CS251899B1 - Způsob vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách - Google Patents

Způsob vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách Download PDF

Info

Publication number
CS251899B1
CS251899B1 CS857626A CS762685A CS251899B1 CS 251899 B1 CS251899 B1 CS 251899B1 CS 857626 A CS857626 A CS 857626A CS 762685 A CS762685 A CS 762685A CS 251899 B1 CS251899 B1 CS 251899B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
layer
thin
nitriding
ion nitriding
metal components
Prior art date
Application number
CS857626A
Other languages
English (en)
Other versions
CS762685A1 (en
Inventor
Karel Dadourek
Milan Exner
Augustin Frey
Jan Jakes
Blanka Routnerova
Oldrich Rybar
Jiri Stanislav
Original Assignee
Karel Dadourek
Milan Exner
Augustin Frey
Jan Jakes
Blanka Routnerova
Oldrich Rybar
Jiri Stanislav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karel Dadourek, Milan Exner, Augustin Frey, Jan Jakes, Blanka Routnerova, Oldrich Rybar, Jiri Stanislav filed Critical Karel Dadourek
Priority to CS857626A priority Critical patent/CS251899B1/cs
Publication of CS762685A1 publication Critical patent/CS762685A1/cs
Publication of CS251899B1 publication Critical patent/CS251899B1/cs

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Způsob vytvoření tenké otěruvzdorné vrstvy na kovových součástkách, který používá kombinace povlaku vytvořeného s použitím iontové nitridace a následného nanesení tenké otěruvzdorné vrstvy typu TiN za použití metody fyzikální vakuové depozice. Využívá se tak výhodných užitných vlastností iontové nitridace, kdy velmi tvrdá a otěruvzdorná vrstva je podpírána difúzní vrstvou, vytvořenou pomOcí iontové nitridace.

