ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ ИОННОЙ МОДИФИКАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ

Ключевая цель представленных результатов исследования заключается в определении влияния ионной модификации на повышение сопротивляемости многослойных покрытий к внешним воздействиям, включая высокотемпературное окисление, воздействие агрессивных сред и механических нагрузок. В качестве метода ионной модификации был выбран метод облучения низкоэнергетическими ионами N⁺, C⁺, O⁺ с энергиями 40 кэВ и флюенсами 10¹³, 10¹⁴ и 10¹⁵ см⁻², выбор которых основан на схожести их массы, а также возможности ускорения их с одинаковой энергией, что позволяет исключить энергетический фактор при оценке эффективности модификации. В ходе проведенных исследований было установлено, что эффект упрочнения, наблюдаемый при облучении низкоэнергетическими ионами имеет прямую зависимость от флюенса облучения, вариация которого приводит к формированию большей плотности структурных дефектов в поврежденном слое, а также практически не зависит от типа ионов используемых для модификации. При этом установлено, что максимальный эффект упрочнения достигается при флюенсах облучения 10¹⁵ см⁻², при которых упрочнение приповерхностного слоя составляет порядка 10–15% по сравнению с немодифицированными покрытиями. Результаты оценки эффективности устойчивости к внешним механическим воздействиям, в частности, к трению, показали, что формирование деформационного слоя за счет ионной модификации приводит к увеличению сопротивляемости к износу при трении, а также увеличению стабильности поверхности покрытий к процессам деградации.

1. Szindler M. M. et al. Al2O3/ZnO Multilayer Coatings for Improvement in Functional Properties of Surgical Scalpel Blades // Coatings. – 2025. – Vol. 15, No. 4. – P. 436.

2. Zhao X. et al. Enhanced corrosion protection of steel strip through advanced Zn-Mg alloy coatings manufactured by Continuous Physical Vapor Deposition: A review // Materials Chemistry and Physics. – 2024. – P. 129884.

3. Yan J. et al. Wear and corrosion resistance of textured and functionally particle-enhanced multilayer dual-biomimetic polymer coatings // Tribology International. – 2025. – Vol. 202. – P. 110335.

4. Johar M. et al. Development of novel Nb and Ta multilayer coatings for corrosion protection of Ti-based bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells // Corrosion Science. – 2025. – Vol. 245. – P. 112707.

5. Zhang J. et al. Alternating multilayer structural epoxy composite coating for corrosion protection of steel // Macromolecular Materials and Engineering. – 2019. – Vol. 304, No. 12. – P. 1900374.

6. Fenker M., Balzer M., Kappl H. Corrosion protection with hard coatings on steel: Past approaches and current research efforts // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 257. – P. 182–205.

7. Tan A. L. K. et al. Multilayer sol–gel coatings for corrosion protection of magnesium // Surface and coatings technology. – 2005. – Vol. 198, No. 1–3. – P. 478–482.

8. Khelifa F. et al. A multilayer coating with optimized properties for corrosion protection of Al // Journal of Materials Chemistry A. – 2015. – Vol. 3, No. 31. – P. 15977–15985.

9. Dobrzański L. A. et al. Structure and corrosion resistance of gradient and multilayer coatings // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. – 2006. – Vol. 18, No. 1–2. – P. 75–78.

10. Song Z. et al. Progress in superhydrophobic surfaces for corrosion protection of Mg alloys–a mini-review // Anti-Corrosion Methods and Materials. – 2024. – Vol. 71, No. 2. – P. 124–131.

11. Ortíz C. H., Hernandez-Renjifo E., Caicedo J. C. Study of corrosion protection through the implementation of TiC/TiSiCN multilayer coatings // Materials Chemistry and Physics. – 2024. – Vol. 315. – P. 128821.

12. Kasi V. et al. Improved Corrosion Protection of Copper in Electronic Devices via CAP-Assisted Multilayer SiOx Coatings // Applied Materials Today. – 2024. – Vol. 41. – P. 102517.

13. Gergely A. A review on corrosion protection with single-layer, multilayer, and composites of graphene // Corrosion Reviews. – 2018. – Vol. 36, No. 2. – P. 155–225.

14. Zhang X. et al. Multi-layer structure improves wear and corrosion resistance of chromium // Surface and Coatings Technology. – 2025. – P. 132165.

15. Wan Q. et al. Irradiation-decelerated corrosion behavior of CrN/TiSiN multilayer coating in liquid Pb–Bi eutectic alloy // Ceramics International. – 2024. – Vol. 50, No. 16. – P. 28209–28219.

16. Sun W. et al. Enhanced corrosion resistance and electrical conductivity of Nb/NbN multilayer coatings prepared by the combination methods of magnetron sputtering and pulse laser deposition // International Journal of Hydrogen Energy. – 2025. – Vol. 127. – P. 160–168.

17. Chen Q. et al. Improving the corrosion resistance and conductivity of 316L bipolar plates used for PEMFCs by applying Cr/CrN multilayer coating // Applied Surface Science. – 2025. – P. 162573.

18. Jeevitha M. et al. High temperature erosion-corrosion behaviour of magnetron sputtered TiCr/TiCrN ultrathin multilayer thin films for gas turbine engine applications // Surface and Coatings Technology. – 2025. – P. 131869.

19. Daghbouj N. et al. Revealing nanoscale strain mechanisms in ion-irradiated multilayers // Acta Materialia. – 2022. – Vol. 229. – P. 117807.

20. An B. et al. Interface-controlled mechanical properties and irradiation hardening in nanostructured Cr75Al25/Zr multilayers // Materials Science and Engineering: A. – 2022. – Vol. 850. – P. 143558.

21. Ni J. et al. Recent studies on the fabrication of multilayer films by magnetron sputtering and their irradiation behaviors // Coatings. – 2021. – Vol. 11, No. 12. – P. 1468.

22. Callisti M., Polcar T. Combined size and texture-dependent deformation and strengthening mechanisms in Zr/Nb nano-multilayers // Acta Materialia. – 2017. – Vol. 124. – P. 247–260.

23. Seita M. et al. Direct evidence for stress-induced texture evolution and grain growth of silver thin films upon thermal treatment and self-ion bombardment // Acta materialia. – 2010. – Vol. 58, No. 19. – P. 6513–6525.

24. Wang L. et al. Modulation-ratio-dependent deformation mechanisms in Cr/CrN/Cr-DLC multilayer triggered by nanoindentation // Journal of Alloys and Compounds. – 2024. – Vol. 1004. – P. 175922.

25. Bykov P. V. et al. Effect of Aluminum Ion Irradiation on Chemical and Phase Composition of Surface Layers of Rolled AISI 321 Stainless Steel // Metals. – 2021. – Vol. 11, No. 11. – P. 1706.