RU2119551C1 - Method for treatment of hard-alloy cutting tools - Google Patents

Method for treatment of hard-alloy cutting tools Download PDF

Info

Publication number
RU2119551C1
RU2119551C1 RU97117329/02A RU97117329A RU2119551C1 RU 2119551 C1 RU2119551 C1 RU 2119551C1 RU 97117329/02 A RU97117329/02 A RU 97117329/02A RU 97117329 A RU97117329 A RU 97117329A RU 2119551 C1 RU2119551 C1 RU 2119551C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ion
ions
energy
dose
kev
Prior art date
Application number
RU97117329/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97117329A (en
Inventor
Г.И. Геринг
К.Н. Полещенко
С.Н. Поворознюк
П.В. Орлов
Original Assignee
Омский государственный университет
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 Омский государственный университет filed Critical Омский государственный университет
Priority to RU97117329/02A priority Critical patent/RU2119551C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2119551C1 publication Critical patent/RU2119551C1/en
Publication of RU97117329A publication Critical patent/RU97117329A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ion-beam processes for production of materials with preset properties, in particular, methods of increasing wear resistance of hard-alloy cutting tools. SUBSTANCE: method includes successively treatment of the surface of hard-alloy cutting tool with titanium ions with energy of 25-35 keV and dose of 2•1017-5•1017 ion/sq.cm and pulse irradiation with powerful ion beam of carbon and hydrogen with energy of 300 keV, current density of 50-150 A/sq. cm and ion dose of 1014 ion/sq.cm. Mixing of implanted ions is due to effect of high-power ion beam to form carbide and oxide phases of TiC, tiO2 and types and their penetration to depth of 200

Description

Изобретение относится к области ионно-лучевых технологий получения материалов с заданными свойствами, а именно к способу повышения износостойкости твердосплавного режущего инструмента, применяемого при резании стали. The invention relates to the field of ion-beam technologies for producing materials with desired properties, and in particular to a method for increasing the wear resistance of carbide cutting tools used in steel cutting.

Обработанный по предлагаемому способу инструмент применяется в отраслях промышленности, связанных с металлообработкой твердыми сплавами (резание, фрезерование, сверление). Processed by the proposed method, the tool is used in industries related to metal working with hard alloys (cutting, milling, drilling).

Известен способ обработки стальных изделий (а/с СССР N 1670968, кл. C 23 C 14/48, БИ N 47-48, 1993), включающий закалку и ионную имплантацию, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости изделия путем увеличения глубины модифицированного слоя, его микротвердости и производительности процесса, имплантацию проводят интенсивными импульсными пучками положительных ионов азота, или азота и водорода, или азота и гелия с энергией 10-20 КэВ, флюенсом 2•1016-2•1017см-2 при плотности тока 1-500 мA/см2 и длительности импульса тока ионов 1 - 20 A, определяемой следующим соотношением:
τn= (Tдоп-T)2pck4(jE)2,
где
Tдоп - допустимая температура поверхности изделия, приведенная в градусы по Цельсию; T - начальная температура поверхности изделия, приведенная в градусы по Цельсию;
p, c, k - соответственно плотность, удельная теплопроводность и коэффициент теплопроводности стали;
j и E - соответственно плотность тока и энергия ионов.
A known method of processing steel products (a / c USSR N 1670968, class C 23 C 14/48, BI N 47-48, 1993), including hardening and ion implantation, characterized in that, in order to increase the wear resistance of the product by increasing depth the modified layer, its microhardness and productivity of the process, implantation is carried out by intense pulsed beams of positive ions of nitrogen, or nitrogen and hydrogen, or nitrogen and helium with an energy of 10-20 KeV, a fluence of 2 • 10 16 -2 • 10 17 cm -2 at a current density 1-500 mA / cm 2 and a pulse duration of the ion current 1 - 20 A, defined as follows their relationship:
τ n = (T add -T) 2 pck4 (jE) 2 ,
Where
T add - allowable surface temperature of the product, given in degrees Celsius; T is the initial surface temperature of the product, given in degrees Celsius;
p, c, k are, respectively, the density, thermal conductivity and coefficient of thermal conductivity of steel;
j and E are the current density and ion energy, respectively.

