагентов паровых котлов котельных установок. Результаты промышленных испытаний штоков с покрытием Т1АШ-Т1К-Т1АШ показали увеличение стойкости штоков в сравнении с неупрочненными в 3...3,2 раза (рис. 6). Результаты испытаний в течение отведенного времени показали полное отсутствие пропуска среды (вода) между седлом штока и гнездом корпуса вентиля, отсутствие дефектов на контактной поверхности штоков, незначительные следы износа уплотнительных поверхностей, что подтверждает герметичность топливо-регулирующей запорной арматуры.
Выводы
Установлен фазовый состав и параметры микроструктуры покрытий Т1АШ и ТШ, при которых получен комплекс высоких физико-механических и трибологических свойств. Опти-
мальным фазовым составом покрытия TiAlN является состав, в котором преобладает гексагональная фаза h-Ti3Al2N2. Оптимальным фазовым составом покрытия TiN является состав, в котором преобладает кубическая фаза с-TiN.
Разработаны многослойные покрытия на основе чередующихся слоев TiAlN-TiN-TiAlN для условий комбинированного воздействия температуры и абразивного износа с комплексом высоких функциональных свойств. Чередование слоев TiAlN-TiN-TiAlN с заданного состава и строения, с градиентом свойств способствует многократному росту стойкости и срока службы изделия с покрытием. Промышленные испытания штоков запорной арматуры, упрочненных многослойными покрытиями TiAlN-TiN-TiAlN, показали увеличение стойкости штоков в сравнении с неупрочненными в 3...3,5 раза.
Список литературы
1. Кавалейро А., де Хоссон Д. Наноструктурные покрытия: пер. с англ. - М.: Техносфера, 2011. - 752 с.
2. Microstructure evolution during the isostructural decomposition of TiAlN: a combined in-situ small angle x-ray scattering and phase field study / A. Knutsson, J. Ullb-rand, L. Rogstrom, N. Norrby, L. Johnson, L. Hultman, J. Almer, M.P. Johansson, B. Jansson, M. Oden // Journal of Applied Physics. - 2013. - Vol. 113, i. 21. - Р. 1089-7550.
3. Barna P. Formation and characterization of the structure of surface coatings in protective coatings and thin films // Protective coatings and thin films. - 1997. - P. 279-297.
4. Microstructure and mechanical properties of TiN/TiAlN multilayer coatings deposited by arc ion plating with separate targets / Y. Wei, C. Lic, H. Gong, S. Yang // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. -2011. - Vol. 21, i. 5. - P. 1068-1073.
5. The corrosion study of TiN, TiAlN and CrN multilayer coatings deposit on martensitic stainless steel by arc cathodic physical vapour deposition / О. Hossein, E. Reza, A. Fakhreddin, E. Iman // Materials Research Express. -2019. - Vol. 6(4). - P. 1-13.
6. Microstructure evolution in multilayer c-TiAlN/ TiN coatings during spinodal decomposition - A phase-field study / J. Zhou, L. Zhang, L. Chen, H. Wu, Y. Du // Journal of Micromechanics and Molecular Physics. - 2016. - Vol. 1, по. 1. - P. 1-16.
7. Barshilia H.C., Yogesh K., Rajam K.S. Deposition of TiAlN coatings using reactive bipolar-pulsed direct current unbalanced magnetron sputtering // Vacuum. - 2009. -Vol. 83. - P. 427-434.
8. Lateral gradients of phases, residual stress and hardness in a laser heated Ti0.52Al0.48N coating on hard metal / M. Bartosik, R. Daniel, Z. Zhang, M. Deluca, W. Ecker, M. Stefenelli, M. Klaus, C. Genzel, C. Mitterer, J. Keckes // Surface and Coatings Technology. - 2012. -Vol. 206, i. 22. - P. 4502-4510.
9. Comparative study of corrosion and corrosion-wear behavior of TiN and CrN coatings on UNS S17400 stainless
steel / O. Hossein, E. Reza, A. Fakhreddin, E. Iman // Corrosion Reviews. - 2018. - Vol. 36 (4). - P. 403-412.
10. Multilayer composition coatings for cutting tools: formation and performance properties / V.P. Tabakov, A.S. Vereschaka, A.A. Vereschaka // Mechanics and Industry. - 2017. - Vol. 18, № 706. - P. 1-12.
