CZ2013109A3 - Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu - Google Patents
Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2013109A3 CZ2013109A3 CZ2013-109A CZ2013109A CZ2013109A3 CZ 2013109 A3 CZ2013109 A3 CZ 2013109A3 CZ 2013109 A CZ2013109 A CZ 2013109A CZ 2013109 A3 CZ2013109 A3 CZ 2013109A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- titanium
- boron
- tibc
- layers
- carbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Řešení se týká ocelových vodicích kladek pro tažení drátu, jejichž alespoň pracovní plochy jsou opatřeny tenkými ochrannými vrstvami na bázi titanu, bóru a uhlíku (TiBC) v kombinaci s diboridem titanu (TiB.sub.2.n.). K zajištění dobré adheze obou vrstev z TiBC a z TiB.sub.2.n.k ocelovému substrátu je jako první nanesena mezivrstva nitridu titanu (TiN), na níž navazuje střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC), obsahující nitridy bóru a nitridy titanu a ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena vrchní vrstvou diboridu titanu (TiB.sub.2.n.), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 3 .mi.m. Tloušťka spodní vrstvy z nitridu titanu (TiN) nepřesahuje 0,5 .mi.m. Ve výhodném provedení je střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC) tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou mezi kterými jsou pravidelně umístěny jednotlivé vrchní vrstvy diboridu titanu (TiB.sub.2.n.), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena vždy vrchní vrstvou diboridu titanu (TiB.sub.2.n.).
Description
Vynález se týká ocelových kalených vodicích kladek pro tažení drátu.
Dosavadní stav techniky
V současné době existuje velký zájem o zvýšení životnosti různých druhů nástrojů, mezi které patří např. nástroje používané při tažení drátů. Tažení je proces, který spočívá v protahování polotovaru kuželovým otvorem (průvlakem), při kterém se zmenšuje příčný průřez tvářeného drátu a zvětšuje jeho délka. V důsledku tažení se zlepšují mechanické vlastnosti, jakost povrchu a dosahuje se přesných rozměrů a tvaru. Na vlastnosti taženého drátu mají vliv především průvlaky. Nicméně v tomto případě velmi důležitou roli hrají také vodicí kladky.
Tvářecí proces se provádí za studená a to ve více stupních. Mezi jednotlivými fázemi procesu je drát veden z jednoho průvlaku ke druhému pomocí vodicích kladek. Ve většině případů se vodicí kladky vyrábí zkalené nástrojové oceli. Nástroje vyrobené z tohoto druhu oceli jsou charakteristické nízkou výrobní cenou, avšak také nízkými užitnými vlastnostmi. Zvýšení životnosti vodicích kladek lze dosáhnout pomocí tenkých vrstev vytvářených plazmatickými metodami. V tomto případě jde především o zvýšení jejich tvrdosti a snížení koeficientu tření.
V současnosti je málo publikovaných informací týkajících se povlakování vodicích kladek pro tažení drátu s cílem zlepšení jejich užitných vlastností. Nicméně jsou známá řešení, při kterých se v těchto aplikacích využívá např. tenké tvrdé vrstvy na bázi karbidu wolframu, které jsou charakterizovány vysokou tvrdostí, což zaručuje velkou odolnost nástrojů proti opotřebení.
Ochranné povlaky proti opotřebení povrchu mají velké využití v průmyslu v mnoha oblastech jako je například tažení drátu. Opotřebení povrchu vodicích kladek nejen snižuje životnost nástrojů, může také vést k zhoršení parametrů taženého drátu. V důsledku kontaktu drátu s vodicími kladkami dochází k poškození jejich povrchu. Opotřebené kladky mohou vést k poškození drátu a vzniku trhlin na jeho povrhu, což podstatným způsobem zhoršuje kvalitu finálního produktu. Tato skutečnost klade specifické požadavky na vlastnosti tenkých vrstev vytvářených plazmatickými technologiemi na povrchu vodicích kladek. V tomto případě by měly být povlaky charakterizovány hladkým povrchem a nízkým koeficientem tření.
Podstata vynálezu • ·
Jednou z možných cest pro řešení výše uvedených problémů u vodicích kladek je použití tenkých ochranných multivrstev na bázi titanu, bóru a uhlíku, to je zkráceně TiBC v kombinaci s diboridem titanu T1B2. K zajištění dobré adheze obou vrstev TÍBC/T1B2 k ocelovému substrátu je jako první nanesena mezivrstva nitridu titanu TiN. V tomto případě je většina nežádoucích zbytkových pnutí multivrstvy vyloučena v důsledku lokální deformace materiálu měkčí spodní mezivrstvy z TiN.