Для дальнейшего повышения износостойкости за счет дальнейшего увеличения глубины модифицированного слоя после имплантации проводят отпуск при температуре 520 - 700oC.To further increase the wear resistance due to a further increase in the depth of the modified layer after implantation, leave at a temperature of 520 - 700 o C.

Недостатком данного способа является то, что облучение осуществляется только ионами газов. При этом не происходит образования тугоплавких соединений по типу карбидов, отличающихся высокой прочностью и термостойкостью. The disadvantage of this method is that the irradiation is carried out only by gas ions. In this case, the formation of refractory compounds of the type of carbides, which are characterized by high strength and heat resistance, does not occur.

Известен (патент РФ N 2001974, кл. C 23 C 14/48, БИ N 39-40, 1993) способ обработки режущего инструмента, включающий имплантацию ионов азота в рабочую поверхность режущей кромки, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, имплантацию ионов азота осуществляют в импульсном режиме при длительности импульса 1 - 100 мс, плотности ионного тока 10 - 150 мA/см2, энергии 15 - 40 кэВ до набора дозы ионов (2,3-4,7)•1016 ион/см2.Known (RF patent N 2001974, class C 23 C 14/48, BI N 39-40, 1993) a method of processing a cutting tool, including the implantation of nitrogen ions in the working surface of the cutting edge, characterized in that, in order to increase the service life, implantation of nitrogen ions is carried out in a pulsed mode with a pulse duration of 1 - 100 ms, an ion current density of 10 - 150 mA / cm 2 , an energy of 15 - 40 keV to set the dose of ions (2.3-4.7) • 10 16 ion / cm 2 .

Недостатком способа является относительно низкая доза внедряемых ионов и ограниченность выбора типа ионов (азот). The disadvantage of this method is the relatively low dose of introduced ions and the limited choice of type of ions (nitrogen).

Известен (заявка Японии N 61-15967, кл. C 23 C 14/48, ИСМ N 7, 1993) способ обработки поверхности инструмента, при котором пары металла ионизируют с использованием высокочастотного источника энергии и направляют их к обрабатываемой поверхности, на которую одновременно воздействуют ускоренным пучком ионов неметалла. На поверхности с приложенным отрицательным напряжением формируют поверхностный слой на основе металла и неметалла. There is a known (Japanese application N 61-15967, class C 23 C 14/48, ISM N 7, 1993) method for treating a tool surface, in which metal vapors are ionized using a high-frequency energy source and directed to a surface to be treated, which is simultaneously exposed to accelerated beam of non-metal ions. A surface layer based on a metal and nonmetal is formed on a surface with a negative voltage applied.

Недостатком способа является относительно низкая доза внедряемых ионов, невысокая глубина модифицированного слоя, а также наличие переходного слоя. The disadvantage of this method is the relatively low dose of introduced ions, the low depth of the modified layer, as well as the presence of a transition layer.

Известен способ получения режущего инструмента из металло-керамического материала, подвергнутого поверхностной обработке (заявка Японии N 2-15159, кл. C 23 C 14/06, C 23 C 14/48, ИСМ N 7, 1991). Режущий инструмент изготавливают из металло-керамического материала, содержащего 5-30% металлической связки (кобальт, никель, железо) и карбидонитрида (дисперсная фаза) формулы (TiM)CN, где M - тантал, ниобий, вольфрам и молибден, на поверхности материала осаждают слой карбида, нитрида, карбонитрида, оксикарбида, оксинитрида и оксикарбонитрида титана, например способом осаждения из паровой фазы, толщиной 0,1 - 1,5 мкм. Поверхность подвергают ионной имплантации, в ходе которой необходимые ионы проникают через слой покрытия и подложки, что улучшает сцепление покрытия с подложкой и повышает твердость покрытия. A known method of obtaining a cutting tool from a metal-ceramic material subjected to surface treatment (Japanese application N 2-15159, class C 23 C 14/06, C 23 C 14/48, ISM N 7, 1991). The cutting tool is made of a metal-ceramic material containing 5-30% of a metal binder (cobalt, nickel, iron) and carbidonitride (dispersed phase) of the formula (TiM) CN, where M is tantalum, niobium, tungsten and molybdenum, precipitated on the surface of the material a layer of carbide, nitride, carbonitride, oxycarbide, oxynitride and titanium oxycarbonitride, for example, by a vapor deposition method with a thickness of 0.1-1.5 microns. The surface is subjected to ion implantation, during which the necessary ions penetrate through the coating layer and the substrate, which improves the adhesion of the coating to the substrate and increases the hardness of the coating.

