ハイブリッドマグネトロンスパッタリングプロセス（HIPIMSおよびDCMS）を調整して、セラミックマルチレイヤーを製造する：電源条件、ターゲット材料、および基本層

CRN/CRALN多層の機械的および摩耗挙動は、高出力インパルス（HIPIMS）と2つの直接電流マグネトロンスパッタリング（DCMS）電源に基づいて、ハイブリッドマグネトロンスパッタリングプロセスの実験条件を調整することにより改善されました。この目的のために、ベースレイヤーとCRとクラールのターゲットの組み合わせの影響は、さまざまな構成でDCMSおよびHIPIMS電源に切り替えられ、セラミックCRN/CRALN多層が市販のガスへの成長に関して調査されました。 - 亜硝酸ディーゼルピストンリング。微細構造、粒子形態、および機械的特性は、電界放出走査型電子顕微鏡（FE-SEM）、原子間力顕微鏡（AFM）、X線回折（XRD）、および機器のナノ誘導によって評価されました。燃焼エンジンの動作をシミュレートするベンチ摩耗テストは、AL2O3粒子を濃縮した潤滑剤として0W20オイルを使用して、往復条件下で灰色の鋳鉄シリンダーライナーに対して行われました。結果は、2つのクラルターゲットがHIPIMSとDCMS電源に切り替えられ、CRターゲットが別のDCMS電源を搭載したときに、硬度、プラスチックひずみに対する抵抗、耐摩耗性の著しい増加を明らかにしました。多層内の応力緩和を可能にするソフトCRベース層により、圧縮コーティング応力はわずかに減少しました。ハイブリッドマグネトロンスパッタリングの提案された概念は、カソードアーク蒸発によって製造されたディーゼルピストンリング用のCRNの市販のPVDコーティングよりも優れていました。

The mechanical and wear behavior of CrN/CrAlN multilayers were improved by tailoring the experimental conditions of a hybrid magnetron sputtering process based on a high-power impulse (HiPIMS) and two direct current magnetron sputtering (dcMS) power supplies. To this end, the influence of the base layer and of the combination of Cr and CrAl targets, which were switched to the dcMS and HiPIMS power supplies in different configurations, were investigated with respect to the growth of ceramic CrN/CrAlN multilayers onto commercial gas-nitrided diesel piston rings. The microstructure, grain morphology, and mechanical properties were evaluated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), and instrumented nanoindentation. Bench wear tests simulating the operation of a combustion engine were conducted against a gray cast iron cylinder liner under reciprocating conditions using 0W20 oil as a lubricating agent enriched with Al2O3 particles. The results revealed a significant increase in hardness, resistance to plastic strain, and wear resistance when two CrAl targets were switched to a HiPIMS and a dcMS power supply, and a Cr target was powered by another dcMS power supply. The compressive coating stresses were slightly reduced due to the soft Cr base layer that enabled stress relief within the multilayer. The proposed concept of hybrid magnetron sputtering outperformed the commercial PVD coatings of CrN for diesel piston rings manufactured by cathodic arc evaporation.