Nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của màng phủ nitrua hệ ti al cr n chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu số tính chất đặc trưng màng phủ nitrua hệ Ti-Al-Cr-N chế tạo phương pháp phún xạ magnetron VŨ NGUYÊN HOÀNG Hoang.VN202667M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật vật liệu Chữ ký GVHD Giáo viên hướng dẫn 1: TS Nguyễn Thị Thảo Giáo viên hướng dẫn 2: TS Lương Văn Đương Viện: Khoa học Kỹ thuật Vật liệu HÀ NỘI, 4/2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Vũ Nguyên Hoàng Đề tài luận văn: Nghiên cứu số tính chất đặc trưng màng phủ nitrua hệ Ti-Al-Cr-N chế tạo phương pháp phún xạ magnetron Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số HV: 20202667M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày ……………….với nội dung sau: …………………………………………… …………………………………… ……………………………………………………………… ………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………… …………………………………… Ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Vũ Nguyên Hoàng Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu – Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình truyền đạt cho em kiến thức chuyên sâu chuyên ngành tạo điều kiện tốt để em dễ dàng học tập trường Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo phòng TN Luyện kim bột Composites, thầy cô công tác Viện Khoa học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam Những người giúp đỡ tạo điều kiện cho em thực thí nghiệm để hồn thành chúng em Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Thảo, TS Đặng Quốc Khánh TS Lương Văn Đương – người thầy trực tiếp dẫn dắt em đường nghiên cứu hai năm qua Các thầy cô không trực tiếp cầm tay việc mà đưa nhiều lời khuyên hữu ích công việc đời sống Các thầy cô tiếp cho em nhiều động lực để hồn thành chúng em Cùng với đó, em xin gửi lời cảm ơn đến ThS Nguyễn Ngọc Linh công tác Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam bảo em nhiều q trình làm thí nghiệm Xin cảm ơn bạn sinh viên phòng TN Luyện kim bột Composites hỗ trợ em trình em làm việc Cuối cùng, em xin cảm ơn người thân gia đình tạo điều kiện làm chỗ dựa vững tinh thần suốt năm vừa qua Em xin chân thành cảm ơn I Vũ Ngun Hồng Tóm tắt nội dung luận văn Sự mài mòn ăn mòn vấn đề nhức nhối tồn công nghiệp từ trước đến Đây nguyên nhân gây lượng tổn hao vật liệu khiến cho hiệu suất làm việc tuổi thọ chi tiết máy, dụng cụ cắt gọt giảm cách đáng kể Theo thống kê nước phát triển, vấn đề ma sát làm tiêu hao khoảng 30% lượng vận hành sản xuất Do đó, việc nghiên cứu chế tạo loại màng phủ có đặc tính tốt như: độ cứng cao, ma sát thấp, chịu ăn mòn bền nhiệt vấn đề cấp thiết công nghiệp đại Qua nhiều năm nghiên cứu phát triển, có nhiều loại màng phủ chế tạo để bảo vệ chi tiết nhằm làm tăng tuổi thọ mở rộng phạm vi ứng dụng chúng, kể đến màng TiN, CrN, AlN, TiAlN, TiAlSiN, TiAlBN, TiAlCrN, … Trong đó, màng phủ TiAlCrN cho thấy tính chất đặc trưng vượt trội độ cứng cao, khả chống mài mòn ăn mòn tốt Hiện nay, số phương pháp chế tạo màng sử dụng bốc bay chân không, phún xạ, hồ quang cathode hay chùng điện tử Trong đó, phương pháp phún xạ sử dụng phổ biến phương pháp đơn giản, có chi phí thấp, hiệu