Characterization of multicomponent, tribological AlCrTiN coatings, produced by the filtered cathodic vacuum arc method

In this paper, the AlCrTiN coatings deposited by the cathodic arc method using a plasma filtration system have been studied to determine the effect of the use of this technology on the structural, mechanical, and tribological properties of these coatings. The results of the studies have revealed that using a plasma filtering system in the cathodic arc evaporation process has a significant influence on smoothness, hardness, Young's modulus, and plasticity of the coatings. Compared to the AlTiCrN coatings that have been deposited by the standard arc cathodic process, the coatings produced by filtered method have very smooth surfaces as well as lowered values of hardness, less Young's modulus, and a lower plasticity index H3/E2. Presented properties make coatings of this type able to dissipate elastic energy that is accumulated in them during the abrasion process by plastic deformations, which in turn, results in the reduction of the tendency to create damage in the coatings and cause a limitation of wear rate. Improved tribological properties of the AlTiCrN coatings produced by filtered cathodic arc technology indicate a very promising solution for a wide range of tribological applications.

W artykule badano powłoki AlCrTiN osadzane metodą łukową z wykorzystaniem systemu filtracji plazmowej w celu określenia wpływu stosowania tej technologii na ich właściwości strukturalne, mechaniczne i tribologiczne. Wyniki badań wykazały, że zastosowanie systemu filtracji plazmy w procesie odparowywania łuku katodowego ma znaczący wpływ na gładkość, twardość, moduł Younga i plastyczność powłok. W porównaniu z powłokami AlTiCrN, które zostały osadzone w standardowym procesie łukowym, powłoki otrzymane metodą łukowo-próżniową z użyciem filtra posiadają bardzo gładkie powierzchnie, a także charakteryzują się obniżonymi wartościami twardości, mniejszym modułem Younga i małym wskaźnikiem plastyczności H3/E2. Przedstawione właściwości sprawiają, że powłoki tego rodzaju procesu ścierania mogą przez deformacją plastyczną rozpraszać zgromadzoną w nich potencjalną energię sprężystą, co z kolei zmniejsza w nich tendencję do występowania uszkodzeń i powoduje ograniczenie zużycia. Polepszone właściwości tribologiczne powłok AlTiCrN wytwarzanych z wykorzystaniem technologii łukowej i zastosowaniem systemu filtracji sprawiają, że powłoki tego rodzaju są bardzo obiecującym rozwiązaniem dla szerokiego zakresu zastosowań tribologicznych.