<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article 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" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Vestnik of Don State Technical University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Vestnik of Don State Technical University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Донского государственного технического университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1992-5980</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">9476</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/16066</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Study on mechanical and microgeometric characteristics of ion-plasma deposited TiN coating on 40Cr steel  substrate </article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Исследование механических и микрогеометрических характеристик покрытия TiN на подложке из стали 40Х, нанесенного методом ионно-плазменного напыления</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кренёв </surname>
       <given-names>Леонид  Иванович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Krenev </surname>
       <given-names>Leonid  Иванович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>lkrenev@yandex.ru</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Садырин</surname>
       <given-names>Евгений Валерьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sadyrin</surname>
       <given-names>Evgeniy Валерьевич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>evgeniy.sadyrin@gmail.com</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Митрин</surname>
       <given-names>Борис Игоревич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Mitrin</surname>
       <given-names>Boris Игоревич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>boris.mitrin@gmail.com</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Айзикович</surname>
       <given-names>Сергей Михайлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Ayzikovich</surname>
       <given-names>Sergey Михайлович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>saizikovich@gmail.com</email>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2015-09-23T00:00:00+03:00">
    <day>23</day>
    <month>09</month>
    <year>2015</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2015-09-23T00:00:00+03:00">
    <day>23</day>
    <month>09</month>
    <year>2015</year>
   </pub-date>
   <volume>15</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>37</fpage>
   <lpage>45</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/9476/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/9476/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Проведено исследование покрытия из нитрида титана (TiN), нанесенного методом ионно-плазменного напыления на подготовленную поверхность образца стали 40Х. Для измерения толщины покрытия часть поверхности закрывалась маской из медной фольги. Свойства и характерные особенности микрорельефа поверхности образца до и после нанесения покрытия исследовались с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Описана и применена методика определения толщины покрытия с высокой точностью на основе результатов АСМ сканирования переходной между подложкой и покрытием зоны на поверхности образца. Вычисленная неопределенность измеренного значения толщины значительно меньше, чем при использовании других методов. Методом инструментального индентирования измерены механические свойства покрытия; показана важность точного определения толщины для корректного измерения характеристик покрытия методом индентирования.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The ion-plasma sprayed titanium nitride (TiN) coating on the prepared 40Cr steel substrate is investigated. A part of the coating surface was covered by the copper foil mask to measure its thickness afterwards. The properties and characteristics of the sample surface microtopography before and after coating deposition are studied by the atomic-force microscopy (AFM). The technique for the high-precision determination of the coating thickness using the results of the AFM scanning of the transition area between the substrate and the coating on the sample surface is described and applied. The calculated uncertainty of the measured value of thickness is significantly less than in other methods. Mechanical properties of the coating are measured by the instrumental indentation method; the significance of an accurate determination of the correct thickness for measuring the coating characteristics by the indentation technique is shown.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>шероховатость</kwd>
    <kwd>твердость</kwd>
    <kwd>модуль Юнга</kwd>
    <kwd>измерение толщины покрытия</kwd>
    <kwd>инструментальное индентирование</kwd>
    <kwd>сканирующая зондовая микроскопия.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>roughness</kwd>
    <kwd>hardness</kwd>
    <kwd>Young’s modulus</kwd>
    <kwd>coating thickness measurement</kwd>
    <kwd>instrumented indentation</kwd>
    <kwd>scanning probe microscopy.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Использование твердых покрытий в различных отраслях современной промышленности позволяет в значительной степени повысить прочностные, функциональные и трибологические характеристики изготавливаемых изделий, что способствует увеличению срока их эксплуатации. Нитрид титана (TiN) широко используется как материал для износостойких, коррозионностойких, защитно-декоративных покрытий, диффузионных барьеров в электронике, тонких пленок электромеханических систем и т. д. Это обусловлено высокими значениями прочностных характеристик нитрида титана, его химической стабильностью, низким коэффициентом трения, высоким сопротивлением коррозии и износостойкостью, а также высокой термостабильностью и адгезией нитрида титана к подложке [1, 2]. Биологическая совместимость нитрида титана позволяет применять его в ортопедии и ортопедической стоматологии. Функциональные свойства покрытий TiN, как и любых других покрытий, в значительной степени определяются их микроструктурой [3], именно поэтому активно исследуется структура подобных покрытий, её зависимость от условий нанесения [4–6], а также толщина полученного покрытия. Известны различные методы определения толщины покрытий (группа магнитных методов, ультразвуковой, радиационный, оптический, емкостный, вихретоковый методы [7], использование направленных волн [8] и другие). Однако, точность их невысока в сравнении с вертикальным разрешением современных сканирующих зондовых микроскопов.  