Осаждение износостойких нанокомпозитных покрытий из ускоренных ионов С₆₀

Осаждением ускоренных ионов C₆₀ при температуре 200 и 300°C получены твердые износостойкие углеродные покрытия. Установлено, что механические свойства покрытий определяются температурой подложки (T_s) и энергетическим составом пучка. Твердость покрытий, осажденных из ионов C⁺₆₀ с энергией 7 кэВ, превышает 50 ГПа и практически не зависит от T_s. Присутствие в пучке C₆₀²⁺ и C₆₀³⁺ с энергией, соответственно, ~14 и 21 кэВ приводит к результату, не характерному для углеродных покрытий – твердость при повышении T_s с 200 до 300°C растет более, чем в 1.3 раза (с 31.6 до 41.6 ГПа). По данным спектроскопии комбинационного рассеяния размер графитовых нанокристаллов в покрытии растет с температурой почти до 2 нм. Для покрытий, полученных в условиях облучения ионами C₆₀²⁺ и C₆₀³⁺, характерен минимальный износ (1.5 × 10^–8 мм³/Н∙м при T_s = 200°C) и минимальный коэффициент трения (µ = 0.05 при T_s = 300°C). Мы связываем необычную зависимость твердости от T_s и улучшение трибологических свойств покрытий с формированием в этом интервале T_s структуры композита на основе алмазоподобной матрицы и графитовых нанокристаллов.