Способ формирования износостойких покрытий в вакууме

 

Изобретение относится к нанесению покрытий и может быть использовано в машиностроении . Целью изобретения является повышение износостойкости покрытия. Сущность способа заключается в том, что покрытие формируют из двух чередующихся слоев: внешнего, осаждаемого при оптимальном давлении, и внутреннего, обеспечивающего внешнему слою повышенную адгезию, а также демпфирующие свойства. Внутренний слой формируют на проазотированной матрице из сплава, содержащего титан и цирконий при соотношении компонентов , мас.%: цирконий 45-95, титан - остальное . Осаждение слоя осуществляют при давлении Па, после чего осаждают внешний слой из износостойких соединений металлов внутреннего слоя. Данное соотношение компонентов, а также режимы осаждения слоя позволяют повысить адгезионную прочность покрытия и соответственно стойкость инструмента в 1.2-1,5 раза, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)S С 23 С 14/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670029/21 (22) 28.02.89 (46) 23,11.92. Бюл. № 43 (71) Московский станкоинструментальный и н ститут (72) С.Н,Григорьев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1094396, кл. С 23 С 11/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1415609, кл. В 32 В 7/02, 1985. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ (57) Изобретение относится к нанесению покрытий и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является повышение износостойкости покрытия.

Сущность способа заключается в том, что

Изобретение относится к области нанесения покрытий, в частности износостойких, и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретения является повышение износостойкости покрытия.

Сущность способа заключается в том, что покрытие формируют из двух чередующихся слоев: внешнего, осаждаемого при оптимальном, с точки зрения эксплуатационных свойств, давлении, и внутреннего, обеспечивающего внешнему слою повышенную адгезию, э также демпфирующие свойства. При этом внутренний слой тормозит развитие трещин из покрытия в подложку. Внутренний слой формируется на поверхности азотированной матрицы, из сплава, содержащего титан и цирконий при соотношении компонентов, мас. : цирко„„533 „„1776698 А1 покрытие формируют из двух чередующихся слоев: внешнего, осаждаемого при оптимальном давлении, и внутреннего, обеспечивающего внешнему слою повышенную адгезию, а также демпфирующие свойства.

Внутренний слой формируют на проазотированной матрице из сплава, содержащего титан и цирконий при соотношении компонентов, мас. : цирконий 45 — 95, титан — остальное. Осаждение слоя осуществляют при давлении 10 -10 Па, после чего осаждают внешний слой из износостойких соединений металлов внутреннего слоя. Данное соотношение компонентов, а также режимы осаждения слоя позволяют повысить адгезионную прочность покрытия и соответственно стойкость инструмента в 1.2 — 1,5 раза, ®

1 табл. ний — 45-95, титан — остальное, причем осаждение слоя осуществляют при давле- а нии 10 4-10 Па, после чего осаждают внешнии спой иэ иэносостойких соединений Д металлов внутреннего слоя.

Известное соотношение титана и циркония (5-40 мас. циркония, титан — остальное) не обеспечивает достаточной адгезионной прочности на проазотировэн- C© ной матрице, т.к. при насыщении поверхности азотом происходит пасси вация поверхности, при этом данное соотношение металлов, а также режимы его осаждения существенно повышают адгезионную прочность покрытия.

При содержании в композиционном слое менее 45ф циркония адгезионная прочность покрытия и матрицы недостаточна, а превышение содержания циркония вы1776698

Инструыентальный материал

Состав ыеталлияескаго слоя, ыас.

Давление при асаягдении ыеталлического слоя Па

Изнасостойкий слой

Коэффициент повышения стойкости цирконий

Известный способ 0KB+ Аэотирование (А) BK6+ A

То ir.å

43

97

G0

60.

104

2 10

1, 10-3

1102

8 10

110 .1 10 1,104

1 1О

1 10

1 1О

Остальное

То яге

71Ы

TIM

TIM

TIN

TiM

TIN

TIN

TIN ::.- TIM

Т(М

1П- Zr)N

П7-2)С

ГП- Zr)CN

TlN

TIN

-ZrM

0.9

1.1

1,4

1,2

0.9

1,41

1,2

1.1

0,7

1,9

1,5

1,8

1.0

1.6

2,1 рбЧ5 в А(известный способ) Р6М5+ AТа хе

Составитель С.Мирошкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор Т.Иванова

Заказ 4101 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ше 95 снижает износостойкость покрытия. Осаждение металлического слоя при давлении ниже 10 Па не приводит к существенному повышению износостойкости, а превышение давления 10 Па приводит к формировани)о в металлическом слое соединений, снижающих вдгезионную прочность покрытия и матрицы.

Данный способ реализуется следующим образом.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали Р6М5 и твердого сплава ВК8 помещали в установку для ионного азотирования, Технологические режимы азотирования: температура 350-550 С (для быстрорежущей стали) и 800-1200 С (для твердого сплава), давление (1-6) 10 Па и з. длительность 0,5-3 часа. Затем пластины помещали в камеру установки "БУЛАТ", которую откачивали до давления 10 Па и производили очистку и нагрев поверхности ионами материала катода при напряжении на подложке 1-1,5 кВ. При этом температуре упрочняемого изделия достигала 400—

550 С (для быстрорежущей стали) и

500-7800 С (для твердого сплава). Затем осаждался металлический слой иэ титана и циркония толщиной 0,5-2 мкм при давлении

104-10 Па, напряжении 50-800В, токе дуги 60-120А. При этом толщина подслоя за.висит от обрабатываемого материала и аида механической обработки. После этого в камеру подавался реакционный газ(азот, ацетилен, и др.) до давления (1-5).10 Па и оса>кдалось износостойкое покрытие толщиной 1 — 10 мкм заданного химического состава.

Затем резцы подвергались стойкостным испытаниям. Испытания проводились

5 при продольном точении стали 12Х18Н10Т при следующих режимах резания: V = 160 м/мин, $ = 0,3 мм/об, t = 1 мм (твердый сплав); V = 30 м/мин, $ = 0,63 мм/об, t = 1 мм, 10 Испытаниям подвергались пластины, содержащие металлический слои толщиной

1 мкм и износостойкий слой толщиной 3 мкм, Реэул ьтаты и сп ыта ний и ри веден ы в

15 таблице.

Сравнительный анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что стойкость инструмента, обработанного по данному способу, возрастает в 1,2-1,5 раза

20 по сравнению с известным, Формула изобретения

Способ формирования износостойких покрытий в вакууме, включающий последовательное нанесение на азотированную по25 верхность матрицы внутреннего слоя, содержащего титан и цирконий, и внешнего износостойкого слоя из соединений металлов внутреннего слоя, отличающийся тем, что, с целью погружения износостойко30 сти покрытия, внутренний слой наносят при остаточном давлении 10 — 10 Па при следующем содержании исходных компонентов в слое, мас,%:

Цирконий 45-95

35 Титан Остальное.