Impact of Post-Deposition Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Boron Nitride Thin Films Prepared by Radio Frequency Magnetron Sputtering

Editorial Board PCSS Journal; Мухтіар Сінгх; Рашад Абасзаде; Руслан Запухляк; Володимир Коцюбинський; Фуад Абасзаде

doi:10.15330/pcss.26.3.686-693

Автор(и)

Мухтіар Сінгх Школа мехінічної інженерії, Lovely Professional University, Джаландхар–Делі, Пхагвара, Пенджаб, Індія
Рашад Абасзаде Азербайджанський державний нафтогазовий та промисловий університет, м. Баку, Азербайджан
Руслан Запухляк Карпатський національний університет імені Василя Стефаника, м. Івано-Франківськ, Україна
Володимир Коцюбинський Карпатський національний університет імені Василя Стефаника, м. Івано-Франківськ, Україна
Фуад Абасзаде Національна авіаційна академія, м. Баку, Азербайджан

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.686-693

Ключові слова:

нітрид бору, магнетронне розпилення, зносостійкість, твердість, морфологія

Анотація

У дослідженні розглянуто вплив термообробки на мікроструктуру та механічні властивості тонких плівок нітриду бору, осаджених на підкладки з нержавіючої сталі 316L методом радіочастотного магнетронного розпилення. Термічний відпал проводили при температурі 850 °C протягом 1,5 години в атмосфері азоту для оцінки впливу контрольованого нагріву на структурні та функціональні характеристики покриттів. Комплексна характеристика дозволила дослідити еволюцію фаз, мікроструктурні перетворення та механічну поведінку плівок. Було встановлено, що відпал призвів до суттєвого покращення механічних властивостей: твердість зросла з 5,35 ГПа для вихідних зразків до 11,4 ГПа. Отримані результати доводять, що оптимально підібраний режим термообробки підвищує фазову стабільність, щільність та механічну цілісність покриттів BN, що робить їх придатними для використання у промислових застосуваннях.

Посилання

R. Ananthakumar, B. Subramanian, A. Kobayashi, M. Jayachandran, Electrochemical corrosion and materials properties of reactively sputtered TiN/TiAlN multilayer coatings, Ceramics International, 38(1), 477-485 (2012). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.07.030.

K. Mech, R. Kowalik, P. Żabiński, Cu thin films deposited by DC magnetron sputtering for contact surfaces on electronic components, Archives of Metallurgy and Materials, (2011).

Y.H. Zhao, L. Hu, G.Q. Lin, J.Q. Xiao, C. Dong, B.H. Yu, Deposition, microstructure and hardness of TiN/(Ti,Al)N multilayer films, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 32, 27-32 (2012). https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2012.01.003.

A.O. Mateescu, G. Mateescu, M. Balasoiu, G.O. Pompilian, M. Lungu, Coating multilayer material with improved tribological properties obtained by magnetron sputtering, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 174, 012059 (2017). https://doi.org/10.1088/1757-899X/174/1/012059.

C. Navas, R. Colaço, J. de Damborenea, R. Vilar, Abrasive wear behaviour of laser clad and flame sprayed-melted NiCrBSi coatings, Surface and Coatings Technology, 200(24), 6854-6862 (2006). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.10.032.

D.E.N.G. Bin, T.A.O. Ye, Zhijie H.U., The microstructure, mechanical and tribological properties of TiN coatings after Nb and C ion implantation, Applied Surface Science, 284, 405-411 (2013).

C.D. Rivera-Tello, E. Broitman, F.J. Flores-Ruiz, O. Jiménez, M. Flores, Mechanical properties and tribological behavior at micro and macro-scale of WC/WCN/W hierarchical multilayer coatings, Tribology International, 101, 194-203 (2016). https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.04.017.

J.T. Gudmundsson, A. Anders, A. von Keudell, Foundations of physical vapor deposition with plasma assistance, Plasma Sources Science and Technology, 31(8), 083001 (2022). https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac7f53

M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg, Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 2nd Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York (2005). ISBN: 978-0-471-72425-4

M. Ohring, Materials science of thin films: deposition and structure, Academic Press Inc., San Diego (2002). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-524975-1.X5000-9

F. Zhou, K. Adachi, K. Kato, Influence of deposition parameters on surface roughness and mechanical properties of boron carbon nitride coatings synthesized by ion beam assisted deposition, Thin Solid Films, 497(1–2), 210-217 (2006). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.10.070.

Singh, M., Vasudev, H., & Kumar, R. (2020). Microstructural characterization of BN thin films using RF magnetron sputtering method. Materials Today: Proceedings, 26(2), 2277-2282. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.211.