Представлены результаты формирования покрытий на основе бора путем осаждения материала мишени из паро-плазменной фазы, образованной при электронно-лучевом воздействии на твердотельную мишень в форвакуумной области давлений. Исследованы физико-механические свойства покрытий, формируемых при подаче инертных, активных и реактивных газов в область взаимодействия электронного пучка с мишенью. Показано, что изменение газовой среды в области осаждения паров мишени бора на титановую подложку не приводит к существенному влиянию на твердость H при наноиндентировании и модуль упругости E формируемых покрытий. При этом полученные значения твердости при наноиндентировании изменяются от 19,5 до 20,3 ГПа, а модуля упругости – от 182,5 до 207,7 ГПа. Тем не менее напуск реактивных и активных газов в рабочий объем вакуумной камеры оказывает существенное влияние на адгезионную стойкость и шероховатость такого рода покрытий. Выявлено, что использование N2 при осаждении борсодержащих паров повышает адгезионные свойства покрытий (критическая нагрузка 22,78 Н), при этом шероховатость покрытия наибольшая (Ra = 0,306 мкм). Напуск O2 в область осаждения способствует формированию покрытий с наименьшей шероховатостью (Ra = 0,045 мкм) и адгезионной стойкостью (критическая нагрузка 0,6 Н).
Сергей Алексеевич Сальников – аспирант, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Артем Андреевич Андронов – аспирант, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Денис Борисович Золотухин – доктор физико-математических наук, доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Андрей Владимирович Тюньков – доктор технических наук, доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Юрий Георгиевич Юшков – доктор технических наук, доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
1. Matuda N., Baba S., Kinbara A. Mechanical properties of boron films // Thin Solid Films. 1982. V. 89, No. 2. P. 139 – 142.
2. Petrov A. V., Germaidze M. S., Golikova O. A., et al.The relationship between the thermal conductivity and crystal structure of beta-rhombohedral boron // Sov. Phys. Solid State. 1969. V. 11, No. 4. P. 741.
3. Shubina E. N., Karasev P. A. Titov A. I., et al. The effect of diborane additive on the plasma-chemical properties of deposited carbon films // Technical Physics Letters. 2017. V. 43, No. 1. P. 81 – 84. DOI: 10.1134/S1063785017010114
4. Futamoto M., Saito S., Nishimura T., et al. Wear durability and structure of vacuum evaporated boron films // IEEE transactions on magnetics. 2002. V. 26, No. 5. P. 2682 – 2684. DOI: 10.1109/20.104837
5. Nakazawa H., Sudoh A., Suemitsu M., et al. Mechanical and tribological properties of boron, nitrogen-coincorporated diamond-like carbon films prepared by reactive radio-frequency magnetron sputtering // Diamond and related materials. 2010. V. 19, No. 5–6. P. 503 – 506. DOI: 10.1016/j.diamond.2010.01.026
6. Herrmann M., Matthey B., Gestrich T. Boron-doped diamond with improved oxidation resistance // Diamond and Related Materials. 2019. V. 92. P. 47 – 52. DOI: 10.1016/j.diamond.2018.12.001
7. Филоненко В. П., Ножкина А. В., Романов Р. И. и др. Синтез новых материалов в системе бор–углерод // Стекло и керамика. 2017. № 12. С. 15 – 20. [Filonenko V. P., Nozhkina A. V., Romanov R. I., et al. Synthesis of new materials in the boron–carbon system // Glass Ceram. 2018. V. 74, No. 11–12. P. 1 – 6.]
8. Анохин А. С., Стрельникова С. С., Кукуева Е. В. и др. Свойства крупноразмерных заготовок сверхтвердых композитов на основе кубического нитрида бора // Стекло и керамика. 2015. № 8. С. 26 – 29. [Anokhin A. S., Strelnikova S. S., Kukueva E. V., et al. Properties of large-size superhard composite blanks based on cubic boron nitride // Glass Ceram. 2015. V. 72, No. 7–8. P. 290 – 293.]
