Influence of Cr Dopants on the Oxidation Resistance of Multilayered TiAlN Films

Abstract

В даній роботі представлено результати досліджень впливу добавок Cr на корозійну стійкість багатошарових покриттів Ti 1−x Al x N, нанесених магнетронним розпиленням. Термогравіметричні експерименти показали, що легування Cr покращує окиснювальну поведінку покриттів. Методами сканувальної електронної мікроскопії детально досліджено структуру окалини, що утворюється на поверхні плівок при високотемпературному відпалі. Встановлено, що при відпалі 800°С на поверхні покриття без вмісту хрому утворюється подвійний шар оксидів, який складається з внутрішнього пористого Ti-O і зовнішнього щільного Al-O. Але при тривалому відпалі 900°С корозійна стійкість цієї плівки погіршується за рахунок збільшеної дифузії на поверхню іонів Ti, які руйнують захисний шар Al-О. Структура окалини, що утворюється на поверхні покриттів з Cr, залежить від хімічного складу плівки. Для покриттів з низьким та середнім вмістом Cr формується окалина, що із зовнішнього шару Ті-О і внутрішнього шару Al-Cr-O. У плівці з найбільшим вмістом хрому кінетика окиснення контролюється утворенням щільного поверхневого шару Cr(Al) 2 O 3 , і дана плівка демонструє найвищу корозійну стійкість. Ключові слова: тонка плівка, магнетронне розпилення, сканувальна електронна мікроскопія, термогравіметрія, корозійна стійкість.