Structure and Properties of Ti–C–Ni–Al Wear-Resistant Coatings Obtained by HIPIMS Method

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Coatings obtained by high-power impulse magnetron sputtering (HIPIMS) were tested using a 64% Ti–16% C–14% Ni–6% Al target (42.5 at % Ti, 42.5 at % C, 7.5 at % Ni, 7.5 at % Al). The microstructure and composition of the coatings were studied using scanning electron microscopy, optical emission spectroscopy of a glow discharge, and X-ray phase analysis. Coatings were studied in terms of their hardness, modulus of elasticity, elastic recovery, resistance to elastic fracture strain, resistance to plastic deformation, friction coefficient and friction-slip wear resistance, resistance to shock-dynamic loading, as well as oxidation resistance. Field tests of coatings on the cutting tool were carried out. Properties of the coatings obtained by direct current and high-power pulse mode were compared. The results showed that the Ti–C–Ni–Al coatings had a dense homogeneous structure, a hardness of 12–26 GPa, an elastic modulus of 143–194 GPa, an elastic recovery of 66–90%, a low friction coefficient of 0.24–0.4, and high oxidation resistance at 800°C. The coating deposited according to the optimal regime confirmed its high practical efficiency during full-scale tests, reducing the cutting tool wear by ~25%.

About the authors

M. A. Zasypkin

National University of Science and Technology MISIS, 119049, Moscow, Russia

Email: alina-sytchenko@yandex.ru
Россия, 119049, Москва, Ленинский проспект, 4с1

A. D. Sytchenko

National University of Science and Technology MISIS, 119049, Moscow, Russia

Email: alina-sytchenko@yandex.ru
Россия, 119049, Москва, Ленинский проспект, 4с1

F. V. Kiryukhantsev-Korneev

National University of Science and Technology MISIS, 119049, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: alina-sytchenko@yandex.ru
Россия, 119049, Москва, Ленинский проспект, 4с1

References

  1. Fukui H. // SEI technical review. 2016. V. 82. P. 39–45.
  2. Mahboobeh A., Aghdam S.R., Ahangarani A. et al. // Advanced Materials Research. 2014. M. 829. № 476.
  3. Chen L., Wang S.Q., Zhou S.Z. et al. // International J. Refractory Metals and Hard Materials. 2008. V. 26. P. 456–460.
  4. Akinribide O.J., Obadele B.A., Akinwamide S.O. et al. // Ceramics International. 2019. V. 45. P. 21077–21090.
  5. Xiao M., Zhang Y., Wu Y. et al. // International J. Refractory Metals and Hard Materials. 2021. V. 101. № 105672.
  6. Shmorgun V.G., Bogdanov A.I., Kulevich V.P. et al. // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 38. P. 1627–1630.
  7. Chaliyawala H.A., Gupta G., Kumar P. et al. // Surface and Coatings Technology. 2015. V. 276. P. 431–439.
  8. Ma M., Sun W.-C., Zhang Y.-G. et al. // Materials Research. 2019. V. 22. № e20190530.
  9. Grandin M., Nedfors N., Sundberg J. et al. // Surface and Coatings Technology. 2015. V. 276. P. 210–218.
  10. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Shvindina N.V. et al. // Ceramics International. 2018. V. 44. P. 7637–7646.
  11. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Vorotilo S.A., Levashov E.A. // Ceramics International. 2020. V. 46. P. 1775–1783.
  12. Bao Y., Huang L., An Q. et al. // J. European Ceramic Society. 2020. V. 40. P. 4381–4395.
  13. Krysina O.V., Ivanov Yu.F., Koval N.N. et al. // Surface and Coatings Technology, 2021. V. 416. № 127153.
  14. Amudha A., Nagaraja H.S., Shashikala H.D. // Physica B: Condensed Matter. 2021. V. 602. № 412409.
  15. Bolelli G., Colella A., Lusvarghi L. et al. // Wear. 2020. V. 450–451. № 203273.
  16. Abegunde O., Akinlabi E., Oladijo P. // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 44. P. 1221–1226.
  17. Chen Y., Wu G., He J. // Materials Science and Engineering: C. 2015. V. 48. P. 41–47.
  18. Singh A., Schipmann S., Mathur A. et al. // Applied Surface Science. 2017. V. 414. P. 114–123.
  19. Abegunde O.O., Akinlabi E.T., Oladijo O.P. // Applied Surface Science. 2020. V. 520. № 146323.
  20. Tudose I.V., Suchea M.P. // Functional Nanostructured Interfaces for Environmental and Biomedical Applications. 2019. P. 15–26.
  21. Baghriche O., Zertal A., Ehiasarian A.P. et al. // Thin Solid Films. 2012. V. 520. P. 3567–3573.
  22. Sytchenko A.D., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2064. № 012062.
  23. Souček P., Hnilica J., Klein P. et al. // Surface and Coatings Technology. 2021. V. 423. № 127624.
  24. Helmersson U., Lattemann M., Bohlmark J. et al. // Thin Solid Films. 2006. V. 513. P. 1–24.
  25. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sytchenko A.D., Sviridova T.A. et al. // Surface and Coatings Technology. 2022. № 128141.
  26. Musil J., Zeman P. // Solid State Phenomena. 2007. V. 4. P. S6–S10.
  27. Papa F., Gerdes H., Bandorf R. et al. // Thin Solid Films. 2011. V. 520. P. 1559–1563.
  28. Шевцова Л.И. Дис. к-та техн. наук: 05.16.09. НГТУ. 2015. 200 с.
  29. Shtansky D.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N. et al. // Surface and Coatings Technology. 2009. V. 203. P. 3595–3609.
  30. André B., Lewin E., Jansson U., Wiklund U. // Wear. 2011. V. 270. P. 555–566.
  31. Pang X., Shi L., Wang P. et al. // Surface and Coatings Technology. 2009. V. 203. P. 1537–1543.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (643KB)
3.

Download (255KB)
4.

Download (211KB)
5.

Download (252KB)
6.

Download (395KB)
7.

Download (1002KB)
8.

Download (423KB)
9.

Download (923KB)
10.

Download (48KB)
11.

Download (591KB)
12.

Download (35KB)

Copyright (c) 2023 М.А. Засыпкин, А.Д. Сытченко, Ф.В. Кирюханцев-Корнеев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».