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• Published in: Vakuum in Forschung und Praxis : Zeitschrift für Vakuumtechnologie, Oberflèachen und Dünne Schichten Vol. 28; no. 3; pp. 18 - 25
• Main Authors: Bobzin, Kirsten, Brogelmann, Tobias, Kruppe, Nathan C, Arghavani, Mostafa
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01.06.2016
• Subjects: Coatings; Deformation; Hard surfacing; Magnetron sputtering; Nanostructure; Nitrides; Plastic deformation; Protective coatings
• ISSN: 0947-076X; 1522-2454
• DOI: 10.1002/vipr.201600604

Elastic-Plastic Deformation Behavior of Nanostructured HPPMS Hard Coatings Nitride hard coatings deposited via HPPMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering) or HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) are widely used in tribological applications due to their promising wear and corrosion resistance. During the application, the coated tools or components may be exposed to significant mechanical loads. Therefore, investigations on deformation behavior of the coatings under mechanical loading are of great importance. The objective of the present study was a comprehensive investigation on deformation behavior of nitride hard coatings from the coating system M-Al-O-N (M = Cr, V) using nanoindentation und nanoscratch tests. In this regard, both nanoscale multilayer (nanolaminate) and monolayer coatings were investigated. All the coatings were deposited using HPPMS technology. Contrary to the expectations regarding a brittle behavior of ceramic-like coatings, the results depict a considerable plastic deformation of the investigated hard coatings. Furthermore, in addition to a high strength, the applied coatings show a high crack resistance under mechanical loading.Original Abstract: Die nitridischen Hartstoffbeschichtungen hergestellt mittels HPPMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering)- oder HiPIMS (High Power Impulse Mag-netron Sputtering)-Verfahren finden aufgrund ihrer hervorragenden Verschleis- und Korrosionsbestaendigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen ein breites Anwendungsfeld in tribologischen Anwendungen. Im Einsatz konnen erhebliche mechanische Beanspruchungen auf die beschichteten Werkzeuge oder Bauteile ausgeuebt werden. Daher ist das Verformungsverhalten der Beschichtungen unter mechanischen Belastungen fuer die Anwendung entscheidend. Das Ziel dieser Arbeit war es, das Verformungsverhalten von nitridischen Hartstoffbeschichtungen im System M-Al-O-N (M = Cr, V) umfassend mittels Nanoindentation und Nanoscratchtests zu erforschen. Dabei wurden sowohl nanoskalige Multilayer-Schichtsysteme (Nanolaminate) als auch einlagige Beschichtungen im HPPMS-Verfahren hergestellt und untersucht. Entgegen den Erwartungen an das sprode Werkstoffverhalten keramikartiger Beschichtungen weisen die Ergebnisse auf ein ausgepraegtes plastisches Verformungsverhalten der untersuchten Hartstoffbeschichtungen hin. Des Weiteren zeigen die eingesetzten Schichtsysteme neben einer hohen Festigkeit auch eine signifikante Rissbestaendigkeit unter mechanischen Beanspruchungen.