suất tạo màng cao tạo độ bền bám dính tốt Dựa vào vấn đề trình bày trên, với mong muốn tạo màng phủ TiAlCrN có độ cứng cao, hệ số ma sát thấp khả bám dính tốt nhằm định hướng ứng dụng cho ngành cơng nghiệp dụng cụ cắt gọt Việt Nam, em xin lựa chọn đề tài luận văn: “Nghiên cứu số tính chất đặc trưng màng phủ nitrua hệ Ti-Al-Cr-N chế tạo phương pháp phún xạ magnetron” Trong luận văn này, em tiến hành chế tạo màng phủ TiAlCrN phương pháp phún xạ magnetron đế thép SKD Si, sử dụng hai bia (TiAl, Cr) bia đơn (TiAlCr) Trong đó, trường hợp chế tạo màng TiAlCrN sử dụng hai bia phún xạ (TiAl Cr) nghiên cứu ảnh hưởng công suất phún xạ bia TiAl, trường hợp sử dụng bia đơn (TiAlCr) nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ khí Ar/N2 đến số tính chất đặc trưng màng Các kết thu mẫu màng phủ TiAlCrN có cấu trúc đơn pha dạng lập phương tâm mặt fcc-TiN, kích thước hạt mịn, độ nhám bề mặt < 16 nm, độ cứng > 36 GPa, modul đàn hồi > 340 GPa, hệ số ma sát điều kiện thường < 0.7 độ bền bám dính > 20 N Học viên thực Vũ Nguyên Hoàng II Vũ Nguyên Hoàng Mục lục Lời cảm ơn i Tóm tắt nội dung luận văn ii Danh mục hình ảnh v Danh mục bảng viii Danh mục chữ viết tắt x Chương 1: Tổng quan màng phủ Nitrua 1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Cấu trúc màng phủ Nitrua 1.2.1 Màng TiN 1.2.2 Màng TiAlN 1.2.3 Màng CrN 1.2.4 Màng AlCrN 1.2.5 Màng TiAlCrN 10 1.3 Các phương pháp chế tạo màng phủ nitrua 10 1.3.1 Phương pháp lắng đọng hóa học (CVD) 10 1.3.2 Phương pháp lắng đọng pha vật lý PVD 12 1.3.2.1 Phương pháp bốc bay chân không 12 1.3.2.2 Phương pháp bốc bay hồ quang cathode (Cathodic arc evaporation) 13 1.3.2.3 Phương pháp phún xạ 14 1.4 Sự hình thành màng phủ phương pháp phún xạ 22 1.4.1 Phún xạ vật liệu 22 1.4.2 Sự chuyển động hạt phún xạ 23 1.4.3 Lắng đọng bề mặt đế 23 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 24 III Vũ Nguyên Hoàng Chương 2: Thực nghiệm chế tạo màng phủ phương pháp nghiên cứu 25 2.1 Phương pháp chế tạo màng phủ nitrua 25 2.1.1 Thành phần hóa học bia phún xạ 25 2.1.2 Phương pháp xử lý bề mặt mẫu đế 26 2.1.3 Chế tạo màng phủ nitrua TiAlCrN 27 2.2 Phương pháp nghiên cứu tính chất đặc trưng màng phủ 29 2.2.1 Phương pháp đo độ cứng 30 2.2.2 Phương pháp đo hệ số ma sát 30 2.2.3 Phương pháp đo độ bền bám dính 31 2.2.4 Phương pháp đo độ mấp mô bề mặt 32 2.2.5 Các phương pháp kiểm tra khác 33 Chương 3: Kết thảo luận 35 3.1 Chế tạo màng phủ TiAlCrN sử dụng bia phún xạ TiAl Cr 35 3.1.1 Ảnh hưởng công suất phún xạ đến cấu trúc màng 35 3.1.2 Ảnh hưởng cơng suất phún xạ đến tính màng 38 3.2 Chế tạo màng phủ TiAlCrN sử dụng bia phún xạ TiAlCr 43 3.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ khí Ar/N2 cấu trúc màng 43 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ khí Ar/N2 đến tính màng 47 Chương 4: Kết luận & Kiến nghị 54 4.1 Kết luận 54 4.2 Kiến nghị 55 Cơng trình nghiên cứu cơng bố 56 Tài liệu tham khảo 62 IV Vũ Ngun Hồng Danh mục hình ảnh Hình 1.1 Độ cứng modul đàn hồi màng phủ TiAlN TiAlCrN (I,II) [25] Hình 1.2 Hệ số mài mịn, hệ số đàn hồi độ cứng tế vi màng phủ TiAlN TiAlCrN [31] Hình 1.3 Độ tăng trọng lượng oxy hóa đẳng nhiệt lớp phủ đc thử nghiệm nhiệt nhiệt