11. Comparison of Laboratory Methodologies to Evaluate Corrosion Inhibitors for Oil and Gas Pipelines / S. Papavinasam, R.W. Revie, M. Attard, A. Demoz, K. Michaelian // Corrosion. - 2003. - Vol. 59 (10). - P. 897-912.
12. Нанокристаллические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства / В.М. Береснев, А.Д. По-гребняк, Н.А. Азаренков, В.И. Фареник, Г.В. Кирик // Физическая инженерия поверхности. - 2007. - T. 5, № 1-2. - C. 4-28.
13. Decomposition kinetics in Tii-xAlxN coatings as studied by in-situ X-ray diffraction during annealing / C. Wustefeld, D. Rafaja, M. Dopita, M. Motylenko, C. Baehtz,
C. Michotte, M. Kathrein // Surface and Coatings Technology. - 2011. - Vol. 206. - P. 1727-1734.
14. Effect of PVD Process Parameter Interaction on the TiAlN Coating Roughness / N. Rahman, T. Swanson, Mohd. R. Muhamad, P. Briskham, J. Abdul S. Mohamad, A.S. Hasan Basari // Journal of Applied Sciences Research. -2012. - Vol. 8, № 1. - Р. 283-289.
15. Frictional and wear behaviour of AlCrN, TiN, TiAlN single-layer coatings, and TiAlN/AlCrN, AlN/TiN nano-multilayer coatings in dry sliding / Y. Willey, H.Liew, J.L. Jie, L.Y. Yan, J. Dayou, C.S. Sipaut, M. Faizah // Procedia Engineering. - 2013. - Vol. 68. - P. 512-517.
16. Mo J.L., Zhu M.H. Sliding tribological behavior of PVD hard coatings // Tribology International. - 2008. -Vol. 41. - P. 1161.
17. Трибомеханические свойства и структура на-нокомпозитных покрытий Ti1.IAlIN / В.П. Сергеев, М.В. Федорищева, А.В. Воронов, О.В. Сергеев, В.П. Яновский, С.Г. Псахье // Известия Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 309, № 2. - C. 149-153.
18. Friction coefficient and sliding wear of AlTiN coating under various lubrication conditions / X. Wang, P.Y. Kwon,
D. Schrock, D. Kim // Wear. - 2013. - Vol. 304. - P. 1-67.
19. A new approach to improve the surface properties of H13 steel for metal forming applications by applying the TiAlN multi-layer coating / H. Elmkhah, F. Mahboubi, A.Abdollah-zadeh, A.R. Sabour // Journal of Manufacturing Processes. - 2018. - Vol. 32. - P. 873-877.
20. Tribology of multilayer coatings for wear reduction: A review / M. Khadem, O.V. Penkov, H.Yang, D. Kim // Friction. - 2017. - Vol. 5 (3). - P. 248-262.
21. Tribological and mechanical properties of Ti/TiAlN/TiAlCN nanoscale multilayer PVD coatings deposited on AISI H11 hot work tool steel / M.A. Al-Bukhaiti, K.A. Al-Hatab, W. Tillmann, F. Hoffmann, T. Sprute // Applied Surface Science. - 2014. - Vol. 318. - P. 180-190.
22. Mechanical and tribological properties of TiN/Ti multilayer coating / Y. Cheng, T. Browne, B. Heckerman, C. Bowman, V. Gorokhovsky, E.I. Meletis // Surface Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205. - P. 146-151.
23. Chauhan K.V., Rawal S.K. A Review Paper on Tribological and Mechanical Properties of Ternary Nitride
based Coatings // Procedia Technology. - 2014. - Vol. 14. -P. 430-437.
24. Kot M., Major L., Lackner J. The tribological phenomena of a new type of TiN/a-C: H multilayer coatings // Materials and Design. - 2013. - Vol. 51. - P. 280-286.
25. Каменева А.Л., Караваев Д.М., Пименова Н.В. Методики изучения трибологических характеристик пленок // Технология металлов. - 2012. - № 2. - С. 34-38.
