<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">donstu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">2687-1653</issn><publisher><publisher-name>Don State Technical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.23947/2687-1653-2020-20-3-280-288</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">donstu-1693</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Selection of technologies for metal film application using physical deposition techniques</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Выбор технологий нанесения пленок металлов методами физического осаждения</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-7087-6572</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Глушко</surname><given-names>С. П.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Glushko</surname><given-names>S. P.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Глушко Сергей Петрович-доцент кафедры, кандидат технических наук, доцент.</p><p>РФ, 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2.</p><p> </p></bio><email xlink:type="simple">sputnik_s7@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">Kuban State Technological University<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2020</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>03</day><month>10</month><year>2020</year></pub-date><volume>20</volume><issue>3</issue><fpage>280</fpage><lpage>288</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Glushko S.P., 2020</copyright-statement><copyright-year>2020</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Глушко С.П.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Glushko S.P.</copyright-holder><license license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/1693">https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/1693</self-uri><abstract><sec><title>Introduction</title><p>Introduction. Obtaining high-quality thin metal films is important for advances in the technologies of applying antifriction and wear-resistant coatings on cutting tools or parts of friction couples. Various techniques of physical film deposition are applied using technologies of cathode (ion), magnetron and ion beam assisted sputtering. The work objective is to analyze, compare and determine the feasibility of techniques for the physical deposition of thin metal films when applying antifriction and wear-resistant coatings on cutting tools or parts of friction couples.</p></sec><sec><title>Materials and Methods</title><p> Materials and Methods. Technologies of cathode (ionic), magnetron and ion-beam sputtering are considered. Schematic diagrams, conditions and parameters of the considered processes are presented.</p></sec><sec><title>Results</title><p> Results. An advanced technology for the deposition of thin films, alloying and hardening of the surfaces of metal parts is magnetron sputtering. Continuous wave (cw) magnetrons are used to apply coatings of complex composition or multilayer coatings on flat substrates. Ion beam sputtering is considered a slow sputtering of the target surface by bombardment with a high-energy ion beam and deposition on the substrate surface. Under the ion implantation, the surface of metals is doped with recoil atoms, which receive high energy from accelerated ions and move a few nanometers deeper. This enables to obtain ultra-thin doped layers. Low temperature of ion implantation, the possibility of sufficiently accurate control of the depth and the impurity distribution profile, create the prerequisites for the process automation. Wear tracks are more acidified under the same wear conditions on implanted steel compared to non-implanted steel. The nonequilibrium process under ion implantation causes the formation of such alloys in the surface layers that cannot be obtained under normal conditions due to diffusion of components or limited solubility. Ion implantation makes it possible to obtain alloys of a certain composition in the surface layer. Surface properties can be optimized without reference to the bulk properties of the material. Implantation is possible at low temperatures without a noticeable change in the size of the product.</p><p>Discussion and Conclusion. Cathode (ion), magnetron and ion-beam sputtering have common advantages: due to the relatively low temperature, the substrate does not overheat; it is possible to obtain uniform coatings; the chemical composition of the deposited coatings is accurately reproduced. The rest of the advantages and disadvantages of the considered methods are individual. The results can be used to create thin films through alternating magnetron and then ionbeam deposition processes, which enables to obtain films uniformly modified in depth. This is important in the production of parts of friction couples and cutting tools to improve their quality.