độ khác thời gian 2h [32] Hình 1.4 Tỉ lệ mài mòn đo với bi Al2O3 (bên trái) hệ số ma sát trung bình (bên phải) màng mỏng đo nhiệt độ phòng 650 oC [33] Hình 1.5 Hình ảnh SEM mặt cắt ngang mẫu TiAlCrN có tỉ lệ Ti/Al/Cr 46/54/0 (a f), 35/42/23 (b g), 29/36/35 (c h), 26/33/41 (d i), 24/29/47 (e j) với Al/(Ti + Al) ~0,55 oxy hóa nhiệt độ 850 oC (a-e) 900 oC (f-j) 20h [34] Hình 1.6 Hình ảnh SEM mặt cắt ngang mẫu TiAlCrN có tỉ lệ Ti/Al/Cr 34/66/0 (a f), 26/48/26 (b g), 22/40/38 (c h), 19/38/43 (d i), 18/35/47 (e j) với Al/(Ti + Al) ~0,65 oxy hóa nhiệt độ 850 oC (a-e) 900 oC (f-j) 20h [34] Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể màng TiN [46] Hình 1.8 Cấu trúc tinh thể màng TiAlN [49] Hình 1.9 Cấu trúc tinh thể màng CrN Hình 1.10 Cấu trúc tinh thể màng AlCrN [56] Hình 1.11 Cấu trúc tinh thể màng TiAlCrN 10 Hình 1.12 Sơ đồ kỹ thuật phương pháp bốc bay hồ quang cathode [63] 14 Hình 1.13 Các vùng đặc trưng phương pháp phún xạ [64] 16 Hình 1.14 Sơ đồ hệ phóng điện cao áp chiều 17 Hình 1.15 Sơ đồ hệ phóng điện cao tần có tụ chặn làm tăng hiệu suất bắn phá ion 18 Hình 1.16 Sơ đồ hệ phún xạ magnetron 19 Hình 1.17 Sơ đồ hệ magnetron cân 20 Hình 1.18 Sơ đồ hệ magnetron không cân 21 V Vũ Ngun Hồng Hình 1.19 Phương pháp phát triển màng phủ: a) Mơ hình đảo Volmer – Weber; b) Mơ hình lớp Frank – Vander Merwe; c) Mơ hình hỗn hợp Stransky - Krastanov [65] 23 Hình 2.1 Bia phún xạ: a) TiAlCr; b) TiAl; c) Cr 25 Hình 2.2 Các thiết bị sử dụng trình chuẩn bị mẫu: a) Máy mài, b) Máy rung siêu âm, c) Tủ sấy 26 Hình 2.3 Mẫu đế thép SKD sau mài đánh bóng 26 Hình 2.4 Thiết bị phún xạ UNIVEX 400 Viên Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam 27 Hình 2.5 Thiết bị đo độ cứng Nano-indenter Helmut Fisher HM 2000 30 Hình 2.6 Sơ đồ thiết bị đo hệ số ma sát phương pháp Pin-on-Disk 31 Hình 2.7 Thiết bị TRIBOtest Anton Paar, Dự án SAHEP, Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội 31 Hình 2.8 Sơ đồ thiết bị đo độ bền bám dính phương pháp Scratch 32 Hình 2.9 Hệ thống đo độ nhám bề mặt phương pháp Stylus 32 Hình 2.10 Thiết bị đo độ mấp mô bề mặt chiều dày màng phủ Sufcom 1500SD3 33 Hình 2.11 Thiết bị quang phổ nhiễu xạ X Panalytical Aeris, Dự án SAHEP, Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội 33 Hình 2.12 Máy hiển vi điện tử quét (Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội (theo dự án SAHEP) 34 Hình 3.1 Kết XRD màng TiAlN TiAlCrN với công suất phún xạ bia TiAl khác (150W, 350W, 450W) 35 Hình 3.2 Kết tổ chức tế vi biểu đồ phân bố kích thước hạt màng TiAlN a) màng TiAlCrN (b, c, d) chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác (150W, 350W, 450W) 36 Hình 3.3 Tốc độ phún xạ màng TiAlCrN chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác 37 Hình 3.4 Độ nhám bề mặt mẫu a) TiAlN, b) TiAlCrN-150W, c) TiAlCrN350W, d) TiAlCrN-450W 38 Hình 3.5 Độ cứng modul đàn hồi màng TiAlCrN chế tạo công suất nguồn TiAl khác 39 Hình 3.6 Hệ số ma sát màng TiAlCrN điều kiện ma sát khô 41 VI Vũ Ngun Hồng Hình 3.7 Hệ số ma sát màng TiAlCrN dầu 41 Hình 3.8 Độ bền bám dính mẫu a) TiAlN, b) TiAlCrN-150W, c) TiAlCrN350W, d) TiAlCrN-450W 42 Hình 3.9 Kết XRD màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 