References
1. Kavaleiro A., de Khosson D. Nanostrukturnye pokrytiia [Nanostructured coatings]. Moscow: Tekhnosfera, 2011, 752 p.
2. Microstructure evolution during the isostructural decomposition of TiAlN: a combined insitu small angle x-ray scattering and phase field study. A. Knutsson, J. Ullb-rand, L. Rogstrom, N. Norrby, L. Johnson, L. Hultman,
J. Almer, M.P. Johansson, B. Jansson, M. Odén. Journal of Applied Physics, 2013, vol. 113, iss. 21, pp. 1089-7550.
3. Barna P. Formation and characterization of the structure of surface coatings in protective coatings and thin films. Protective coatings and thin films, 1997, pp. 279-297.
4. Microstructure and mechanical properties of TiN/TiAlN multilayer coatings deposited by arc ion plating with separate targets. Y. Wei, C. Lic, H. Gong, S. Yang. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2011, vol. 21, iss. 5, pp. 1068-1073.
5. The corrosion study of TiN, TiAlN and CrN multilayer coatings deposit on martensitic stainless steel by arc cathodic physical vapour deposition. O. Hossein, E. Reza, A. Fakhreddin, E. Iman. Materials Research Express, 2019, vol. 6(4), pp. 1-13.
6. Microstructure evolution in multilayer c-TiAlN/ TiN coatings during spinodal decomposition - A phase-field study. J. Zhou, L. Zhang, L. Chen, H. Wu, Y. Du. Journal of Micromechanics and Molecular Physics, 2016, vol. 1, no. 1, pp. 1-16.
7. Barshilia H.C., Yogesh K., Rajam K.S. Deposition of TiAlN coatings using reactive bipolar-pulsed direct current unbalanced magnetron sputtering. Vacuum, 2009, vol. 83, pp. 427-434.
8. Lateral gradients of phases, residual stress and hardness in a laser heated Ti0.52Al0.48N coating on hard metal. M. Bartosik, R. Daniel, Z. Zhang, M. Deluca, W. Ecker, M. Stefenelli, M. Klaus, C. Genzel, C. Mitterer, J. Keckes. Surface and Coatings Technology, 2012, vol. 206, iss. 22, pp. 4502-4510.
9. Comparative study of corrosion and corrosion-wear behavior of TiN and CrN coatings on UNS S17400 stainless steel. O. Hossein, E. Reza, A. Fakhreddin, E. Iman. Corrosion Reviews, 2018, vol. 36 (4), pp. 403-412.
10. Multilayer composition coatings for cutting tools: formation and performance properties. V.P. Tabakov, A.S. Vereschaka, A.A. Vereschaka. Mechanics and Industry, 2017, vol. 18, no. 706, pp. 1-12.
11. Comparison of Laboratory Methodologies to Evaluate Corrosion Inhibitors for Oil and Gas Pipelines. S. Papavinasam, R.W. Revie, M. Attard, A. Demoz, K. Michaelian. Corrosion, 2003, vol. 59 (10), pp. 897-912.
12. Nanokristallicheskie i nanokompozitnye pokrytiia, struktura, svoistva [Nanocrystalline and nanocomposite coatings, structure, properties]. V.M. Beresnev, A.D. Pogrebniak, N.A. Azarenkov, V.I. Farenik, G.V. Kirik. Fizicheskaia inzheneriiapoverkhnosti, 2007, vol. 5, no. 1-2, pp. 4-28.
13. Decomposition kinetics in Til-xAlxN coatings as studied by in-situ X-ray diffraction during annealing.
C. Wustefeld, D. Rafaja, M. Dopita, M. Motylenko, C. Baehtz, C. Michotte, M. Kathrein. Surface and Coatings Technology, 2011, vol. 206, pp. 1727-1734.
14. Effect of PVD Process Parameter Interaction on the TiAlN Coating Roughness. N. Rahman, T. Swanson, Mohd. R. Muhamad, P. Briskham, J. Abdul S. Mohamad, A.S. Hasan Basari. Journal of Applied Sciences Research, 2012, vol. 8, no. 1, pp. 283-289.
15. Frictional and wear behaviour of AlCrN, TiN, TiAlN single-layer coatings, and TiAlN/AlCrN, AlN/TiN nano-multilayer coatings in dry sliding. Y. Willey, H.Liew, J.L. Jie, L.Y. Yan, J. Dayou, C.S. Sipaut, M. Faizah. Procedia Engineering, 2013, vol. 68, pp. 512-517.