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><sec><title>Введение</title><p>Введение. Получение качественных тонких пленок металлов важно для развития технологий нанесения антифрикционных и износостойких покрытий на режущие инструменты или детали пар трения. Используют различные способы физического осаждения пленок с применением технологий катодного (ионного), магнетронного и ионно-лучевого распыления с ассистированием. Цель работы — анализ, сопоставление и определение целесообразности методов физического осаждения тонких пленок металлов при нанесении антифрикционных и износостойких покрытий на режущие инструменты или детали пар трения.</p></sec><sec><title>Материалы и методы</title><p>Материалы и методы. Рассмотрены технологии катодного (ионного), магнетронного и ионно-лучевого распыления. Представлены принципиальные схемы, условия и параметры рассматриваемых процессов.</p></sec><sec><title>Результаты исследования</title><p> Результаты исследования. Перспективная технология нанесения тонких пленок, легирования и упрочнения поверхностей металлических деталей — магнетронное распыление. Магнетроны непрерывного действия применяют для нанесения покрытий сложного состава или многослойных покрытий на плоские подложки. Ионнолучевое распыление рассматривают как медленное распыление поверхности мишени под действием бомбардировки потоком ионов с высокой энергией и осаждение на поверхности подложки. При ионной имплантации происходит легирование поверхности металлов атомами отдачи, которые получают высокую энергию от ускоренных ионов и перемещаются вглубь на несколько нанометров. Это позволяет получать сверхтонкие легированные слои. Низкая температура ионной имплантации, возможность достаточно точного контроля глубины и профиля распределения примеси создают предпосылки автоматизации технологического процесса. Следы изнашивания сильнее окислены при одних и тех же условиях изнашивания на имплантированной стали по сравнению со сталью без имплантации. Неравновесный процесс при ионной имплантации вызывает образование таких сплавов в поверхностных слоях, которые невозможно получить в обычных условиях из-за диффузии компонентов или ограниченной растворимости. Ионная имплантация позволяет получить в поверхностном слое сплавы определенного состава. Свойства поверхности можно оптимизировать без связи с объемными свойствами материала. </p></sec><sec><title>Обсуждение и заключение</title><p>Обсуждение и заключение. У катодного (ионного), магнетронного и ионно-лучевого распыления есть общие достоинства: благодаря относительно низкой температуре подложка не перегревается; возможно получение равномерных покрытий; точно воспроизводится химический состав осаждаемых покрытий. Остальные достоинства и недостатки рассматриваемых методов индивидуальны. Результаты могут быть использованы для создания тонких пленок путем чередования процессов магнетронного, а затем ионно-лучевого напыления, что позволяет получать пленки, равномерно модифицированные по глубине. Это важно при производстве деталей пар трения и режущего инструмента для повышения их качества.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>пленка металла</kwd><kwd>физическое осаждение</kwd><kwd>антифрикционное покрытие</kwd><kwd>износостойкое покрытие</kwd><kwd>ионное распыление</kwd><kwd>магнетронное распыление</kwd><kwd>ионно-лучевое распыление</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>metal film</kwd><kwd>physical deposition</kwd><kwd>anti-friction coating</kwd><kwd>wear-resistant coating</kwd><kwd>ion sputtering</kwd><kwd>magnetron sputtering</kwd><kwd>ion-beam sputtering</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петухов, В. Ю. Ионно-лучевые методы получения тонких пленок / В. Ю. Петухов, Г. Г. Гумаров. — Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2010. — 87 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Петухов, В. Ю. Ионно-лучевые методы получения тонких пленок / В. Ю. Петухов, Г. Г. Гумаров. — Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2010. — 87 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Левичев, В. В. Электронные и фотонные устройства: принцип работы, технологии изготовления / В. В. Левичев. — Санкт-Петербург : Ун-т ИТМО, 2015. — 65 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Левичев, В. В. Электронные и фотонные устройства: принцип работы, технологии изготовления / В. В. Левичев. — Санкт-Петербург : Ун-т ИТМО, 2015. — 65 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев, Ф. И. Осаждение