Недостатком данного способа является наличие переходного слоя, а также то, что проникновение ионов на значительную глубину сопровождается интенсивным распылением нанесенного покрытия и, тем самым, образованием сильно неоднородных приповерхностных структур по глубине, снижающих прочность поверхностных слоев материала. The disadvantage of this method is the presence of a transition layer, as well as the fact that the penetration of ions to a considerable depth is accompanied by intensive spraying of the coating and, thereby, the formation of highly heterogeneous near-surface structures in depth, which reduce the strength of the surface layers of the material.

Известен способ формирования слоя карбида титана, имеющего хорошую адгезию к стали и твердость (заявка Японии N 61-213369, кл. C 23 C 14/06, 14/48, ИСМ N 5, 1988). В стальную поверхность внедряют ионы титана (5•1016 ион/см2) при ускоряющем напряжении >= 40 кэВ, при этом образуется слой сплава толщиной 0,5 средней глубины внедрения ионов титана, содержащий атомы титана в количестве, выше предела растворимости и имеющего частично или полностью аморфную структуру и неравновесную фазу.A known method of forming a layer of titanium carbide having good adhesion to steel and hardness (Japanese application N 61-213369, CL C 23 C 14/06, 14/48, ISM N 5, 1988). Titanium ions (5 • 10 16 ion / cm 2 ) are introduced into the steel surface at an accelerating voltage> = 40 keV, and an alloy layer is formed with a thickness of 0.5 of the average penetration depth of titanium ions, containing titanium atoms in an amount above the solubility limit and having partially or completely amorphous structure and nonequilibrium phase.

Недостатком данного способа является наличие переходного слоя и относительно низкая доза внедряемых ионов, а также незначительная глубина модифицированного слоя. The disadvantage of this method is the presence of a transition layer and a relatively low dose of introduced ions, as well as a small depth of the modified layer.

Известен способ повышения износостойкости инструментов и деталей машин, изготовленных из твердого материала на основе карбида вольфрама, без использования ядовитых или экологически вредных веществ (экономический патент ГДР N 251362, кл. C 23 C 14/48). Согласно изобретению осуществляют внедрение ионов азота, причем в процессе внедрения ионов азота, проводимого в обычных условиях (≈(2-6)•1017 ион/см2 с энергией 30-150 кэВ при 20oC), на обрабатываемую заготовку дополнительно воздействуют газом. В качестве газа для продувки используют углеводород с отношением C к H > 0,2. Парциальное давление углеводорода составляет 10-3-10-2 Па. Эффективно также использование ацетилена в качестве газа для продувки.A known method of increasing the wear resistance of tools and machine parts made of a solid material based on tungsten carbide, without the use of toxic or environmentally harmful substances (economic patent GDR N 251362, class C 23 C 14/48). According to the invention, the introduction of nitrogen ions is carried out, and in the process of introducing nitrogen ions, carried out under ordinary conditions (≈ (2-6) • 10 17 ion / cm 2 with an energy of 30-150 keV at 20 o C), the workpiece is additionally exposed to gas . The gas used for purging is a hydrocarbon with a ratio of C to H> 0.2. The partial pressure of the hydrocarbon is 10 −3 −10 −2 Pa. The use of acetylene as a purge gas is also effective.

Недостатком известного способа является то, что внедрение в поверхностные слои WC - Co атомов водорода может существенно снизить пластичность материала и, тем самым, повысить вероятность его хрупкого разрушения в условиях эксплуатации. The disadvantage of this method is that the introduction of hydrogen atoms into the surface layers of WC - Co can significantly reduce the ductility of the material and, thereby, increase the likelihood of brittle fracture under operating conditions.

Наиболее близким к заявляемому является (а.с. N 1825820, кл. C 23 C 14/48, БИ N 25, 1993) способ обработки поверхности режущего инструмента, включающий имплантацию ионов титана и нанесение покрытия из нитрида титана, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, перед имплантацией проводят предварительную обработку поверхности режущего инструмента в положительном коронном разряде на воздухе в течение 2,5-3 ч при токе разряда 160 - 240 мкА. Closest to the claimed is (A.S. N 1825820, class C 23 C 14/48, BI N 25, 1993) a method of treating the surface of a cutting tool, including implantation of titanium ions and coating of titanium nitride, characterized in that, in order to increase the tool wear resistance, preliminary implantation of the surface of the cutting tool in a positive corona discharge in air is carried out before implantation for 2.5-3 hours at a discharge current of 160 - 240 μA.