16. Mo J.L., Zhu M.H. Sliding tribological behavior of PVD hard coatings. Tribology International, 2008, vol. 41, p. 1161.
17. Tribomekhanicheskie svoistva i struktura na-nokompozitnykh pokrytii Ti1-xAlxN [Tribomechanical properties and structure of Ti1-xAlxN nanocomposite coatings]. V.P. Sergeev, M.V. Fedorishcheva, A.V. Voronov, O.V. Sergeev, V.P. Ianovskii, S.G. Psakh'e. Izvestiia Tomskogo politekhnicheskogo universiteta, 2006, vol. 309, no. 2, pp. 149-153.
18. Friction coefficient and sliding wear of AlTiN coating under various lubrication conditions. X. Wang, P.Y. Kwon,
D. Schrock, D. Kim. Wear, 2013, vol. 304, pp. 1-67.
19. A new approach to improve the surface properties of H13 steel for metal forming applications by applying the TiAlN multi-layer coating. H. Elmkhah, F. Mahboubi, A.Abdollah-zadeh, A.R. Sabour. Journal of Manufacturing Processes, 2018, vol. 32, pp. 873-877.
20. Tribology of multilayer coatings for wear reduction: A review. M. Khadem, O.V. Penkov, H.Yang, D. Kim. Friction, 2017, vol. 5 (3), pp. 248-262.
21. Tribological and mechanical properties of Ti/TiAlN/TiAlCN nanoscale multilayer PVD coatings deposited on AISI H11 hot work tool steel. M.A. Al-Bukhaiti, K.A. Al-Hatab, W. Tillmann, F. Hoffmann, T. Sprute. Applied Surface Science, 2014, vol. 318, pp. 180-190.
22. Mechanical and tribological properties of TiN/Ti multilayer coating. Y. Cheng, T. Browne, B. Heckerman, C. Bowman, V. Gorokhovsky, E.I. Meletis. Surface Coatings Technology, 2010, vol. 205, pp. 146-151.
23. Chauhan K.V., Rawal S.K. A Review Paper on Tribological and Mechanical Properties of Ternary Nitride based Coatings. Procedia Technology, 2014, vol. 14, pp. 430-437.
24. Kot M., Major L., Lackner J. The tribological phenomena of a new type of TiN/a-C: H multilayer coatings. Materials and Design, 2013, vol. 51, pp. 280-286.
25. Kameneva A.L., Karavaev D.M., Pimenova N.V. Metodiki izucheniia tribologicheskikh kharakteristik plenok [Techniques for studying tribological characteristics of shoulders]. Tekhnologiia metallov, 2012, no. 2, pp. 34-38.
Поступила: 13.12.2021
Одобрена: 21.02.2022
Принята к публикации: 22.02.2022
Сведения об авторах
Сошина Татьяна Олеговна (Лысьва, Россия) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технические дисциплины» Лысьвенского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета (Россия, 618900, Лысьва, Оборина, 65-42, e-mail: soshtanya@rambler.ru).
Сошина Ольга Ильинична (Екатеринбург, Россия) -студент Института естественных наук и математики Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 48, e-mail: olga.soshina.12@gmail.com).
Плюснина Виктория Александровна (Лысьва, Россия) - студент Лысьвенского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета (Россия, 618900, Лысьва, ул. Ленина, 2, e-mail: vika.plyusnina2002@mail.ru).
About the authors
Tatyana O. Soshina (Lysva, Russian Federation) -Candidate of Technical Sciences of the Department of Technical Disciplines, Perm National Research Polytechnic University, Lysva branch (65-42, Oborina str., Lysva, 618900, Russian Federation, e-mail: soshtanya@rambler.ru).
Olga 1 Soshina (Yekaterinburg, Russian Federation) -Student of the Institute of Natural Sciences and Mathematics, Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin (48, Kuibysheva str., Yekaterinburg, 620002, Russian Federation, e-mail: olga.soshina.12@gmail.com).
Victoria A. Plyusnina (Lysva, Russian Federation) -student of Technical disciplines of LF Perm National Research Polytechnic University (2, Lenina str., Lysva, 618900, Russian Federation, e-mail: vika.plyusnina2002@mail.ru).
Финансирование. Работа выполнена при поддержке АО «ЭЛКАМ-нефтемаш».
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