тонких пленок из низкотемпературной плазмы и ионных пучков в технологии микроэлектроники / Ф. И. Григорьев. — Москва : Моск. гос. ин-т электроники и математики, 2006. — 35 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Григорьев, Ф. И. Осаждение тонких пленок из низкотемпературной плазмы и ионных пучков в технологии микроэлектроники / Ф. И. Григорьев. — Москва : Моск. гос. ин-т электроники и математики, 2006. — 35 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белый, А. В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мышкин. — Москва : Машиностроение, 1991. — 208 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Белый, А. В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мышкин. — Москва : Машиностроение, 1991. — 208 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глушко, С. П. Синтез критерия качества биметаллических подшипников скольжения / С. П. Глушко, С. Г. Денисенко // Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин : тез. докл. всесоюз. науч. конф. — Волгоград : Дом науки и техники, 1990. — С. 202–204.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глушко, С. П. Синтез критерия качества биметаллических подшипников скольжения / С. П. Глушко, С. Г. Денисенко // Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин : тез. докл. всесоюз. науч. конф. — Волгоград : Дом науки и техники, 1990. — С. 202–204.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Денисенко, С. Г. Оптимизация технологии производства подшипников скольжения из биметалла сталь-бронза / С. Г. Денисенко, С. П. Глушко // Современные методы наплавки, упрочняющие покрытия и используемые материалы. IV Украинская республиканская науч.-тех. конф. : тезисы докладов. — Харьков : ХАДИ, 1990. — С. 70–71.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Денисенко, С. Г. Оптимизация технологии производства подшипников скольжения из биметалла сталь-бронза / С. Г. Денисенко, С. П. Глушко // Современные методы наплавки, упрочняющие покрытия и используемые материалы. IV Украинская республиканская науч.-тех. конф. : тезисы докладов. — Харьков : ХАДИ, 1990. — С. 70–71.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Асцилене, Д. Л. Техника магнетронного распыления тонких пленок. Газофазное осаждение тонких пленок / Д. Л. Асцилене // Современные технологии в образовании : мат-лы междунар. науч.- практ. конф. : в 2 ч. / Под ред. Б. М. Хрусталева. — Минск : Белорус. нац. тех. ун-т, 2016. — Ч. 2. — С. 17–20.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Асцилене, Д. Л. Техника магнетронного распыления тонких пленок. Газофазное осаждение тонких пленок / Д. Л. Асцилене // Современные технологии в образовании : мат-лы междунар. науч.- практ. конф. : в 2 ч. / Под ред. Б. М. Хрусталева. — Минск : Белорус. нац. тех. ун-т, 2016. — Ч. 2. — С. 17–20.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белый, А. В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мышкин. — Москва : Машиностроение, 1991. — 208 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Белый, А. В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мышкин. — Москва : Машиностроение, 1991. — 208 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сопротивление контактному и усталостному разрушению модифицированных ионами азота хромистых сталей / П. А. Витязь, А. В. Белый, В. А. Кукаренко, Ю. П. Шаркеев // Физическая мезомеханика. — 2004. — Спец. выпуск 7, ч. 2. — С. 149–152.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сопротивление контактному и усталостному разрушению модифицированных ионами азота хромистых сталей / П. А. Витязь, А. В. Белый, В. А. Кукаренко, Ю. П. Шаркеев // Физическая мезомеханика. — 2004. — Спец. выпуск 7, ч. 2. — С. 149–152.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сверхтвердые оксидные покрытия, получаемые на титане при обработке токами высокой частоты / А. А. Фомин, М. А. Фомина, И. В. Родионов [и др.] // Письма в журнал технической физики. —2015. — Т. 41, вып. 18. — С. 89–95.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сверхтвердые оксидные покрытия, получаемые на титане при обработке токами высокой частоты / А. А. Фомин, М. А. Фомина, И. В. Родионов [и др.] // Письма в журнал технической физики. —2015. — Т. 41, вып. 18. — С. 89–95.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев, С. Н. Нанесение покрытий и поверхностная модификация инструмента / С. Н. Григорьев, М. А. Волосова. — Москва : Янус-К, 2007. — 324 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Григорьев, С. Н. Нанесение покрытий и поверхностная модификация инструмента / С. Н. Григорьев, М. А. Волосова. — Москва : Янус-К, 2007. — 324 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
