ИСТИНА

Наноразмерные углеродные пленки сами по себе обладают рядом уникальных характеристик, которые обеспечиваются их низкой размерностью, а их ионно-лучевое перемешивание с материалом подложки позволит существенно улучшить практически важные свойства материалов и получить материалы, перспективные для использования в различных областях, в том числе для создания пассивационных слоев и экономичных катодных материалов для электрохимического получения водорода. В данной работе исследованы градиентные по составу и структуре тонкие (30-40 нм) углеродные покрытия на поверхности армко-железа, полученные комбинированным методом магнетронного напыления с последующим перемешиванием потоком высокоэнергетичных ионов аргона . На основании данных рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и данных спектроскопии протяженных тонких структур энергетических потерь электронов (EELFS) можно утверждать, что при магнетронном напылении формируется градиентное(переменное по составу и структуре) углеродное покрытие. Поверхностные слои представляют собой структуру разупорядоченного углерода. На основании данных СКР мы также можем утверждать о формировании разупорядоченной вплоть до аморфной структуры пленки углерода, находящегося в sp2 и sp3 гибридизованном состоянии, что находится в согласии с данными РФЭС. В результате ионной бомбардировки в зоне перемешивания и внедрения углерода в железо могут возникать карбиды переменного состава, в том числе – с формированием структуры, близкой к цементиту. Учитывая, что химический состав анализированного слоя в целом неоднороден, а материал подвергается ионной бомбардировке, следует ожидать возникновения соответствующих структурных неоднородностей по глубине. Последующая ионная бомбардировка приводит к еще большему разупорядочению углеродного слоя вплоть до аморфизации, при этом на границе раздела карбиды железа становятся основной составляющей. Методом рентгеноструктурного анализа было выявлено образование структурных неоднородностей и образование структуры цементита в переходной области «пленка-металл», при этом признаки структуры кристаллического графита методом РСА не обнаружены, что согласуется с выводами РФЭС о формировании разупорядоченной структуры углеродной пленки. Электрохимическими исследованиями показано, что углеродно-карбидные покрытия более чем на порядок снижают скорость анодного растворения железа в нейтральных и кислых средах. В щелочной среде наиболее эффективно замедляют процесс коррозии железа углеродные пленки без ионно-лучевой обработки. После удаления поверхностного слоя углеродной пленки, подвергнутой ионнолучевому перемешиванию, переходная область сохраняет высокие антикоррозионные свойства, в то время как на образцах, не подвергнутых ионнолучевой обработке, подобного не наблюдается. Формирование градиентных по составу и структуре поверхностных слоев с внедрением углерода в структуру подложки и образованием карбидов железа предполагает увеличение твердости. Результаты наноиндентирования показали, что твердость тонких (~70 нм) поверхностных слоев образца армко-железа после покрытия углеродной пленкой превышает соответствующее значение для исходного армко-железа в 2 раза. Для образца армко-железа с графитовым покрытием после облучения твердость поверхностных слоев относительно исходного армко-железа превышает на 45%.