Структура и механические свойства углеродных покрытий, легированных вольфрамом

Abstract

Установлено, что выбор концентрации металла и режимов генерации углеродной плазмы является эффективным технологическим приемом формирования легированных вольфрамом углеродных покрытий, обладающих твердостью от 14,27 до 20,8 ГПа, модулем Юнга от 178,95 до 211,6 ГПа, коэффициентом трения от 0,15 до 0,27. Указанный диапазон свойств обеспечивается путем изменения соотношений sp3/sp2-гибридизированных атомов углерода, карбида вольфрама/графита (WC1-x/sp2) и оксидов вольфрама, а также управлением размерами Csp2 кластеров графита. Триботехнические свойства легированных вольфрамом углеродных покрытий определяются не только концентрацией графита, но и оксидов вольфрама, выступающих в роли твердой смазки и способствующих образованию трибослоя.

It has been established that the selection of metal concentration and carbon plasma generation parameters is an effective technological approach for producing tungsten-alloyed carbon coatings with hardness values ranging from 14.27 to 20.8 GPa, Young’s modulus from 178.95 to 211.6 GPa, and a friction coefficient from 0.15 to 0.27. This range of properties is achieved by varying the ratios of sp3 /sp2 -hybridized carbon atoms, tungsten carbide to graphite (WC1-x/sp2 ), and tungsten oxides, as well as by controlling the size of the Csp2 -carbon (graphite) clusters. The tribotechnical properties of the tungsten-alloyed carbon coatings are determined not only by the graphite concentration but also by the content of tungsten oxides, which act as a solid lubricant and facilitate the formation of a tribolayer.