43 Hình 3.10 Kết tổ chức tế vi biểu đồ phân bố kích thước hạt màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 44 Hình 3.11 Tốc độ phún xạ trung bình màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 46 Hình 3.12 Độ nhám màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar/N2 khác 47 Hình 3.13 Độ cứng màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác nhau48 Hình 3.14 Hệ số ma sát màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 50 Hình 3.15 Độ bền bám dính mẫu chế tạo điều kiện Ar/N2 khác (12/1; 9/1; 6/1; 3/1; 1/1) 51 VII Vũ Nguyên Hoàng Danh mục bảng Bảng 1.1 Ứng dụng loại màng phủ Bảng 2.1 Thành phần hóa học loại bia phún xạ 25 Bảng 2.2 Thông số chế tạo lớp trung gian Cr 28 Bảng 2.3 Thông số chế tạo màng TiAlCrN phương pháp bia TiAl Cr 28 Bảng 2.4 Thông số chế tạo màng TiAlCrN phương pháp sử dụng bia TiAlCr 29 Bảng 3.1 Kích thước hạt màng TiAlCrN chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác 36 Bảng 3.2 Chiều dày màng phủ TiAlCrN chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác 37 Bảng 3.3 Tốc độ phún xạ trung bình màng TiAlCrN chế tạo với cơng suất phún xạ bia TiAl khác 38 Bảng 3.4 Độ nhám bề mặt màng phủ TiAlCrN chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác 39 Bảng 3.5 Độ cứng màng phủ TiAlCrN chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác 40 Bảng 3.6 Hệ số ma sát màng phủ TiAlCrN chế tạo với công suất phún xạ bia TiAl khác 42 Bảng 3.7 Kích thước hạt chiều dày màng TiAlCrN chế tạo điều kiện Ar-N2 khác 45 Bảng 3.8 Tốc độ phún xạ trung bình màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 46 Bảng 3.9 Độ nhám bề mặt màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 47 Bảng 3.10 Độ cứng modul đàn hồi màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 49 Bảng 3.11 So sánh độ cứng modul đàn hồi màng TiAlCrN luận án chế tạo với kết công bố giới 49 Bảng 3.12 Hệ số ma sát màng TiAlCrN chế tạo điều kiện tỉ lệ khí Ar-N2 khác 51 VIII Vũ Nguyên Hoàng Bảng 3.14 Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khí Ar/N2 tới tính chất màng TiAlCrN chế tạo phương pháp phún xạ magnetron Mẫu Ar/N2: 12/1 Ar/N2: 9/1 Ar/N2: 6/1 Ar/N2: 3/1 Ar/N2: 1/1 Kích Chiều thước hạt dày lớp phủ trung bình (nm) (μm) Độ nhám bề mặt (nm) Độ cứng (GPa) Modul đàn hồi (GPa) Hệ số ma sát Độ bền bám dính (N) ~10 3,12 12,4 22,50 221,00 ~0,55 19,2 ~20 3,04 15,3 36,80 342,90 ~0,60 25,3 ~30 2,87 16,6 33,20 292,69 ~0,65 21,5 ~40 2,59 17,4 30,05 286,57 ~0,78 19,6 ~50 2,31 19,8 28,26 259,15 ~0,85 18,4 53 Vũ Nguyên Hoàng Chương 4: Kết luận & Kiến nghị 4.1 Kết luận Từ kết thí nghiệm thu trình bày trên, luận văn có số kết luận sau: Đã chế tạo thành công màng phủ TiAlCrN với thông số công nghệ sau: o Áp suất phún xạ: 5.5 x 10-3 mbar o Thời gian phún xạ: 60 phút o Nhiệt độ đế ban đầu: 25oC Đã khảo sát ảnh hưởng công suất phún xạ bia TiAl & tỉ lệ khí Ar/N2 đến tính chất đặc trưng màng TiAlCrN, đó: o Kết khảo sát ảnh hưởng công suất phún xạ bia TiAl cho thấy: Độ cứng đạt giá trị cao 37.4 GPa, với công suất phún xạ bia TiAl 350W, hệ số ma sát thấp công suất phún xạ 450 W o Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khí