Способ получения износостойких покрытий на изделиях из твердых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии при получении износостойких покрытий. Цель - повышение эксплуатационной стойкости режущего инструмента. Сущность способа заключается во внедрении атомов азота в приповерхностный слой и конденсации покрытия с одновременными нагревом и очисткой поверхности ускоренными ионами карбидо- и нитридообразующими элементами в атмосфере азота при давлении 0,5 - 2,0 Па. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения износостойких покрытий преимущественно из тугоплавких соединений титана на изделиях из твердых сплавов физическими методами, и может быть использовано для изготовления режущего инструмента. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости режущего инструмента. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения износостойких покрытий на изделиях из твердых сплавов, включающем нагрев и очистку поверхности твердого сплава ускоренными ионами карбидо- и нидридообразующих элементов, введение атомов азота в приповерхностный слой и конденсацию покрытия, предлагается проводить введение атомов азота в приповерхностный слой заготовки одновременно с нагревом и очисткой поверхности, при этом обработку ускоренными ионами карбидо- и нидридообразующих элементов осуществляют в атмосфере азота при давлении 0,5-2,0 Па. Обработка поверхности твердого сплава ионами карбидо- и нитридообразующих элементов в присутствии азота при указанных давлениях не сопровождается обезуглероживанием твердого сплава и образованием η₁ - фазы (Со₃W₃C), так как ускоренные ионы ионизируют азот, его активность становится выше активности углерода в твердом сплаве и он связывает атомы карбидо- и нитридообразующих элементов, внедряемых в твердый сплав. Это ведет к существенному повышению эксплуатационной стойкости режущего инструмента. Способ осуществляют следующим образом. Изделия из твердых сплавов, преимущественно многогранные неперетачиваемые режущие пластины, после подготовки (обезжиривание, шлифование, виброабразивная обработка и т. п.) загружают в вакуумную камеру установки для нанесения покрытий. После достижения необходимого вакуума в установку напускают азот до давления 0,5-2,0 Па и начинают обработку изделий ионами высокий энергий. Ионы карбидо- и нитридообразующих элементов получают испарением катода и ускоряют в электрическом поле при разности потенциалов порядка 1,5 кВ. При этом происходит очистка поверхности изделий и нагрев их до рабочих температур. После этого высокое напряжение снимают и производят конденсацию покрытия при разности потенциалов между изделиями и источников ионов 100-200 В в азот- или углеродсодержащей атмосфере при давлении 0,5 Па. В случае, если давление азота при обработке изделий ускоренными ионами меньше 0,5 Па, активность концентрации атомов азота недостаточна для связывания ионов карбидо- и нитридообразующих элементов, внедряемых в твердый сплав. В результате образуется η₁ - фаза и эксплуатационная стойкость снижается. Если давление азота больше 2,0 Па, то не достигается эффект очистки поверхности и ее разогрев. В результате покрытие не будет иметь прочной связи с основой, что также снижает эксплуатационную стойкость. П р и м е р. Сменные многогранные режущие пластины формы 03114-120412 из сплава ВК6 подвергают виброабразивной обработке, обезжиривают этиловым спиртом, загружают в установку Булат-3Т. Обработку ионами титана ведут при разности потенциалов 1 кВ и различном давлении азота в течение 5 мин. После этого наносят покрытия из нитрида или карбида титана толщиной 6 мкм (разность потенциалов 500 В, давление азота или метана 5 ˙ 10^-3мм pт. ст., время 30 мин). Полученные изделия испытывают при продольном точении стали 50 при скорости резания V = 150 м/мин и сечении среза Sхt = 1х0,2 мм²/об (критерий износа h₃ = 0,5 мм). Условия осуществления процесса и полученные результаты приведены в таблице. Коэффициент стойкости определяют как отношение времени резания пластиной с покрытием к времени резания исходной пластиной (без покрытия) до износа по задней грани (h₃) 0,5 мм. Как видно из данных, приведенных в таблице, использование предлагаемого способа позволяет повысить эксплуатационную стойкость (срок службы) режущего инструмента в 2,0-2,4 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев и очистку поверхности заготовки путем обработки ускоренными ионами карбидо- и нитридообразующих элементов при ускоряющем напряжении не менее 1 кВ, введение атомов азота в приповерхностный слой заготовки и конденсацию материала покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости изделия, введение атомов азота в приповерхностный слой заготовки осуществляют одновременно с нагревом и очисткой поверхности заготовки, при этом обработку ускоренными ионами карбидо- и нитридообразующих элементов осуществляют в атмосфере азота при давлении 0,5 - 2,0 Па.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---