9. Зинина Э. М., Савинков В. И., Клименко Н. Н. и др. Влияние оксида бора на технологические свойства стронциевоалюмосиликатных стекол для стоматологии // Стекло и керамика. 2022. Т. 95, № 11(1139). С. 3 – 8. DOI: 10.14489/glc.2022.11.pp.003-008 [Zinina E. M., Savinkov V. I., Klimenko N. N., et al. Influence of boron oxide on the technological properties of strontium-aluminosilicate glasses for dentistry // Glass Ceram. 2023. V. 79, No. 4. P. 439 – 442.]
10. Ворошнин Л. Г., Ляхович Л. С. Борирование стали. Москва: Металлургия, 1978. 240 с.
11. Pierson H. O., Mullendore A. W. Boron coatings on graphite for fusion reactor applications // Thin Solid Films. 1979. V. 63, No. 2. P. 257 – 261. DOI: 10.1016/0040-6090(79)90024-5
12. Klepper C. C., Hazelton R. C., Yadlowsky E. J., et al. Amorphous boron coatings produced with vacuum arc deposition technology // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 2002. V. 20, No. 3. P. 725 – 732. DOI: 10.1088/1742-6596/2291/1/012026
13. Greiner E. S., Gutowski J. A. Electrical resis-tivity of boron // Journal of Applied Physics. 1957. V. 28, No. 11. P. 1364–1365. DOI: 10.1063/1.1722660
14. Шпанов Д. А., Картавцов Р. А., Воробьев М. С. и др. Нанесение покрытий из карбида бора методом импульсного электронного испарения твердой мишени // Materials. Technologies. Design. 2025. V. 7, No. 4(23). Р. 87 – 97. DOI: 10.54708/26587572_2025_742387
15. Nikolaev A. G., Oks E. M., Tyunkov A. V., et al. Magnetron sputtering and electron beam evaporation systems for pure boron thin film coatings // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2022. V. 2291, No. 1. P. 012026. DOI: 10.1088/1742-6596/2291/1/012026
16. Tyunkov A. V., Zolotukhin D. B., Yushkov Y. G., et. al. Local ion-plasma etching of dielectrics initiated and controlled by the electron beam in fore-vacuum pressure range // Vacuum. 2020. V. 180. P. 109573. DOI: 10.1016/j.vacuum.2020.109573
17. Петров А. Е., Бакеев И. Ю., Зенин А. А., Климов А. С. Электронно-лучевое спекание керамики на основе диоксида циркония с различным содержанием оксида иттрия // Стекло и керамика. 2025. Т. 98, № 7(1171). С. 28 – 35. DOI: 10.14489/glc.2025.07.pp.028-035 [Petrov A. E., Bakeev I. Yu., Zenin A. A., Klimov A. S. Electron beam sintering of zirconia-based ceramics with varying yttria content // Glass Ceram. 2025. V. 82. P. 277 – 282.]
18. Окс Е. М., Бурдовицин В. А., Климов А. С. и др. Форвакуумные плазменные источники электронов. Томск: Национальный исследовательский Томский государственный университет, 2014. 288 с.
19. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J. Mater. Res. 1992. V. 7, No. 6. Р. 1565 – 1583. DOI: 10.1557/JMR.1992.1564
20. Pelletiera H. Mullerb D., Millea P. Structural and mechanical characterisation of boron and nitrogen implanted NiTi shape memory alloy // Surface and Coatings Technology. 2002. V. 158. P. 309 – 317. DOI: 10.1016/S0257-8972(02)00188-3
21. Андриевский Р. А., Калинников Г. В. Hellgren N. и др. Наноиндентирование и деформационные характеристики наноструктурных боридонитридных пленок // Физика твердого тела. 2000. Т. 42, №. 9. С. 1624 – 1627.
22. Leyland A., Matthews A. On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behavior // Wear. 2000. V. 246, No. 1–2. P. 1 – 11. DOI: 10.1016/S0043-1648(00)00488-9
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.06.pp.039-047
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