Ar/N2 cho thấy: Độ cứng đạt giá trị cao 36.91 GPa, với tỉ lệ khí Ar/N2 9/1 hệ số ma sát thấp 0,56 tỉ lệ khí Ar/N2 12/1 Thơng số chế tạo tính chất màng TiAlCrN tổng hợp lại sau: Phương pháp chế tạo Công suất phún xạ (W) Tỉ lệ khí Ar/N2 bia (TiAl,Cr) TiAl: 350 bia (TiAlCr) Cr: 150 TiAlCr: 200 6/1 9/1 Áp suất phún xạ (mbar) 5,5 x 10-3 Thời gian phún xạ (phút) 60 Nhiệt độ đế (oC) 25 Kích thước hạt (nm) 20~25 ~20 Độ nhám bề mặt (nm) 15,3 12,9 Độ cứng (GPa) 37,40 36,80 Modul đàn hồi (GPa) 360,59 342,90 Hệ số ma sát (khơng khí) ~0,60 ~0,60 Độ bền bám dính (N) 20,7 25,3 54 Vũ Ngun Hồng Kết thu từ đề tài luận văn sử dụng làm sở để định hướng việc ứng dụng phát triển màng phủ cứng vào ngành dụng cụ cắt gọt Việt Nam 4.2 Kiến nghị Trong trình nghiên cứu, luận văn chế tạo thành công màng phủ TiAlCrN kiểm tra số tính chất đặc trưng màng cấu trúc, độ cứng, modul đàn hồi, hệ số ma sát độ bền bám dính màng đế Tuy nhiên, số vấn đề phải khảo sát nghiên cứu, cụ thể là: x Khảo sát khả chống oxy hóa, khả chống ăn mịn màng chế tạo x Nghiên cứu chế tạo màng phủ TiAlCrN số loại khác như: thép khơng gỉ, hợp kim cứng… 55 Vũ Ngun Hồng Cơng trình nghiên cứu cơng bố Luong Van Duong, Vu Nguyen Hoang, Nguyen Ngoc Linh, Dang Quoc Khanh, and Doan Dinh Phuong, “Effect of TiAl target power on microstructure and mechanical behavior of sputtered TiAlCrN coatings”, IWAMSN 2021, November 4-6th, 2021 – Hanoi, Vietnam 56 Vũ Nguyên Hoàng 57 Vũ Nguyên Hoàng 58 Vũ Nguyên Hoàng 59 Vũ Nguyên Hoàng 60 Vũ Nguyên Hoàng 61 Vũ Nguyên Hoàng Tài liệu tham khảo [1] J E Greene, "Tracing the 5000-year recorded history of inorganic thin films from 3000 BC to the early 1900s AD," Appl Phys Rev., 2014 [2] T R J a J N Lindström, "Factors affecting the initial nucleation of alumina on cemented‐carbide substrates in the CVD process," American Vacuum Society, 1975 [3] A.J.AronsonD.ChenW.H.Class, "Preparation of titanium nitride by a pulsed d.c magnetron reactive deposition techniques using the moving mode of deposition," Thin Solid Films, vol 72, no 3, pp 535-540, 1980 [4] K K A M a Y M K Kashiwagi, "Chromium nitride films synthesized by radio‐frequency reactive ion plating," Journal of Vacuum Science & Technology A, vol 4, p 210, 1986 [5] D.-B Lee, "Oxydation of TiN and Ti(C,N) Thin Films Deposited on Titanium Substrate," Surface & Coatings Technology, vol 9, 2003 [6] B M J M W S J Lin, "A study of the oxydation behavior of CrN and CrAlN thin films in air using DSC and TGA analyses," Surface & Coatings Technology, 2008 [7] K O L S S K K H K S Y Yoon, "Comparison for mechanical properties between TiN and TiAlN coating layers by AIP technique," Journal of Materials Processing Technology, 2002 [8] H Jow-Lay, "Effects of Aluminum Concentration on the Oxydation Behaviors of Reactively Sputtered TiAlN Films," The American Ceramic Society, 2004 [9] L D P H W.