Недостатком известного способа является существование хрупкого переходного слоя между основой и покрытием. Такая конструкция поверхностных слоев не обеспечивает стабильности эксплуатационных свойств из-за повышенной вероятности выкрашиваний и сколов при циклических термомеханических напряжениях, сопровождающих процесс резания. The disadvantage of this method is the existence of a fragile transition layer between the base and the coating. This design of the surface layers does not ensure the stability of the operational properties due to the increased likelihood of chipping and chips at cyclic thermomechanical stresses accompanying the cutting process.

Кроме того, малая глубина модифицированного слоя приводит к его быстрому истиранию и, как следствие, к потере приобретенных положительных свойств. К числу недостатков способа можно также отнести длительное время предварительной подготовки инструмента к обработке. In addition, the shallow depth of the modified layer leads to its rapid abrasion and, as a result, to the loss of acquired positive properties. The disadvantages of the method can also include a long time of preliminary preparation of the tool for processing.

Основным недостатком прототипа является относительно низкий уровень адгезионного взаимодействия системы модифицированный поверхностный слой - основная рабочая поверхность и связанные с этим эффекты разрушения. The main disadvantage of the prototype is the relatively low level of adhesion of the system, the modified surface layer - the main working surface and the related effects of destruction.

Задачей настоящего изобретения является создание способа обработки поверхности режущего инструмента, обеспечивающего повышение износостойкости рабочих поверхностей режущего инструмента за счет направленной модификации структуры поверхностного слоя, приводящей к повышению его твердости и снижению адгезионной активности при взаимодействии с обрабатываемым материалом. The objective of the present invention is to provide a method for processing the surface of a cutting tool, providing increased wear resistance of the working surfaces of the cutting tool due to directional modification of the structure of the surface layer, leading to an increase in its hardness and a decrease in adhesive activity when interacting with the processed material.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе обработки поверхности режущего инструмента, основанном на имплантации ионов титана, последовательно воздействуют на поверхность режущего инструмента ионами Ti с энергией E = 25-35 кэВ при давлении P = 5•10-5 Торр и дозой 2•1017 - 5•1017 ион/см2 и импульсным облучением мощным пучком ионов углерода C+ и водорода H+ с энергией E = 300 кэВ, плотностью тока в пределах 50 - 150 A/см2, дозой ионов 1014 ион/см2.The essence of the invention lies in the fact that in a method of processing the surface of a cutting tool based on the implantation of titanium ions, Ti ions are sequentially applied to the surface of the cutting tool with an energy of E = 25-35 keV at a pressure of P = 5 • 10 -5 Torr and a dose of 2 • 10 17 - 5 • 10 17 ion / cm 2 and pulsed irradiation with a powerful beam of carbon ions C + and hydrogen H + with an energy of E = 300 keV, current density in the range of 50 - 150 A / cm 2 , dose of ions 10 14 ion / cm 2 .

В процессе проведенного поиска не выявлены способы обработки режущего инструмента, в которых используется мощный пучок ионов указанного состава, энергии и дозы. In the course of the search, no cutting tool processing methods have been identified that use a powerful ion beam of the specified composition, energy and dose.

При последовательном воздействии на твердосплавный режущий инструмент, например сплава Т15К6, ВК8, ионами различной энергии и различных элементов, осуществляется проникновение легирующих элементов на большую глубину. Достигается компромисс между хрупкими и пластичными свойствами твердого сплава за счет образования твердосплавных хрупких карбидных зерен и сохранения пластичной кобальтовой прослойки. Не образуется переходных слоев, при определенных режимах резания достигается повышение сопротивляемости поверхности твердосплавного режущего инструмента адгезионным и диффузионным видам износа. When the carbide cutting tool, for example, T15K6, VK8 alloy, is subsequently exposed to ions of various energies and various elements, alloying elements penetrate to a greater depth. A compromise is achieved between the brittle and ductile properties of a hard alloy due to the formation of hard-alloy brittle carbide grains and the preservation of a plastic cobalt interlayer. No transition layers are formed; under certain cutting conditions, an increase in the surface resistance of the carbide cutting tool is achieved by adhesive and diffusion types of wear.