V další fázi jsou střídavě deponovány vrstvy TiBC a T1B2 s cílem zvýšení tvrdosti a snížení vnitřních pnutí v takto vytvořené nanokompozitní multivrstvě. Potom tedy střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku je tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou a také vrchní vrstva diboridu titanu je tvořena několika umístěnými nad sebou, přičemž střední vrstvy z titanu, bóru a uhlíku se pravidelně střídají s vrchními vrstvami z diboridu titanu. Ochranná nanokompozitní multivrstva je vždy zakončena vrchní vrstvou tvořenou z diboridu titanu. Na základě provedených studií životnosti vodicích kladek bylo zjištěno, že k dosažení požadovaného cíle je nutné vytvořit systém vrstev z TÍBC/T1B2 v počtu vyšším než dvacet.
Takto vytvořený systém jednotlivých vrstev zajišťuje silné a trvalé spojení mezi ochrannou nanokompozitní multivrstvou a ocelovým povrchem vodicí kladky. Ochranná nanokompozitní multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 3 pm, zatímco tloušťka první mezivrstvy z TiN nepřesahuje 0,5 pm. Střední vrstva resp. střední vrstvy složené z titanu, bóru a uhlíku a vrchní vrstva resp. vrchní vrstvy z diboridu titanu vykazují tvrdost kolem 45 GPa.
Přehled obrázku na výkrese
Schematicky a názorně je na připojeném obrázku ukázána konstrukce ochranné nanokompozitní multivrstvy nanesené na povrch ocelové vodicí kladky pro tažení drátu, přičemž ve směru od substrátu je vytvořena nejprve spodní vrstva z nitridu titanu na kterou navazuje střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku a následně je ochranná nanokompozitní multivrstva zakončena vrchní vrstvou z diboridu titanu.
Příklady provedení vynálezu
Podle obrázku je na povrchu ocelové vodicí kladky pro tažení drátu nanesena ochranná nanokompozitní multivrstva složená z několika vrstev tvořených postupně ve směru od ocelového substrátu. Spodní mezivrstva je tvořena nitridem titanu TiN, na níž je nanesena vrstva TiBC, složená z titanu, bóru a uhlíku, která obsahuje nitridy bóru a nitridy titanu a následně vrstva diboridu titanu T1B2. Vrstvy TiBC a T1B2 jsou uspořádány střídavě. Tloušťka ochranné nanokompozitní multivrstvy se pohybuje v rozmezí 2 až 3 pm a je zakončena vrchní vrstvou tvořenou diboridem titanu.
Ochranná nanokompozitní multivrstva je nanášena postupně a kjejímu vytvoření je využita technologie PA CVD (plasma assisted chemical vapour deposition). V komoře zařízení jsou pomocí plazmy při teplotě ~ 500 °C rozkládány plyny: titanium tetrachlorid (T1CI4 - zdroj Ti), chlorid boritý (BCI3 - zdroj B), metan (CH4 - zdroj C) a dusík. Zlepšení • · • · · ·
adheze vrstev z TiBC a následně z TiB2 na kovový substrát je dosaženo za použití mezivrstvy z nitridu titanu TiN, která je nanesena na ocelový substrát jako první a jejíž tloušťka nepřesahuje 0,5 pm. V další fázi jsou střídavě deponovány vrstvy TiBC a TiB2 a to v počtu vyšším než 20 opakování pro dosažení potřebné tvrdosti a snížení vnitřních pnutí.
Zařízení pro nanášení jednotlivých vrstev ochranné nanokompozitní multivrstvy využívá pulzní technologie DC-PECVD, kde hlavním zdrojem plazmy je DC pulzní výboj (impulsy stejnosměrného proudu). Použití tohoto depozičního systému umožňuje realizovat vytváření ochranné nanokompozitní multivrstvy bez nutnosti přerušení procesu a otevírání reakční komory. Široký rozsah parametrů plazmového generátoru, možnost řízení teploty a tlaku v kombinaci s přesným systémem dávkování plynu umožňují plnou kontrolu během procesu tvorby jednotlivých vrstev, což dává možnost ovlivnit chemické složení a vlastnosti deponovaných vrstev nanášených na ocelový substrát vodicí kladky pro tažení drátu.
Realizací vodicích kladek podle vynálezu bylo prokázáno, že koeficient tření pro třecí dvojici tvořenou ocelovým drátem a vodicí kladkou z kalené oceli opatřenou vrchní ochrannou nanokompozitní multivrstvou nepřesahuje hodnotu 0,6 (na leštěném vzorku). Bylo dokázáno, že povlak TiBC/TiB2 je charakterizován tvrdostí 45 GPa, Youngův modul pružnosti 417 GPa. Vodicí nástroje opatřené těmito vrstvami byly úspěšně vyzkoušeny v průmyslových aplikacích, kde výrazně zvýšili životnost a užitné vlastnosti vodicích kladek pro tažení drátu.