-D M ănz, "Properties of various large-scale fabricated TiAlNand CrN-based superlattice coatings grown by combined cathodic arc– unbalanced magnetron sputter deposition," Surface and Coatings Technology, 2000 [10] M WD, "TITANIUM ALUMINUM NITRIDE FILMS - A NEW ALTERNATIVE TO TIN COATINGS," J Vac Sci Technol A-Vac Surf Films, 1986 [11] D G Y K V SC, "Tribological compatibility and improvement of machining productivity and surface integrity," Tribology International, 2009 62 Vũ Nguyên Hoàng [12] C L Y B P Y D Y F J e a X YX, "Effect of CrN addition on the structure, mechanical and thermal properties of Ti-Al-N coating," Surf Coat Technol, 2013 [13] C L P F D Y X YX, "Structure and thermal properties of TiAlN/CrN multilayered coatings with various modulation ratios," Surf Coat Technol, 2016 [14] C L Y B C K D Y L J e a W SQ, "Effect of Si addition on microstructure and mechanical properties of Ti–Al–N coating," Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2010 [15] H M N W L Y Z L, "High temperature oxydation behavior of Ti0.5Al0.5N coating and Ti0.5Al0.4Si0.1N coating," Vacuum, 2012 [16] R R H D M PH, "Influence of Nb on the phase stability of Ti–Al–N," Scr Mater, 2010 [17] H R S C R R K S P J e a K CM, "Thermal stability and oxydation resistance of arc evaporated TiAlN, TaAlN, TiAlTaN, and TiAlN/TaAlN coatings," Surf Coat Technol, 2014 [18] H D M P R R, "Increased thermal stability of Ti–Al–N thin films by Ta alloying," Surf Coat Technol, 2012 [19] K D S C M P M M, "Influence of Yttrium on the Thermal Stability of Ti-AlN Thin Films," Materials, 2010 [20] H D D Y M P C L, "Influence of Zr on structure, mechanical and thermal properties of Ti–Al–N," Thin Solid Films, 2011 [21] C L P F D Y L Y Y J X YX, "Influence of Hf on the structure, thermal stability and oxydation resistance of Ti-Al-N coatings," Thin Solid Films, 2014 [22] F R A B G N T F J M e a L H, "Improving thermal stability of hard coating films via a concept of multicomponent alloying," Applied Physics Letters, 2011 [23] I S W.-D M I P J G L Donohue, "Microstructure and oxydation-resistance of Til+,-,Al~J3,YZN layers grown by combined steered-arc/unbalancedmagnetron-sputter deposition," Surface and Coatings Technology, 1997 [24] T S K T K H K Yamamoto, "Properties of (Ti,Cr,Al)N coatings with high Al content deposited by new plasma enhanced arc-cathode," Surface and Coatings Technology, 2003 63 Vũ Nguyên Hoàng [25] A S A S A K * V D., "Microstructure and mechanical behavior of TiAlCrN multilayer thin films," Surface and Coatings Technology, 2004 [26] G Fox-Rabinovich, "Tribological adaptability of TiAlCrN PVD coatings under high performance dry machining conditions," Surface & Coatings Technology, 2005 [27] G Fox-Rabinovich, "Self-adaptive wear behavior of nano-multilayered TiAlCrN/WN coatings under severe machining conditions," Surface & Coatings Technology, 2006 [28] G Fox-Rabinovich, "Wear behavior of adaptive nano-multilayered TiAlCrN/NbN coatings under dry high performance machining conditions," Surface & Coatings Technology, 2008 [29] G Fox-Rabinovich, "Structure, properties and wear performance of nanomultilayered TiAlCrSiYN/TiAlCrN coatings during machining of Ni-based aerospace superalloys," Surface & Coatings Technology, 2010 [30] G S Fox-Rabinovich, "Mechanism of adaptability for the nano-structured TiAlCrSiYN-based hard physical vapor deposition coatings under extreme frictional conditions," Journal of Applied Physics, 2012 [31] D L W G F.