Description

Vynález se týká způsobu vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách.
V současné době existuje mnoho způsobů povrchového zpevnění součástí, které jsou různě účinné. K nejúčinnějším a mejmoderinějším způsobům patří iontová nitridace nebo povlakování povrchu tenkou vrstvou tvrdé otěruvzdorné látky, např. TiN. Při iontové nitridaci se vytváří inia povrchu předmětu tenká tvrdá vrstva nitridů a pod ní tlustší tzv. difúzni vrstva (několik desetin mm). Zvláštním způsobem provádění procesu iontové nitridace je možné dosáhnout u řady ocelí toho, že dostaneme pouze difúzni vrstvu, bez povrchové vrstvy nitridů. Iontovou nitridací je možné dosáhnout značného· zpevnění pioiměrně tlusté povrchové vrstvy (povrchová mikrotvrdost u řady ocelí je HV 1000], pro některé účely však je povrchová tvrdost a otěruvzdorniost nedostatečná. Při povlakovánl součásti tenkou otěruvzdornou vrstvou fyzikálními metodami (metodou PVD — „physioal vapicr despositioin“ — fyzikální vakové depozice) jsou dosahovány povrchové mikriotvrdostl i otěruvzdOrnost podstatně vyšší než při iontové nitridaci, vrstva je však velmi tenká (zpravidla do 10 um), což silně omezuje její použitelnost především na některých silně namáhaných součástkách, kde může dojít lehce k jejímu proboření. Přitom výrobci zařízení pro fyzikální vakuovou depozici tenkých vrstev přímo předpisují, že pod tenkou vrstvou inesmí být použito, žádné jiné povrchové zpevnění pro nebezpečí zhoršení adheze vrstvy.
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob vytváření tenkých otěruvzdormých vrstev na kotvových součástkách, podle kterého se součásti nejprve iontově nitridují, za· použití směsi dusíku a vodíku v poměru 1 : 3 až 1 : 60, při tlaku 50 až 1 000 Pa a při teplotě 350 až 650 °C po dobu 1 až 120 minut, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po iontové nitridaci se nanese tenká otěruvzdorná vrstva typu TIN za použití metody fyzikální vakuio.vé depozice ve směsi nosného plynu argonu a reaktivního plynu dusíku při tlaku 0,05 až 10 Pa a při teplotě 250 až 550 CC po dobu 5 až 120 minut.
Vyšší účinek při využití způsobu podle vynálezu lze spatřovat v tom, že se zkombinují výhodné vlastnosti iOintioyé nitridace a tenké otěruvzdorné vrstvy. Na iontově nitridovaném povrchu je tenká vrstva tvrdší a otěruvzdiornější než iontově nitridovaná vrstva (např. u TiN tvrdosti HV 2 500 až 3 000 a tloušťky 1 až 10 ,«m), takže užitné vlastnosti povrchu jsou daleko, lepší. Tenká otěruvzdorná vrstva je pak zesplodu podpírána poměrně tlustou Iontově nitridovanou vrstvou, tloušťky až 0,1 mm O· tvrdosti
HV 800 až 1 500, takže nedojde tak lehce k proboření tenké povrchové vrstvy TiN.
Jsou možné dvě alternativy procesu. Podle prvé je iontová nitridace provedena v jednom zařízení, v němž jsou součásti ochlazeny až na pokojovou teplotu ve vakuu nebo- v ochranné atmosféře a pak bez znečištění přeneseny do druhého· zařízení, v němž je vytvořena tenká otěruvzdorná vrstva. Ve druhé alternativě je iontová nitridace i nanesení tenké otěruvzdorné vrstvy provedeno ve stejném zařízení, umožňujícím oba procesy bez narušení vakua.
Aby při první alternativě nebyla narušena adheze otěruvzdorné vrstvy k substrátu musí po iontové nitridaci proběhnout chlazení až na pokojovou teplotu ve vakuu nebo· v ochranné atmosféře a nitridované předměty musí být co nejrychleji pOvlakOvány, než dojde k většímu znečištění povrchu, nebo jeho zamaštění (výhodné je přenášet součásti v rukavicích).
Bylo experimentálně prověřeno, že například vrtáky zpevněné uvedeným způsobem mají zhruba dvojnásobnou životnost proti vrtákům pouze s tenkou oitěruvzdornou vrstvou TiN, jak jsou dnes používány. Příklady:
Příklad použití způsobu podle vynálezu — řezné nástroje byly iontově nitridovány v zařízení na iontovou nitridaci. Nitridační podmínky byly zvoleny tak, aby došlo na oceli 19 830, z níž byly vrtáky vyrobeny, ke vzniku difúzni vrstvy tloušťky asi 0,05 mm, tj. směs dusíku a vodíku v poměru 1 : 20, teplota 510 °C a doba nitridace 20 minut. Tvorba vrstvy nitridů byla potlačena. Po· iontové nitridaci byly vrtáky ochlazeny přímo v zařízení ve vakuu až na teplotu okolí. Po vyjmutí ze zařízení byly pak přemístěny do zařízení pro miagnetronové naprašování tenkých vrstev a v něm povlakiovány vrstvou TiN tloušťky 4 ,um. Povlakování bylo provedeno v zařízení s magnetroiny s titanovým targetem v atmosféře směsí argonu a dusíku při tlaku 0,1 Pa a teplotě 500 °C pio dobu 10 minut. Např. vrtáky· o průměru 10 bez iontové nitridace, pouze s vrstvou TiN měly při vrtání materiálu 19 550 v přírodním stavu trojnásobnou životnost proti standardním vrtákům. Vrtáky s Iontovou nitridací a vrstvou TiN pak měly 6násobnou životnost proti standartním.
Druhý příklad způsobu podle vynálezu — v zařízení vybaveném miagnetroinem i izolovanou katodou k provádění iontových procesů byla nejprve provedena iontová nitridace řezných destiček z oceli 19 830 při tlaku 200 Pa ve směsi dusíku s vodíkem v poměru 1 : 40 při teplotě 510 °C po dobu 15 minut. Po iontové nitridaci bylo přímo provedeno magnetropové naprašování v atmo251899 sféře směsi, argonu s dusíkem při flaku 0,1 Pa a teplotě 500 CC po, dobu 10 minut.
Vynález se dá využít u všech silně namáhaných strojních součástí, kde je výhodná kombinace užitých vlastností iontové nitridace a nanesení otěruvzdorné vrstvy, např. u nástrojů.

