Конспект лекцій з дисципліни «Формування структури та властивостей сучасних інстру ментальних матеріалів»

 наноструктурными (нано-
кристаллическими) покрытиями
. 
Методы формирования (путем наращивания на поверхности объектов) 
покрытий или модифицирования поверхностных слоев достаточно изучены и 
широко применяются на практике. 
Усовершенствованные варианты данных 
технологий могут рассматриваться как методы нанотехнологии
. 
Нанокристаллические покрытия, т.е. покрытия микронной толщины с 
нанометровым размером кристаллитов, представляют интерес с точки зрения 
придания материалам (конструкционным, инструментальным) определенных 
функциональных свойств (высокой твердости, прочности, износостойкости, 
коррозионной стойкости, трибологических, оптических, декоративных, био-
логических характеристик), позволяют экономить дорогостоящие металлы, 
конструировать композиционные материалы. Это обеспечивает широкие 
возможности их применения в инструментальной промышленности, в микро-
электронике, в медицине. 
Некоторые характеристики нанокристаллических покрытий приведены 
в табл.22. 
Таблица 22 – Характеристики нанокристаллических покрытий
Состав 
Толщина покрытия, 
мкм 
Размер зерна, 
нм 
Микротвердость 
HV
,
ГПа 
TiN 
1…2 
5…30 
35…50 (21…26)* 
TiB
2 
1…4 
2…8 
50…70 
Ti(B,N,C)x 
2…5 
1…5 
60…70 
TiN/Si
3
N
4
2 
9 
50 
TiN/NbN 
2 
10 
78 
TiN/NbN 
2 
10 
70 (34)* 
TiC/TiB
2 
3 
1…2,5 
71 
*В скобках указаны значения микротвердости для покрытий с микрокри-
сталлической структурой 
Большое многообразие методов осаждения нанокристаллических по-
крытий и модифицирования поверхностных слоев, т.е. наноориентированные 

---

68 
68 
технологии обработки поверхности, можно условно разделить на две боль-
шие группы – методы, основанные на химических и физических процессах. 
Наиболее приемлемы для получения покрытий с нанокристаллической 
структурой
методы химического и физического осаждения из паровой (па-
рогазовой) фазы – CVD 
и 
РVD
-технологии, см. Л.№13.
В последнее время среди рассматриваемых технологий растет также 
роль газотермического метода, использующего в качестве исходного сырья 
нанопорошки различного состава, в том числе композиционные (оксидные 
Al
2
O
3
-TiO
2
, Al
2
O
3
-ZrO
2
, Cr
2
O
3
-TiO), а также осаждение из коллоидных рас-
творов (для получения полупроводниковых покрытий ZnO, SnO
2
, TiO
2
и т.д.) 
 
Методы физического осаждения из паровой фазы наиболее распро-
странены.
Размер кристаллитов в ионно-плазменных конденсатах составляет
10…20 нм (и даже менее 10 нм). 
Основными технологиями, позволяющими управлять размерами зерен 
покрытий, осаждаемых PVD-методами, и создавать нанокристаллическую 
структуру, являются низкоэнергетическая ионная бомбардировка и процесс 
смешивания (модифицирования).