Claims (4)
1. Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu, vyznačující se tím, že alespoň jejich pracovní plochy jsou opatřeny ochrannou nanokompozitní multivrstvou složenou z několika vrstev tvořených postupně ve směru od substrátu z kalené oceli spodní vrstvou z nitridu titanu (TiN) na níž navazuje střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC), obsahující nitridy bóru a nitridy titanu a ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena vrchní vrstvou diboridu titanu (TÍB2), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 3 pm.
2. Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní vrstva z nitridu titanu (TiN) vykazuje tloušťku nepřesahující 0,5 pm.
3. Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC) je tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou mezi kterými jsou pravidelně umístěny jednotlivé vrchní vrstvy diboridu titanu (TiB2), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena vrchní vrstvou diboridu titanu (TiB2).
4. Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC) a vrchní vrstva diboridu titanu (TiB2) vykazují tvrdost kolem 45 GPa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-109A CZ305985B6 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-109A CZ305985B6 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013109A3 true CZ2013109A3 (cs) | 2014-08-27 |
| CZ305985B6 CZ305985B6 (cs) | 2016-06-08 |
Family
ID=51494686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-109A CZ305985B6 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305985B6 (cs) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB851208A (en) * | 1958-01-17 | 1960-10-12 | Metallgesellschaft Ag | Process for the production of titanium boride coatings |
| US4162338A (en) * | 1972-02-04 | 1979-07-24 | Schwarzkopf Development Corporation | Coated cemented carbide elements and their manufacture |
| JPS5441258A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-02 | Hitachi Ltd | Guide roller for wire drawing |
| DE2943585C2 (de) * | 1979-10-29 | 1982-12-30 | Hollingsworth Gmbh, 7265 Neubulach | Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks |
| CA1313762C (en) * | 1985-11-19 | 1993-02-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hard sintered compact for a tool |
| DE19602639A1 (de) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Kempten Elektroschmelz Gmbh | Verfahren zur Herstellung von verschleißfesten Boridschichten auf metallischen Werkstoffoberflächen |
| JP3819093B2 (ja) * | 1996-11-28 | 2006-09-06 | 株式会社キロワールド | クロム含有合金鋼製釣り具部材の表面処理方法 |
| EP1614720A1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-11 | Ensci Incorporated | Process for producing thin film metal non-oxide coated powder substrates and products produced therefrom |
| CZ22536U1 (cs) * | 2010-12-29 | 2011-08-01 | Technická univerzita v Liberci | Surovinová vsázka |
-
2013
- 2013-02-15 CZ CZ2013-109A patent/CZ305985B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305985B6 (cs) | 2016-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Holzschuh | Deposition of Ti–B–N (single and multilayer) and Zr–B–N coatings by chemical vapor deposition techniques on cutting tools | |
| US20110003126A1 (en) | Body coated with hard material | |
| CN104271792B (zh) | 切削工具用硬质涂层 | |
| Deng et al. | Wear mechanisms of PVD ZrN coated tools in machining | |
| CN105142831B (zh) | 表面被覆切削工具及其制造方法 | |
| CN103108716B (zh) | 表面被覆切削工具 | |
| CN105431563A (zh) | 用于成型工具的涂层 | |
| CN105965043B (zh) | 一种涂覆切削工具及其制备方法 | |
| JP6276288B2 (ja) | 切削工具 | |
| CN104321460B (zh) | 切削工具用硬质涂层 | |
| Paschke et al. | Composition, microstructure and mechanical properties of boron containing multilayer coatings for hot forming tools | |
| CN103506640A (zh) | 一种具有涂层的切削工具及其制作方法 | |
| CZ2013109A3 (cs) | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu | |
| Behrens et al. | Potential of duplex plasma deposition processes for the improvement of wear resistance of hot forging dies | |
| CZ25402U1 (cs) | Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu | |
| Lecis et al. | Fatigue behavior of duplex-treated samples coated with Cr (C, N) film | |
| CZ2013542A3 (cs) | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje | |
| CZ26186U1 (cs) | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje | |
| Kao | Microstructure, adhesion and tribological properties of W–C: Hx% coatings deposited on M2 and WC substrates | |
| CN101831616A (zh) | 一种纳米复合钛铬硅氮化物刀具涂层及其制备方法 | |
| CZ25541U1 (cs) | Povlakované nástroje závitořezné z rychlořezné oceli, zejména závitníky | |
| CZ2013110A3 (cs) | Povlakované nástroje závitořezné z rychlořezné oceli, zejména závitníky | |
| RU2829171C1 (ru) | Многослойное нанокомпозитное покрытие на режущем инструменте | |
| JP5514149B2 (ja) | 硬質皮膜、硬質皮膜被覆材および冷間塑性加工用金型 | |
| BG1988U1 (bg) | Многослойно покритие за стоматологични инструменти |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20210215 |