Целью настоящего исследования является изучение структуры и особенностей микрогеометрии покрытия TiN на подложке из стали 40Х, определение его толщины с высокой точностью при помощи сканирующего зондового микроскопа, а также определение механических свойств покрытия при помощи техники инструментального индентирования. Подготовка образца для исследования и эксперименты проводились на оборудовании РЦКП НОЦ «Материалы» ДГТУ.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Zhang, S. TiN coating of tool steels: a review / S. Zhang, W. Zhu // Journal of Materials Processing Technology. - 1993. - Vol. 39. - P. 165-177.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zhang, S., Zhu, W. TiN coating of tool steels: a review. Journal of Materials Processing Technology, 1993, vol. 39, pp. 165-177.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кудряков, О. В. Комплексная индент-диагностика металлокерамических нанокомпозиционных покрытий / О. В. Кудряков, В. Н. Варавка // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2014. - Т. 80, № 11. - С. 48-53.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kudryakov, О.V., Varavka, V.N. Kompleksnaya indent-diagnostika metallokeramicheskikh nanokompozitsionnykh pokrytiy. [Integrated Indentation Tests of Metal Nanocomposite Coatings.] Industrial laboratory. Material diagnostics. 2014, vol. 80, no. 11, pp. 48-53 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердые покрытия / А. Д. Коротаев [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 8, № 5. - С. 103-116.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Korotayev, A.D., et al. Nanostrukturnye i nanokompozitnye sverkhtverdye pokrytiya. [Nanostructured and nanocomposite superhard coatings.] Physical Mesomechanics, 2005, vol. 8, no. 5, pp. 103-116 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Hainsworth, S. V. The effect of the substrate on the mechanical properties of TiN coatings / S. V. Hainsworth, W.C. Soh // Surface and Coatings Technology. - 2003. - Vol. 163-164. - P. 515-520.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Hainsworth, S.V., Soh, W.C. The effect of the substrate on the mechanical properties of TiN coatings. Surface and Coatings Technology, 2003, vol. 163-164, pp. 515-520.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Titanium nitride/vanadium nitride alloy coatings: mechanical properties and adhesion characteristics / B. A. Latella [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2006. - Vol. 200. - P. 3605- 3611.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Latella, B.A., et al. Titanium nitride/vanadium nitride alloy coatings: mechanical properties and adhesion characteristics. Surface and Coatings Technology, 2006, vol. 200, pp. 3605- 3611.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Влияние давления азота при осаждении сверхтвердых TiN покрытий на их свойства / А. А. Андреев [и др.] // Физическая инженерия поверхности. - 2007. - Т. 5, № 3-4. - С. 203-206.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Andreev, А.А., et al. Vliyanie davleniya azota pri osazhdenii sverkhtverdykh TiN pokrytiy na ikh svoystva. [The effect of nitrogen pressure on the properties of superhard TiN coatings during their deposition.] Physical Surface Engineering, 2007, vol. 5, no. 3-4, pp. 203-206 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Состояние методов и средств контроля толщины покрытий (обзор) / С. Н. Глоба [и др.] // Вестник НТУ «ХПИ». - 2014. - № 19 (1062). - С. 84-112.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Globa, S.N., et al. Sostoyanie metodov i sredstv kontrolya tolshchiny pokrytiy (obzor). [State of methods and control facilities of coating thickness (survey).] Vestnik NTU “KhPI”, 2014, no. 19 (1062), pp. 84-112 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Non-destructive evaluation of coating thickness using guided waves / P.-C. Ostiguy [et al.] // NDT &amp;amp; E International. - 2015. - Vol. 76. - P. 17-25.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ostiguy, P.-C., et al. Non-destructive evaluation of coating thickness using guided waves. NDT &amp;amp; E International, 2015, vol. 76, pp. 17-25.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Nečas, D. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis / D. Nečas, P. Klapetek // Cent. Eur. J. Phys. - 2012. - Vol. 10, iss. 1. - P. 181-188.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nečas, D., Klapetek, P. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis. Cent. Eur. J. Phys., 2012, vol. 10, iss. 1, pp. 181-188.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Головин, Ю. И. Наноиндентирование как средство комплексной оценки физико-механических свойств материалов в субмикрообъемах (обзор) / Ю. И. Головин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2009. - Т. 75, № 1. - С. 45-59.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Golovin, Y.I. Nanoindentirovanie kak sredstvo kompleksnoy otsenki fiziko-mekhanicheskikh svoystv materialov v submikroob&amp;#180;&amp;#180;emakh (obzor). [Nanoindentation as a comprehensive assessment of physical and mechanical properties of materials in sub-microvolumes (survey).] Industrial laboratory. Material diagnostics. 2009, vol. 75, no. 1, pp. 45-59 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Bull, S. J. New developments in the modelling of the hardness and scratch adhesion of thin films / S. J. Bull, D. S. Rickerby // Surface and Coatings Technology.- 1990. - Vol. 42. - P. 149-164.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bull, S.J., Rickerby, D.S. New developments in the modelling of the hardness and scratch adhesion of thin films. Surface and Coatings Technology, 1990, vol. 42, pp. 149-164.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Oliver, W. C. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / W. C. Oliver, G. M. Pharr // Journal of Materials Research.- 1992. - Vol. 7, iss. 6. - P. 1564-1583.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Oliver, W.C., Pharr, G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal  of  Materials Research, 1992, vol. 7, iss. 6, pp. 1564-1583.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 1. Метод испытаний: ГОСТ Р 8.748 - 2011 (ИСО 14577-1:2002) / Государственная система обеспечения единства измерений. - Москва : Стандартинформ, 2013. - 24 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">National Uniform Measurement Assurance System. Metally i splavy. Izmerenie tverdosti i drugikh kharakteristik materialov pri instrumental&amp;#180;nom indentirovanii. Chast&amp;#180; 1. Metod ispytaniy: GOST R 8.748 - 2011 (ISO 14577-1:2002) [Metals and alloys. Measurement of hardness and other properties of materials under tool indentation. Part 1. Test method: State standard Р 8.748 - 2011 (ISO 14577-1: 2002)] Moscow: Standartinform, 2013, 24 p. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