Указанный технический результат достигается за счет последовательного воздействия на твердосплавный режущий инструмент ионами различных энергии и сорта, что обеспечивает проникновение легирующих элементов на большую глубину, и при этом не образуется переходного слоя. Благодаря использованию мощного ионного пучка (C+, H+) с большой эффективностью осуществляется "перемешивание" имплантированных ионов, образование карбидных и оксидных фаз по типу TiC, TiO2, а также их проникновение по глубине (до 200

Figure 00000004
) в материал основы. Заявленный способ обеспечивает воздействие непосредственно на структуру основы твердого сплава, при котором не образуется переходного слоя и зон контакта по типу пленка-подложка.The specified technical result is achieved due to the sequential impact on the carbide cutting tool with ions of various energies and grades, which ensures the penetration of alloying elements to a greater depth, and thus does not form a transition layer. Due to the use of a powerful ion beam (C + , H + ), the implanted ions are “mixed” with great efficiency, the formation of carbide and oxide phases of the TiC, TiO 2 type , as well as their penetration in depth (up to 200
Figure 00000004
) into the base material. The claimed method provides an impact directly on the structure of the base of the hard alloy, in which there is no transition layer and contact zones of the type of film-substrate.

Облучение на приведенных режимах не приводит к распылению слоя, содержащего имплантированные элементы, при этом увеличивается суммарная доза облучения: (ионов Ti доза Ф = 5•1017 ион/см-2 и C+, H+ - 1014 ион/см2, формируются высокопрочные гомогенные структуры, содержащие карбидные и оксидные фазы.Irradiation in the above modes does not lead to spraying of the layer containing the implanted elements, while the total radiation dose increases: (Ti ions dose Ф = 5 • 10 17 ion / cm -2 and C + , H + - 10 14 ion / cm 2 , high-strength homogeneous structures containing carbide and oxide phases are formed.

Как показали проведенные испытания, заявляемый способ обеспечивает снижение адгезионно-диффузионной активности взаимодействия режущего инструмента и обрабатываемого материала. As shown by tests, the inventive method provides a decrease in the adhesive-diffusion activity of the interaction of the cutting tool and the processed material.

В приведенном ранее патенте ГДР N 251362, кл. C 23 C 14/48, "Способ повышения износостойкости инструмента и деталей машин" в процессе внедрения ионов азота, проводимого в обычных условиях, на обрабатываемую заготовку дополнительно воздействуют газом. В качестве газа для продувки используют углеводород с отношением C к H > 0,2. In the above patent, GDR N 251362, class. C 23 C 14/48, “Method for increasing the wear resistance of tools and machine parts” in the process of introducing nitrogen ions, carried out under normal conditions, the workpiece is additionally exposed to gas. The gas used for purging is a hydrocarbon with a ratio of C to H> 0.2.

Однако в известном способе используется газ, а не мощный ионный пучок, что не позволяет достигать эффектов глубокого легирования инструмента, кроме того, присутствие водорода в газе приводит к снижению пластичности кобальтовой связки в твердосплавном режущем инструменте и, как следствие, к повышению вероятности его хрупкого разрушения в процессе эксплуатации. However, the known method uses gas rather than a powerful ion beam, which does not allow to achieve the effects of deep doping of the tool, in addition, the presence of hydrogen in the gas leads to a decrease in the ductility of the cobalt bond in the carbide cutting tool and, as a consequence, to an increase in the probability of brittle fracture during operation.

Способ поясняется графиками, приведенными на фиг. 1-2, где на фиг. 1 приведена зависимость профиля распределения концентрации примесных атомов Ti (в единицах % ат.) по глубине, полученная способом электронной Оже-спектроскопии; на фиг. 2. приведены зависимости скорости изнашивания режущих пластин, подвергнутых ионно-лучевому воздействию в различных условиях, при резании стали марки 40 X. The method is illustrated by the graphs shown in FIG. 1-2, where in FIG. 1 shows the dependence of the distribution profile of the concentration of Ti impurity atoms (in units of% at.) In depth, obtained by Auger electron spectroscopy; in FIG. 2. The dependences of the wear rate of cutting inserts subjected to ion-beam irradiation under various conditions are shown for cutting steel grade 40 X.