-R K Y a S V A Kovalev, "Impact of Al and Cr alloying of TiN-based PVD coatings on its cutting performance," SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS, 2006 [32] F F b A C b T P a M Danek, "Influence of Cr additions on the structure and oxydation resistance of multilayered TiAlCrN films," Surface & Coatings Technology, 2017 [33] M D T P A C F Fernandes, "Tribological and cutting performance of TiAlCrN films with different Cr contents deposited with multilayered structure," Tribology International, 2017 [34] M Y X Xu, "Thermal stability and oxydation resistance of sputtered Ti\\Al\\Cr\\N hard coatings," Surface & Coatings Technology, 2017 [35] H X Sui, "Evolution behavior of oxyde scales of TiAlCrN coatings at high temperature," Surface & Coatings Technology, 2019 [36] B Gui, "Microstructure and properties of TiAlCrN ceramic coatings deposited by hybrid HiPIMS/DC magnetron co-sputtering," Ceramics International, 2020 [37] L Trần, "Nghiên cứu chế tạo màng TiN phương pháp phún xạ phản ứng magnetron DC," Tạp chí phát triển KH&CN, 2008 64 Vũ Nguyên Hoàng [38] V T T Thương, "Nghiên cứu chế tạo màng TiN phương pháp phún xạ magnetron DC số đế khác nhau," Tạp chí phát triển KH&CN, 2014 [39] T Sơn, "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phủ PVD tạo lớp phủ bề mặt để nâng cao tính khn mẫu dụng cụ cắt gọt," 2002-2004 [40] Đ T M Cầm, "Tổng hợp màng cứng CrN phương pháp phun phủ mạ ion (SIP)," Tạp chí phát triển KH&CN, 2007 [41] T V Đua, "Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng CrN để nâng cao tuổi thọ khuôn dập nguội dụng cụ cắt phương pháp hồ quang chân không," 2017 [42] P T Đ T T Mai, "Tổng hợp vật liệu thép không gỉ 316L phủ màng TiN HAp, ứng dụng làm nẹp vít xương y tế," KH-CN & Đổi mới, vol 19, 2013 [43] M T T Trinh, "Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Titan nitrua (TiN) có cấu trúc nano khảo sát số ứng dụng chúng," 2019 [44] N T T Hang, "Evolution of Boron Nitride structure upon heating," Communications in Physics, vol 27, p 103, 2017 [45] N T T Hang, "Size and Layer Dependence of Hybrid Graphene/h-BN Models Upon Heating," Communications in Physics, vol 30, p 111, 2020 [46] "c-TiN," in PDF No.38-1420 JCPDS, International center for diffraction data, 1998 [47] Sundgren, "Physics of and Chemisty of protecive coatings, American insitute of physics," Universal City, 1985 [48] M O L H J G J E S J H Ljungcrantz, Appl Phys., 1996 [49] A R A K O P S S L H I A B Alling, Phys Rev B, 2007 [50] L H M O J S L K A Hörling, J Vac Technol A, 2002 [51] S M Y Makio, "Structural change and properties of pseudobinary," Trans JWRI, 2001 [52] H Bückle, "The Science of Hardness Testing and Its Research Applications," ASME, 1973 [53] C M C Y T Cheng, "Scaling, dimensional analysis, and indentation measurements," Materials Science and Engineering, 2004 65 Vũ Nguyên Hoàng [54] D M F R K S M H S J L D Chicot, "Comparison of instrumented Knoop and Vickers hardness measurements on various soft materials and hard ceramics," Journal of the European Ceramic Society, 2007 [55] B P B David, "Molecular dynamics for low temperature plasmasurface