| 2026 №03 (01) | 2026 №03 (03) |
Сучасна електрометалургія, 2026, #3, 11-18 pages
Технологічні аспекти випаровування магнію електронним променем у вакуумі
О.В. Горностай
, В.О. Осокін, С.Є. Литвин, Л.А. Крушинська, М.А. Хохлов, Ю.А. Хохлова
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11.
E-mail: gornostai.o.v@gmail.com
Реферат
Магнієві покриття розглядаються як перспективний клас біодеградованих функціональних шарів для модифікації поверхні матеріалів, що використовуються для отримання імплантатів завдяки здатності іонів магнію стимулювати процеси регенерації кісткової тканини та остеоінтеграції. В статті наведено результати досліджень особливостей формування магнієвих плівок (покриттів) товщиною 0,6…3,6 мкм методом електронно-променевого фізичного осадження з парової фази (EB–PVD) у вакуумі. Метод EB–PVD забезпечує високу чистоту плівок та точний контроль параметрів осадження. Метою роботи було встановлення впливу конструкції випарника та геометрії направленого парового потоку на структуру, морфологію й елементний склад магнієвих плівок, осаджених на поверхню кремнієвих і мідних підкладок шляхом випаровування із відкритого (лункового) та канального вольфрамових випарників. Температура підкладок варіювалась від 40 до 98 °C, а час напилення від 60 до 720 с. Встановлено, що застосування канального випарника забезпечує більш стабільний процес випаровування та локалізоване осадження покриттів з вищою ефективністю використання матеріалу, що випаровується. Показано, що орієнтація підкладки відносно потоку магнієвої пари істотно впливає на морфологію сформованих плівок: на вертикальних підкладках утворюються більш дрібнозернисті структури з вузьким розподілом зерен за розмірами, тоді як на горизонтальних — більш крупнозерниста мікроструктура. Визначено, що зниження швидкості випаровування до 1,24 мг∙с–1 у поєднанні з направленим паровим потоком сприяє формуванню магнієвих плівок з однорідною субмікронною мікроструктурою із середнім розміром зерна близько 0,3 мкм. Рентгенофазовий аналіз підтвердив утворення кристалічної магнієвої фази з переважною текстурою (002), що потенційно може позитивно впливати на корозійну поведінку покриттів. Бібліогр. 12, табл. 3, рис. 5.
Ключові слова: електронний промінь, парова фаза, магній, кремній, мідь, покриття
Отримано 22.06.2026
Отримано у переглянутому вигляді 06.07.2026
Затверджено до друку 14.07.2026
Розміщено онлайн 24.07.2026
Список літератури
1. Wang, S., Zhao, X., Hsu, Y. et al. (2023) Surface modification of titanium implants with Mg-containing coatings to promote osseointegration. Acta Biomaterialia, 169, 19–44. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.07.0482. Yu, Y., Jin, G., Xue, Y. et al. (2017) Multifunctions of dual Zn/Mg ion co-implanted titanium on osteogenesis, angiogenesis and bacteria inhibition for dental implants. Acta Biomaterialia, 49, 590–603. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2016.11.067 (20260526004)
3. Bueno-García, Á., Prieto, P., Ferrer, I.J. et al. (2025) Modelling the optical properties of magnesium thin films determined by ellipsometry and reflectometry. Thin Solid Films, 817, 140658. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2025.140658
4. Abejón, D., Prieto, P., Kim, J.K. et al. (2024) Isothermal hydrogen absorption process of Pd-capped Mg films traced by ion beam techniques and optical methods. J. of Magnesium and Alloys, 12(9), 3675–3684. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.09.019
5. Fan, W., Li, S., Ren, W. et al. (2024) Synthesis of β-Ga2O3:Mg thin films by electron beam evaporation and postannealing. J. of Magnesium and Alloys, 17(19), 4931. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17194931
6. Zreiqat, H., Valenzuela, S., Nissan, B. et al. (2005) The effect of surface chemistry modification of titanium alloy on signalling pathways in human osteoblasts. Biomaterials, 26, 7579–7586
7. Kim, B.S., Kim, J.S., Park, Y.M. et al. (2013) Mg ion implantation on SLA-treated titanium surface. Materials Science and Engineering C, 33, 1554–1560.
8. Osokin, V.O., Didikin, G.G., Gornostai, O.V. et al. (2026) Features of the influence of annealing of NaCl–Fe composite materials produced by EB–PVD. The Paton Welding J., 1, 15–21. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2026.01.02
9. Khokhlov, M., Gornostai, O., Maksymchuk, I. et al. (2025) Magnesium-based alloys with functional silver and copper nanocoatings obtained by EB–PVD method for orthopedic applications. In: Proc. of 15th Inter. Conf. on Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), Bratislava, Slovakia, 2025, NRA13-1-NRA13-5. DOI: https://doi.org/10.1109/NAP68437.2025.11216241
10. Movchan, B.A., Yakovchuk, K.Yu. (2012) Device and method of electron beam evaporation and directed deposition of vapor flow on substrate in vacuum. Pat. 98085, C23C 14/24, C23C 14/28, C23C 14/30; No. a2011 06568 [in Ukrainian].
11. Movchan, B.A., Demchishin, A.V. (1969) Structure and properties of thick condensates of nickel, titanium, tungsten, aluminum oxides, and zirconium dioxide in vacuum. Physics of Metals and Metallography, 28, 83–90.
12. Gerashi, E., Alizadeh, R., Langdon, T.G. (2022) Effect of crystallographic texture and twinning on the corrosion behavior of Mg alloys: A review. J. of Magnesium and Alloys, 10, 313–325. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.09.009
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.