Способ получения многослойного износостойкого теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к материалам, используемым в качестве износостойких теплозащитных покрытий на деталях машин, подвергающихся при эксплуатации износу и тепловому воздействию. На деталь вакуумно-плазменным методом наносят промежуточные слои из нитрида соединения титана, молибдена и железа, промежуточные слои из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа и верхний слоя из нитрида соединения титана, молибдена и кремния. Промежуточные слои наносят от 10 до 100 раз. Слои из нитрида соединения титана, молибдена и железа наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,0-89,6, молибден 7,0-7,3, железо 2,4-2,7. Слои из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 90,4-90,7, молибден 6,7-6,9, кремний 0,7-0,8, железо 1,9-2,1. Верхний слой из нитрида соединения титана, молибдена и кремния наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,5-89,9, молибден 8,1-8,3, кремний 2,0-2,2. Обеспечивается получение на деталях покрытия, обладающего одновременно износостойкостью и теплозащитой.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к материалам, служащим в качестве износостойких, теплозащитных покрытий, наносимых на детали машин, испытывающих в процессе эксплуатации воздействия, требующие повышения как износостойкости поверхностного слоя, так и теплозащиты, например пресс-форм термопластавтоматов.

Известен способ нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Наносят нижний слой из нитрида или карбонитрида соединения титана, молибдена и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 91,0-91,6, молибден 7,0-7,3, железо 1,4-1,7, промежуточный - из нитрида или карбонитрида соединения титана, молибдена, циркония и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 80,8-82,5, молибден 4,6-4,8, цирконий 12,0-13,3, железо 0,9-1,1, верхний - из нитрида или карбонитрида соединения титана, молибдена и циркония при их соотношении, мас.%: титан 72,8-75,1, молибден 6,9-7,2, цирконий 18,0-20,0. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и железа, второй выполняют составным из титана и циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, промежуточный слой - с использованием трех катодов, верхний слой - с использованием второго и третьего катодов. Повышается работоспособность режущего инструмента.

(RU 2363764, С23С 14/24, С23С 14/06, опубликовано 10.08.2009)

Недостатком известного способа является невозможность получения покрытия, обладающего теплозащитными свойствами.

Известен способ получения многослойного износостойкого покрытия вакуумно-плазменным нанесением многослойного покрытия. Наносят нижний слой из нитрида или карбонитрида соединения титана, алюминия и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 83,7-85,2, алюминий 13,0-14,2, железо 1,8-2,1, промежуточный - из нитрида или карбонитрида соединения титана, алюминия, молибдена и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 84,3-85,8, алюминий 8,3-9,4, молибден 4,7-4,9, железо 1,2-1,4, верхний - из нитрида или карбонитрида соединения титана, алюминия и молибдена при соотношении компонентов, мас.%: титан 78,7-81,0, алюминий 12,0-14,0, молибден 7,0-7,3.

(RU 2363763, С23С 14/24, С23С 14/06, опубликовано 10.08.2009)

Износостойкое покрытие, полученное известным способом, также не обладает теплозащитными свойствами, в связи с чем способ не применим для получения покрытий на упомянутых выше деталях машин.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения многослойного покрытия, включающий вакуумно-плазменное нанесение промежуточного слоя из нитрида соединения титана, молибдена и железа, промежуточного слоя из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа и верхнего слоя из нитрида соединения титана, молибдена и кремния. При реализации способа используют три расположенных горизонтально в одной плоскости катода, первый из которых выполняют составным из титана и железа, второй - сплава титана и кремния и располагают противоположно первому, а третий - из титана и молибдена и располагают между ними.

(RU 2362837, С23С 14/06, С23С 14/216, опубликовано 27.07.2009)

Однако известное покрытие, полученное данным способом, также обладает только износостойкостью и не обладает теплозащитой.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание способа получения многослойного покрытия, обладающего износостойкостью в сочетании с теплозащитными свойствами

Технический результат достигается тем, что способ получения многослойного покрытия включает вакуумно-плазменное нанесение промежуточного слоя из нитрида соединения титана, молибдена и железа, промежуточного слоя из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа и верхнего слоя из нитрида соединения титана, молибдена и кремния, причем промежуточные слои наносят от 10 до 100 раз, при этом промежуточные слои из нитрида соединения титана, молибдена и железа наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,0-89,6, молибден 7,0-7,3, железо 2,4-2,7; промежуточные слои из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 90,4-90,7, молибден 6,7-6,9, кремний 0,7-0,8, железо 1,9-2,1; а верхний слой из нитрида соединения титана, молибдена и кремния наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,5-89,9, молибден 8,1-8,3, кремний 2,0-2,2.

Предлагаемый способ использует эффект снижения теплопроводности на межфазных границах при нанесении множества износостойкого покрытия. Таким образом, наносимое многослойное покрытие обладает одновременно теплозащитными свойствами и свойствами износостойкости.

Способ осуществляют следующим образом. Используют три катода, расположенных горизонтально в одной плоскости. Первый катод выполняют составным из титана и железа, второй - из сплава титана и кремния и располагают противоположно первому, а третий - из титана и молибдена и располагают между ними. В качестве реактивного газа используется газообразный азот. Покрытие наносили на пресс-форму термопластавтомата. Покрытие, полученное способом по изобретению, позволило обеспечить длительную работу пресс-формы в условиях воздействия абразивного износа и повышенных температур.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить на рабочей поверхности деталей машин покрытия, обладающие одновременно износостойкостью и теплозащитой.

Способ получения многослойного покрытия, включающий вакуумно-плазменное нанесение промежуточного слоя из нитрида соединения титана, молибдена и железа, промежуточного слоя из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа и верхнего слоя из нитрида соединения титана, молибдена и кремния, отличающийся тем, что промежуточные слои наносят от 10 до 100 раз, при этом промежуточные слои из нитрида соединения титана, молибдена и железа наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,0-89,6, молибден 7,0-7,3, железо 2,4-2,7, промежуточные слои из нитрида соединения титана, молибдена, кремния и железа наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 90,4-90,7, молибден 6,7-6,9, кремний 0,7-0,8, железо 1,9-2,1, а верхний слой из нитрида соединения титана, молибдена и кремния наносят при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,5-89,9, молибден 8,1-8,3, кремний 2,0-2,2.