Исследование структуры и фазообразования arc-PVD-покрытий Zr–B–Si–C–Ti–(N)

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

Покрытия систем Zr–B–Si–C–Ti и Zr–B–Si–C–Ti–N впервые были получены методом ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения в остаточной атмосфере аргона и азота. Покрытие Zr–B–Si–C–Ti характеризуется аморфно-нанокристаллической структурой. Нанокристаллиты формировались в системе Ti–B–C, а аморфная составляющая структуры образована фазами Zr–B–C и Si–C. Покрытие второй системы имеет преимущественно аморфную структуру (степень аморфизации ~85–93%), которая формируется на основе нитрида титана с наличием связей Ti–B и Ti–C, карбоборнитрида (Zr_x(C,N,B)_y), борида циркония и карбонитрида кремния.

48 0

Фотокаталитические свойства пленочных пористых материалов на основе полых микросфер α-Fe2O3

Номер выпуска 3 от 01.03.2023

В работе исследованы фотоэлектрохимические и фотокаталитические свойства пористых материалов на основе полых микросфер α-Fe₂O₃, характеризующихся наличием оборванных магнитных связей Fe–O–Fe, обусловленных повышенной концентрацией вакансий на границе стенка/закрытая пора. С использованием данного порошка шликерно-обжиговым методом при температуре изотермической выдержки 400°C были получены две серии пленочных образцов, нанесенных на стекло с токопроводящим слоем из суспензий двух составов: водный раствор Fe(NO₃)₃ + полые микросферы α-Fe₂O₃ (серия 1) и водный раствор Fe(NO₃)₃ + полиэтиленгликоль + полые микросферы α‑Fe₂O₃ (серия 2). Установлено, что пленки серии 2 имеют структуру с пространственно разделенными частицами различной дисперсности: наночастицы α-Fe₂O₃/полые микросферы α-Fe₂O₃, а пленки серии 1 преимущественно состоят из полых микросфер, объединенных “шейками”, формирующимися в процессе термической обработки. Толщина пленок серии 2 составляла порядка 2 мкм, а серии 1 – 4 мкм. Структурные различия пленок двух серий оказывают существенное влияние на оптические свойства материала. Пленка серии 2 (3.50 × 10⁵ м^–1) имеет примерно в 2 раза больший коэффициент поглощения света в диапазоне длин волн 350–1500 нм в сравнении с пленкой серии 1 (1.75 × 10⁵ м^–1). Исследование фотоэлектрохимических свойств в водном растворе 0.1 M KOH показало, что потенциал начала анодной реакции для пленки серии 2 составил 0.87 В vs. Ag/AgCl, а для серии 1 – 0.97 В vs. Ag/AgCl. Для обеих пленок наблюдалось нетипичное увеличение плотности тока при длительном освещении светом при потенциале 1 В vs. Ag/AgCl, вызванное формированием на поверхности фотоанода Fe(IV). Фотокаталитические свойства материалов оценивались по скорости деградации метиленового синего. Константы скорости реакции (k) составили 0.015 и 0.018 мин^–1 для пленок серий 1 и 2 соответственно против k для реакции без фотокатализатора 2.8 × 10^–4 мин^–1.

50 0

Структуро- и фазообразование в системах Ti–Al–Mo–N и Ti–Al–Mo–Ni–N при осаждении покрытий ионно-плазменным вакуумно-дуговым методом

Номер выпуска 4 от 01.04.2023

Методом arc-PVD получены покрытия Ti–Al–Mo–N и Ti–Al–Mo–Ni–N, характеризующиеся наноструктурой и слоистой архитектурой. Установлены значения параметров осаждения (давления реакционного газа-азота и отрицательного потенциала смещения, подаваемого на подложку, определяющего энергию напыляемых частиц), позволяющие формировать двухфазное нитридное (TiN, Mo₂N) для системы Ti–Al–Mo–N и нитридно-металлическое (TiN, Mo₂N, Ni) для системы Ti–Al–Mo–Ni–N покрытия. Введение Ni в состав покрытия Ti–Al–Mo–N приводит к снижению среднего размера зерна нитридных фаз с 35 до 12 нм и периода модуляции с 50 до 35 нм за счет ограничения роста зародышей нитридных фаз. Одновременно с этим происходит снижение двухосных макронапряжений с σ = −2.51 ГПа для образца Ti−Al−Mo−N до σ = −0.67 ГПа для образца Ti−Al−Mo−Ni−N.

40 0