Deposition of Wear-Resistant Nanocomposite Coatings from Accelerated С60 Ions

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Hard wear-resistant carbon coatings were deposited from accelerated C60 ions at temperatures of 200 and 300°C. It has been established that the mechanical properties of the coatings are determined by the substrate temperature (Ts) and the energy composition of the beam. The hardness of coatings deposited from C+60 ions with an energy of 7 keV exceeds 50 GPa and is virtually independent of Ts. The presence of C602+ and C603+ with an energy of ~14 and 21 keV, respectively, in the beam leads to a result that is not typical for carbon coatings – the hardness increases by more than 1.3 times with an increase in Ts from 200 to 300°C (from 31.6 GPa to 41.6 GPa). In this case, according to Raman spectroscopy data, the size of graphite nanocrystals in the coating increases with temperature up to almost 2 nm. Coatings obtained under conditions of irradiation with C602+ and C603+ ions are characterized by minimal wear (1.5×10–8 mm3/N∙m, Ts = 200°C) and minimal friction coefficient (µ = 0.05 for Ts = 300°C). We attribute the unusual dependence of hardness on Ts and the improvement in the tribological properties of coatings to the formation of a composite structure based on a diamond-like matrix and graphite nanocrystals in this range of Ts.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

V. Pukha

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, RAS; Hydrogen Energy Center, Ltd. (Sistema JFC PJSC)

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: pve@icp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka; Chernogolovka

E. Drozdova

Baikov Institute of Metallurgy and Material Science

Email: pve@icp.ac.ru
Ресей, Moscow

O. Chernogorova

Baikov Institute of Metallurgy and Material Science

Email: pve@icp.ac.ru
Ресей, Moscow

I. Lukina

Baikov Institute of Metallurgy and Material Science

Email: pve@icp.ac.ru
Ресей, Moscow

M. Petrzhik

MISIS National University of Science and Technology

Email: pve@icp.ac.ru
Ресей, Moscow

A. Belmesov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, RAS

Email: pve@icp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka

Әдебиет тізімі

  1. Singh H., Ramirez G., Eryilmaz O., Greco A., Doll G., Erdemir A. // Tribology International. 2016. V. 98. P. 172. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.02.008
  2. Su Y., Cai L., Huang W., Zhang T., Yu W., Zhang P., Hu R. Gong X. // Vacuum. 2022. V. 198. P. 110920. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.110920
  3. Mutyala K.C., Singh H., Evans R.D., Doll G.L. // Surf. Coat. Technol. 2015. V. 284. P. 302. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.06.075
  4. Bhat A., Budholiya S., Aravind Raj S., Sultan M.T.H., Hui D., Md Shah A.U., Safri S.N.A. // Nanotechnol. Rev. 2021. V. 10. № 1. P. 237. https://doi.org/10.1515/ntrev-2021-0018
  5. Sánchez-López J.C., Martínez-Martínez D., López-Cartes C., Fernández A. // Surf. Coat. Technol. 2008. V. 202. № 16. P. 4011. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.02.012
  6. Schultrich B. Tetrahedrally Bonded Amorphous Carbon Films I: Basics, Structure and Preparation. Springer, 2018. V. 263.
  7. Shi B., Wu Y., Liu Y., Wang L., Gao J., Hei H., Zheng K.Yu.S. // Mater. Sci. Technol. 2022. V. 38. № 15. P. 1151. https://doi.org/10.1080/02670836.2022.2074124
  8. Charitidis C.A. // Int. J. Refractory Metals Hard Mater. 2010. V. 28. № 1. P. 51. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2009.08.003
  9. Zhang L., Wang F., Qiang L., Gao K., Zhang B., Zhang J. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 13. P. 9635. https://doi.org/10.1039/C4RA14078H
  10. Liu L., Tang W., Ruan Q., Wu Z., Yang C., Cui S., Ma Z., Fu R.K.Y., Tian X., Wang R., Wu Z., Chu P.K. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 404. P. 126468. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126468
  11. He D., Shang L., Li W., Cheng B., Zhai H., Zhang X., Lu Z., Zhang, G. // Mater. Design. 2023. V. 226 P. 111640. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111640
  12. Santiago J.A., Fernández-Martínez I., Sánchez-López J.C., Rojas T.C., Wennberg A., Bellido-González V., Molina-Aldareguia J.M., Monclús M.A., González-Arrabal R. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 382. P. 124899. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.124899
  13. Murugan V.S., Madhu S. // Silicon. 2022. V. 14. № 11. P. 6053. https://doi.org/10.1007/s12633-021-01375-y
  14. Tyagi A., Walia R.S., Murtaza Q., Pandey S.M., Tyagi P.K., Bajaj B. // Int. J. Refractory Metals Hard Mater. 2019. V. 78. P. 107. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.09.006
  15. Zhai W., Srikanth N., Kong L.B., Zhou K. // Carbon. 2017. V. 119. P. 150. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.04.027
  16. Penkov O.V., Pukha V.E., Zubarev E.N., Yoo S.S., Kim D.E. // Tribol. Int. 2013. V. 60. P. 127. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2012.11.011
  17. Бельмесов А.А., Нечаев Г.В., Пуха В.Е. Кабачков Е.Н., Ходос И.И., Карасев П.А. // Поверхность. Рентген., синхротр.и нейтрон. исслед. 2022. № 4. C. 3. https://doi.org/10.31857/S1028096022040021
  18. Малеев М.В., Зубарев Е.Н., Пуха В.Е., Дроздов А.Н., Вус А.С. // Металлофизика и новейшие технологии. 2015. Т. 37. № 6. С. 777. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112255
  19. Петржик М.И., Левашов Е.А. // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 6. С. 1002.
  20. Johnson K.L. Contact Mechanics. Cambridge University Press: Cambridge, 1985.
  21. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Исследования изнашивания металлов. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1960. 351 с.
  22. Ferrari A.C., Robertson J. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 20. P. 14095. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.14095
  23. Ferrari A.C. // Surf. Coat. Technol. 2004. V. 180–181. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.10.146
  24. Kataria S., Sahoo S., Barve S.A., Dash S., Patil D.S., Tyagi A.K., Arora A.K. // Solid State Commun. 2009. V. 149. Iss. 43–44. P. 1881. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2009.08.007
  25. Kolawole F.O., Kolade O.S., Bello S.A., Kolawole S.K., Ayeni A.T., Elijah T.F., Borisade S.G., Tschiptschin A.P. // Int. J. Adv. Manufacturing Technol. 2023. V. 126. № 5-6. P. 2295. https://doi.org/10.1007/s00170-023-11282-8

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Fig. 1. Raman spectra of the coating samples 1-4 (a-d, respectively)

Жүктеу (327KB)
3. Fig. 2. Dependence of the sliding friction coefficient of coatings on the number of cycles in tribological tests of specimen 2 (a) and the profile of the friction track after the tests (b)

Жүктеу (105KB)
4. Fig. 3. Optical image of the contact spot formed on the surface of the counterbody during the friction test of specimen 2 (a). Deconvolution of the carbon part of the Raman spectrum taken from the friction region of the counterbody (b)

Жүктеу (144KB)

© Russian Academy of Sciences, 2024

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».