Investigation the structured material surfaces using the quartz tuning fork based on an atomic force microscopy with controllable q-factor in two modes operation: “intermittent contact” and “shear-force”

We present a combination of an atomic force microscopy with a quartz-crystal tuning fork in ambient conditions. A silicon cantilever tip was attached to one prong of the tuning fork to realize shear-force and intermittent contact mode Fork-AFM operation. By electronically adjusting the quality factor of the probe, called Q-control, it was possible to tune the quality factor Q and correspondingly change the overall scanning time. It was also seen that tuning fork with low quality factors could increase stability with the changed signal and so improve the imaging resolution. Measurements on the different samples were used to demonstrate this technique.У роботі описується конструкція атомносилового мікроскопа c датчиком у вигляді камертона на основі кварцового кристала. Кремнієве кантилеверне вістря було закріплено до зубця камертона таким чином, що дозволило реалізувати для камертонового АСМ латерально-силовой (shear-force) і напівконтактний (іntermіttent contact) режими. За допомогою системи електронного регулювання добротності зонда, так називаного Q-контролю, можливе настроювання параметра добротності Q і, відповідно, зміна повного часу сканування. Було помічено, що шляхом зменшення параметра добротності можна збільшити стабільність вимірюваного сигналу й у такий спосіб поліпшити розподіл для формованих зображень. Для демонстрації методики використовувалися зразки різних типів.В работе описывается конструкция атомносилового микроскопа c датчиком в виде камертона на основе кварцевого кристалла. Кремниевое кантилеверное острие было закреплено к зубцу камертона таким образом, что позволило реализовать для камертонного АСМ латерально-силовой (shear-force) и полуконтактный (intermittent contact) режимы. С помощью системы электронного регулирования добротности зонда, так называемого Q-контроля, возможна настройка параметра добротности Q и соответственно изменение полного времени сканирования. Было замечено, что путем уменьшения параметра добротности можно увеличить стабильность измеряемого сигнала и таким образом улучшить разрешение для формируемых изображений. Для демонстрации методики использовались образцы различных типов

Optimization of use conditions for cathodic arc nickel coating doped with phosphorus

The results of tribological tests for a cathodic arc nickel coating doped with phosphorus are presented. The coating (thickness of 2 μm) is applied by a vacuum arc method from a nickel target with 6% phosphorus. The friction coefficient (Cfᵣ) was determined on the tribometer, the depth of wear h of the coating after tribological tests was determined by the contact profilometry method, and the specific volumetric wear (ω) was calculated. The obtained values of Cfᵣ, ω, and h were used to optimize the parameters of tribological tests (load and slip frequency).Представлено результати триботехнічних випробувань катодно-дугового нікелевого покриття, легованого фосфором. Покриття товщиною 2 мкм нанесено катодно-дуговим методом з нікелевої мішені з 6% фосфору. На трибометрі визначені коефіцієнти тертя (kтр), методом контактної профілометрії визначена глибина зносу (h) покриття після триботехнічних випробувань, розрахований питомий об'ємний знос (ω). За отриманими значеннями kтр, ω та h проведена оптимізація параметрів триботехнічних випробувань: навантаження та частоти ковзання.Представлены результаты триботехнических испытаний катодно-дугового никелевого покрытия, легированного фосфором. Покрытие толщиной 2 мкм нанесено вакуумно-дуговым методом из никелевой мишени с 6% фосфора. На трибометре определены коэффициенты трения (kтр), методом контактной профилометрии определена глубина износа (h) покрытия после триботехнических испытаний, рассчитан удельный объемный износ (ω). По полученным значениям kтр, ω и h проведена оптимизация параметров триботехнических испытаний: нагрузки и частоты скольжения

Tribological properties of vacuum arc Cr-O-N coatings in macro- and microscale

In this paper the tribological properties of Cr-O-N coatings deposited using vacuum arc plasma flux in macro- (sphere-on-disc test) and microscale (AFM-atomic force microscopy) are investigated. It was found that the specific wear rate determined in AFM measurements (micro scale) is approximately 2 orders higher than the macroscale. This is probably due to much higher Hertzian contact stress.Исследовались трибологические свойства Cr-O-N-покрытий, осаждённых из потока вакуумно-дуговой плазмы на макро- (тест сфера-на-диске) и микроуровне (AСM-атомно-силовая микроскопия). Было установлено, что удельная скорость износа в измерениях AСM (микроуровень) примерно на 2 порядка выше, чем в макромасштабе. Это, вероятно, связано с гораздо более высокими контактными напряжениями.Досліджувалися трибологічні властивості Cr-O-N-покриттів, осаджених з потоку вакуумно-дугової плазми на макро- (тест сфера-на-диску) і мікрорівні (AСM-атомно-силова мікроскопія). Було встановлено, що питома швидкість зносу у вимірюваннях AСM (мікрорівень) приблизно на 2 порядки вище, ніж в макромасштабі. Це, ймовірно, пов'язано з набагато більш високими контактними напруженнями