Claims (1)

  1. PREDMET
    Způsob vytváření tenkých otěruvzdiorných povlaků na kovových součástkách, podle kterého se součásti nejprve iontově nitridují, za použití směsi dusíku a vodíku v poměru 1 : 3 až 1 : 60, při tlaku 50 až 1 000 Pa a při teplotě 350 až 650 °C po dloibu 1 až 120 minut,, vyznačující se tím, že po· iointoVYNÁLEZU vé nitridaci se nanáší tenká otěruvzdiorná vrstva typu TIN za použití metody fyzikální vakuové deploizice ve směsi nosného plynu argonu a reaktivního, plynu dusíku při tlaku 0,05 až 10 Pia a při teplotě 250 až 550 °C pio dobu 5 ,až 120 minut.
CS857626A 1985-10-25 1985-10-25 Způsob vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách CS251899B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS857626A CS251899B1 (cs) 1985-10-25 1985-10-25 Způsob vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS857626A CS251899B1 (cs) 1985-10-25 1985-10-25 Způsob vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS762685A1 CS762685A1 (en) 1986-12-18
CS251899B1 true CS251899B1 (cs) 1987-08-13

Family

ID=5425755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS857626A CS251899B1 (cs) 1985-10-25 1985-10-25 Způsob vytváření tenkých otěruvzdorných povlaků na kovových součástkách

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS251899B1 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CS762685A1 (en) 1986-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bull et al. Multilayer coatings for improved performance
Höck et al. Wear resistance of prenitrided hardcoated steels for tools and machine components
US4741975A (en) Erosion-resistant coating system
US20090035481A1 (en) Process for diffusing titanium and nitride into a material having a coating thereon and products produced thereby
WO2002027065A1 (en) Surface treatment for improved hardness and corrosion resistance
JPS62294160A (ja) 反応性気体プラズマ中での材料の熱化学的表面処理方法
US4931152A (en) Method for imparting erosion-resistance to metallic substrate
Bull et al. The influence of titanium interlayers on the adhesion of titanium nitride coatings obtained by plasma-assisted chemical vapour deposition
Bloyce Surface engineering of titanium alloys for wear protection
JPS59159983A (ja) 硬質耐摩耗性表面層でコ−テイングされた基板からなる複合体
JPS5864377A (ja) 表面被覆工具およびその製造方法
US4469532A (en) Chromium-base coating for wear-resistant steel and method of preparing same
JP4505246B2 (ja) 耐食・耐摩耗性オーステナイトステンレス鋼の表面硬化層の形成方法
US8092915B2 (en) Products produced by a process for diffusing titanium and nitride into a material having generally compact, granular microstructure
Sanchette et al. Single cycle plasma nitriding and hard coating deposition in a cathodic arc evaporation device
Grimanelis et al. Carbon based coatings for high temperature cutting tool applications
KR100594998B1 (ko) 티타늄계 금속의 질화 방법
JPS63166957A (ja) 表面被覆鋼製品
GB2197346A (en) Ion assisted coating process
Sagalovicha et al. Working out the processes of deposition “metal-metal “multi-layer coatings (Cu-Mo, Cu-MoN, Cu-C) and studying the tribological characteristics of friction pairs
JP4138630B2 (ja) 耐摩耗性硬質皮膜
JPS61231158A (ja) 多層処理耐摩用治工具
JPH07126833A (ja) 切削工具用硬質被覆体
RU1776698C (ru) Способ формировани износостойких покрытий в вакууме
Korhonen et al. Ductility of TiN-coated high speed steel