interaction studies," Journal of Physics D: Applied Physics, 2009 [56] A O E A R V D J Vetter, "Quo Vadis: AlCr-Based Coatings in Industrial Applications," Coatings, 2021 [57] Q Luo, "Tribological investigation of TiAlCrN and TiAlN/CrN coatings grown by combined steered-arc/unbalanced magnetron deposition," Vacuum, 1999 [58] G Fox-Rabinovich, "Design and performance of AlTiN and TiAlCrN PVD coatings for machining of hard to cut materials," Surface & Coatings Technology, 2009 [59] Kovalev, "Impact of Al and Cr alloying in TiN-based PVD coatings on cutting performance during machining of hard to cut materials," Vacuum, 2009 [60] R Qianga, "Properties of TiAlCrN coatings prepared by vacuum cathodic arc ion plating," RARE METALS, vol 27, 2008 [61] "https://www.accoatingpvd.com/about.html," [Online] [62] K H M a W C Lin, "The deposition and wear properties of cathodic arc plasma deposition TiAIN deposits," Mater Chem Phys., 1996 [63] M Mubarak, "The Deposition and Characterization of TiN coated HSS by using Cathodic Arc Evaporation Technique," The National Seminar on Advanced Processes and Systems in Manufacturing (APSIM), Universiti Kebangsaan Malaysia, 2005 [64] N Q Dũng, "Chủ đề: Kỹ thuật màng mỏng quang học" [65] E Alfonso, "Thin Film Growth Through Sputtering Technique and It Applications," 2012 [66] J Hay and G Pharr, "Instrumented indentation testing," ASM International, Vols ASM Handbook, Vol 8, Mechanical Testing and Evaluation, pp 231-242, 2000 [67] B Poon, D Rittel and Ravichandran, " An analysis of nanoindentation in linearly elastic solids," International Journal of Solids and Structures, 2008 [68] Z H, Vacuum, pp 129-136, 2016 66 Vũ Nguyên Hoàng [69] T P M K P H M P L V Phuong DD, Material Transactions, pp 82-87, 2021 [70] G Prieto-Novoa, "Effects of Cr Concentration on the Structure and the Electrical and Optical Properties of Ti-Al-Cr-N Thin Films Prepared by Means of Reactive Co-Sputtering," Crystals, 2022 [71] S Whang, Nanostructured Metals and Alloys, 2011 [72] B Warcholinski, "Tribological properties of TiAICrN thin films," Advanced Study Center, 2009 [73] K Jantasom, "Influence of nitrogen flow rates on iron nitride thin films prepared by DC reactive magnetron sputtering," Materialstoday: Proceeding, 2017 [74] R S D D K Strijckmans, "Tutorial: Hysteresis during the reactive magnetron sputtering process," Journal of Applied Physics, 2018 [75] H S E S Z D N Z D K Khojier, "Influence of argon gas flow on mechanical and electrical properties of sputtered titanium nitride thin films," Journal of Theoretical and Applied Physics, 2013 [76] A Fernández-Abia, "Behaviour of PVD coatings in the turning of austenitic stainless steels," Procedia Engineering, 2013 [77] Z Y Fu, "Study on Preparation and Properties of TiCrAlN Film on the surface of H13 Die Steel by Multi-arc Ion Plating," Journal of Physics: Conference Series, 2021 [78] T Nojit, "Thermal oxydation resistance of quaternary TiAlCrN coatings prepared with cathodic arc evaporation," J Aust Ceram Soc, 2020 [79] S C D S PalDeys, "Single layer and multilayer wear resistant coatings of (TiAl)N: a review," Mater Sci Eng A, pp 58-79, 2003 67