Износостойкое ионно-плазменное покрытие и способ получения износостойкого покрытия

 

Изобретение относится к области получения составов ионно-плазменных покрытий (метод КИБ) с износостойкими свойствами. Такие покрытия могут использоваться для повышения стойкости режущего инструмента. Сущность изобретения: покрытие (Cr - V) получают методом КИБ конденсацией из плазменной фазы в вакууме. Наилучшие результаты по износостойкости достигаются при оптимальных режимах процесса КИБ: I_p(Cr) =90-110А, I_(p(v) =100-125А, Па, U_c = 110В, что соответствует составу Cr = 30-50% и V = 50-70%. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к составам ионно-плазменных покрытий и способам их получения на поверхностях изделий из металлов и других материалов.

Покрытия могут использоваться в промышленности для повышения износостойкости режущего и технологического инструмента.

Известны многокомпонентные износостойкие покрытия и способы их нанесения на металлическую подложку, в частности покрытия Ti-Al-N, Ti-Zr-N, Ti-Al-V-N, полученные методом магнетронного распыления. Несмотря на высокую твердость покрытий и их хорошую адгезию к основе, они не обеспечивают необходимую износостойкость режущего инструмента.

Совместным реакционным распылением в атмосфере N₂ элементов IV и IVа (или IV и VIа) групп, являющихся мишенью, получают защитные пленки золотистого цвета.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования композиционных ионно- плазменных покрытий (TiCr)N на металлической подложке. Однако такое покрытие не обеспечивает достаточной износостойкости, например, для режущего инструмента.

Предлагаемое покрытие включает наряду с ионами хрома ионы ванадия в составе (Cr-V)N, т.е. элементами, подлежащими испарению, являются хром и ванадий.

Способ формирования покрытия на металлической подложке состоит в следующем. Покрытия получают способом КИБ (конденсации покрытий на плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой). При этом плазменная фаза состоит из ионизированных частиц хрома, ванадия и азота. Технологические параметры процесса КИБ следующие: I_p =90-120 A, U_c = 100-150 B, P_N2= (1,33-4)˙10^-1 Па.

В табл.1 показана относительная износостойкость ионно-плазменных покрытий.

В табл.2 показана износостойкость покрытия на основе (Cr-V)N в зависимости от его состава.

Технология нанесения покрытий является экологически чистой. Способ формирования покрытия позволяет регулировать температуру поверхности подложки, что дает возможность наносить исследуемое покрытие на любые материалы, в том числе и на пластмассы.

Эксперименты, проведенные на изделиях из быстрорежущих сталей, для которых предназначено данное покрытие, при различных соотношениях Cr и V и при различных режимах процесса КИБ позволили установить, что наилучшие показатели износостойкости достигаются при процентных соотношениях Cr =30-50% и V = 50-70% при режимах: I_P(Cr) = 90-100 A, I_P(V) = 100-125 A, P_N2 = (1,6-3,9)˙10^-1 Па, U_c = 110 В.

Формула изобретения

1. Износостойкое ионно-плазменное покрытие на основе нитрида хрома, нанесенное на металлическое изделие, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ванадий в составе нитрида (Cr - V) N при следующем соотношении хрома и ванадия, ат.%: Cr 28 - 50; V 50 - 72.

2. Способ получения износостойкого покрытия, основанный на ионно-плазменном нанесении защитного слоя путем обработки металлического изделия пучком ионов хрома в среде азота, отличающийся тем, что при обработке в плазменную фазу вводят ионы ванадия при токе разряда 90 - 120 А, напряжении смещения 100 - 150 В и давлении азота (1,33 - 4,0) · 10^-1 Па.

РИСУНКИ

Рисунок 1