Способ обработки режущего инструмента осуществлялся следующим образом. The processing method of the cutting tool was carried out as follows.

Пример 1. Example 1

В качестве образцов использовались пятигранные пластины из сплава Т15К6 (15% - Ti, 6% - Co, 79% - WC). Очистка производилась ионами Ti с энергией 2-3 кэВ, при давлении P = 5•10-5 Торр в течение времени t = 5 мин.Five-sided plates made of T15K6 alloy were used as samples (15% - Ti, 6% - Co, 79% - WC). Purification was carried out with Ti ions with an energy of 2-3 keV, at a pressure of P = 5 • 10 -5 Torr for a time t = 5 min.

Имплантация производилась ионами Ti с энергией E = 30 кэВ при давлении P = 5•10-5 Торр до достижения дозы 2•1017 ион/см2.Implantation was performed with Ti ions with an energy of E = 30 keV at a pressure of P = 5 • 10 -5 Torr until a dose of 2 • 10 17 ion / cm 2 was reached.

Очистка и имплантация проводились в одном вакуумном цикле на установке "Композит". Имплантер смонтирован на базе серийно выпускаемой установки и имеет основные узлы, традиционные для применяемых имплантеров: вакуумную систему, рабочую камеру с источником ионов и подставкой для обрабатываемых образцов, системы энергопитания, охлаждения и защиты. The cleaning and implantation were carried out in one vacuum cycle at the "Composite" installation. The implanter is mounted on the basis of a commercially available installation and has the main components traditional for the implant used: a vacuum system, a working chamber with an ion source and a stand for processed samples, energy supply, cooling and protection systems.

Схема работы имплантера: после создания предварительного вакуума 10-4 Торр в рабочей камере, в ионный источник подается газ для ионизации в скрещенных магнитном и электрическом полях. Ионы полученной низкотемпературной плазмы за счет потенциала вытягиваются из газоразрядного промежутка и производят катодное распыление металлической мишени. Полученная смесь ионов газа и металла (Ti) при подаче ускоряющего напряжения бомбардирует подложку с находящимися на ней образцами.The scheme of operation of the implantator: after creating a preliminary vacuum of 10 -4 Torr in the working chamber, gas is supplied to the ion source for ionization in crossed magnetic and electric fields. The ions of the obtained low-temperature plasma due to the potential are pulled from the gas-discharge gap and produce a cathodic sputtering of a metal target. The resulting mixture of gas and metal ions (Ti), when an accelerating voltage is applied, bombards the substrate with the samples on it.

"Перемешивание" осуществлялось на ускорителе ионов "Темп", конструкционно состоящем из следующих основных частей: генерирующей части, вспомогательных систем и систем управления и контроля, мощным пучком ионов с составом
70%C+, 30%H+ с энергией E = 300 кэВ, при плотности тока j = 50 A/см2 и дозой ионов Ф = 1014 ион/см2. Число импульсов - 1. Давление в рабочей камере P = 10-4 Торр.
The “mixing” was carried out at the “Temp” ion accelerator, structurally consisting of the following main parts: the generating part, auxiliary systems and control and monitoring systems, a powerful ion beam with the composition
70% C + , 30% H + with an energy of E = 300 keV, at a current density of j = 50 A / cm 2 and a dose of ions Φ = 10 14 ion / cm 2 . The number of pulses is 1. The pressure in the working chamber is P = 10 -4 Torr.

Обработанные в соответствии с заявляемым способом режущие пластины были испытаны при резании сталей марки 40X. Processed in accordance with the claimed method, the cutting inserts were tested when cutting steel grade 40X.

Как показывают графики на фиг. 1-2, глубина модифицированного слоя после дополнительного воздействия мощным импульсным пучком ионов (C+, H+) возрастает приблизительно в 6 раз, износостойкость при резании стали 40X в 2-3 раза.As the graphs in FIG. 1-2, the depth of the modified layer after additional exposure to a powerful pulsed ion beam (C + , H + ) increases by about 6 times, wear resistance when cutting 40X steel by 2-3 times.

Сравнительные испытания на износостойкость при резании стали марки 40X твердосплавными пластинами ВК8, обработанными по предлагаемому способу и с нанесенным покрытием, приведены на фиг. 2. Comparative tests for wear resistance when cutting 40X steel with VK8 carbide inserts processed by the proposed method and coated are shown in FIG. 2.

Исследования процесса резания показали, что в результате комбинированной обработки режущего инструмента по описываемому способу снижается уровень адгезионного взаимодействия между режущим инструментом и обрабатываемым материалом. Исследования проводились по классическим схемам испытания на износостойкость при резании стали на различных скоростных режимах. Износ оценивали по ширине фаски задней поверхности резца. Studies of the cutting process showed that as a result of the combined processing of the cutting tool according to the described method, the level of adhesive interaction between the cutting tool and the processed material is reduced. The studies were carried out according to the classical test schemes for wear resistance when cutting steel at various high-speed modes. Depreciation was evaluated by the width of the chamfer of the rear surface of the cutter.

Claims (1)

Способ обработки твердосплавного режущего инструмента, включающий имплантацию ионов титана, отличающийся тем, что после имплантации ионов титана с энергией в диапазоне 25 - 35 кэВ и дозой в пределах 2 • 1017 ион/см2 дополнительно проводят импульсное облучение мощным пучком ионов углерода и водорода с энергией Е = 300 кэВ, плотностью тока j в пределах 50 - 150 А/см2, дозой ионов Ф = 1014 ион/см2.A method of processing a carbide cutting tool, including implantation of titanium ions, characterized in that after implantation of titanium ions with an energy in the range of 25 - 35 keV and a dose in the range of 2 × 10 17 ion / cm 2 , pulsed irradiation is additionally carried out with a powerful beam of carbon and hydrogen ions with energy E = 300 keV, current density j in the range of 50 - 150 A / cm 2 , ion dose Φ = 10 14 ion / cm 2 .
RU97117329/02A 1997-10-21 1997-10-21 Method for treatment of hard-alloy cutting tools RU2119551C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117329/02A RU2119551C1 (en) 1997-10-21 1997-10-21 Method for treatment of hard-alloy cutting tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117329/02A RU2119551C1 (en) 1997-10-21 1997-10-21 Method for treatment of hard-alloy cutting tools

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2119551C1 true RU2119551C1 (en) 1998-09-27
RU97117329A RU97117329A (en) 1999-02-10

Family

ID=20198217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97117329/02A RU2119551C1 (en) 1997-10-21 1997-10-21 Method for treatment of hard-alloy cutting tools

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2119551C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Proskurovsky et al. Use of low-energy, high-current electron beams for surface treatment of materials
EP1702997B1 (en) Process for forming a hard film for cutting tools
Rej et al. Materials processing with intense pulsed ion beams
Piekoszewski et al. Application of high intensity pulsed ion and plasma beams in modification of materials
JP5933701B2 (en) Coating removal method for hard carbon layer
Pogrebnjak et al. A review of high-dose implantation and production of ion mixed structures
JPS6319590B2 (en)
US20110020079A1 (en) Coating process, workpiece or tool and its use
RU2415966C1 (en) Procedure for coating items out of hard alloys
Adjaottor et al. On the mechanism of intensified plasma-assisted processing
Nam et al. A study on plasma-assisted bonding of steels
Abraha et al. Surface modification of steel surfaces by electron beam excited plasma processing
RU2413033C2 (en) Procedure for plasma nitriding item out of steel or non-ferrous alloy
RU2694857C1 (en) Method of applying wear-resistant coating by ion-plasma method
RU2119551C1 (en) Method for treatment of hard-alloy cutting tools
Oskirko et al. Influence of nitrogen pressure and electrical parameters of a glow discharge on the process of ion plasma nitriding of steel
JP2001192861A (en) Surface treating method and surface treating device
Kulka et al. Trends in physical techniques of boriding
JPH036219B2 (en)
JP5464494B2 (en) Surface coated cutting tool with excellent chipping resistance and peeling resistance of hard coating layer
Proskurovsky et al. Application of low-energy, high-current electron beams for surface modification of materials
JPS61195971A (en) Formation of wear resisting film
RU2167216C1 (en) Process of hardening of hard-alloy cutting tool
RU2634400C1 (en) Method of ion nitriding of cutting tool made of alloyed steel
Novikov et al. Superhard iC coatings used in complex processes of surface strengthening of tools and machine parts

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041022