RU2492276C1 - Способ многослойного нанесения покрытий на подложку - Google Patents

Способ многослойного нанесения покрытий на подложку Download PDF

Info

Publication number
RU2492276C1
RU2492276C1 RU2011154320/02A RU2011154320A RU2492276C1 RU 2492276 C1 RU2492276 C1 RU 2492276C1 RU 2011154320/02 A RU2011154320/02 A RU 2011154320/02A RU 2011154320 A RU2011154320 A RU 2011154320A RU 2492276 C1 RU2492276 C1 RU 2492276C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
coating
nickel
temperature
cib
Prior art date
Application number
RU2011154320/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011154320A (ru
Inventor
Виктор Никонорович Семенов
Владимир Игоревич Костычев
Ражудин Насрединович Ризаханов
Николай Владимирович Бей
Игорь Владимирович Костычев
Александр Александрович Москвитин
Алексей Николаевич Соловьев
Original Assignee
Виктор Никонорович Семенов
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 Виктор Никонорович Семенов filed Critical Виктор Никонорович Семенов
Priority to RU2011154320/02A priority Critical patent/RU2492276C1/ru
Publication of RU2011154320A publication Critical patent/RU2011154320A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2492276C1 publication Critical patent/RU2492276C1/ru

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии получения покрытий при изготовлении режущего инструмента. Осуществляют нанесение покрытия на подложку из высокоуглеродистой стали в среде инертного газа. Сначала выполняют очистку поверхности подложки потоком ионов инертного газа методом конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ) при температуре 550-600°С. Никелевое покрытие наносят методом КИБ при температуре 550-600°С. Затем осуществляют его отжиг с повышением температуры до 650-700°С и последующее нанесение карбида хрома. Изобретение позволяет повысить плотность и однородность покрытий и адгезию между подложкой и первым слоем покрытия из никеля, а также - между покрытиями из никеля и карбида хрома. 1 пр.

Description

Изобретение относится к технологии получения покрытий, стойких в процессе обработки деталей из жаропрочных и высокопрочных сплавов, и может быть использовано при изготовлении режущего инструмента, работающего при точении сверхтвердых металлов.
Режущий инструмент с многослойным покрытием успешно работает при точении вышеназванных металлов и сварного шва, имеющего даже большую твердость в сравнении с указанными металлами. Наиболее приемлемым для получения никелевого покрытия является метод конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ). Для покрытия из карбида хрома используется способ плазменно-кластерного типа. Плазменно-кластерная технология основана на подаче напыляемого порошкового материала микронного размера в канал плазматрона. В сопле плазматрона и в струе плазмы, истекающей в вакуумную камеру с напыляемым материалом (Cr3C3), происходят различные теплофизические процессы: плавление, диспергирование и испарение. Дальнейшее расширение, струи, плазмы в вакуумной камере приводит к тому, что парообразная фаза материала (Cr2C3)
начинает конденсироваться на поверхности инструмента с образованием кластеров, из которых в дальнейшем образуются наночистицы.
Оба способа позволяют обеспечить плотные и равномерные по толщине покрытия.
Известен способ вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий на подложку в среде инертного газа, включающий создание разности потенциалов между подложкой и катодом, очистку поверхности подложки потоком ионов, снижение разности потенциалов и нанесение покрытия с последующим отжигом. При этом ионный поток и поток испаряющегося материала, идущий от катода к подложке, экранируют. Однако данный способ используется для нанесения покрытий на рабочее колесо турбины энергетической установки, выполненное из высоколегированного сплава на основе никеля, а не на режущий инструмент (см. патент RU 2192501, кл. С23С 14/34, дата публикации 10.11.2002).
Известен также способ получения многослойного покрытия на режущем инструменте, включающий последовательное формирование методом вакуумно-дугового синтеза адгезионного, переходного и износостойкого слоев тугоплавких соединений. Для этого формируют адгезионный слой, содержащий, по крайней мере, один элемент из состава переходного слоя и/или его соединение, формируют переходный слой, содержащий тугоплавкое соединение металлов IV и/или V групп Периодической системы элементов, по крайней мере, один из которых из состава износостойкого слоя, и формируют износостойкий слой с нанокристаллической структурой, содержащий тугоплавкие соединения металлов из IV и/или V, и/или VI групп, легированные алюминием (см. патент RU 2413790, кл. С23С 14/06, дата публикации 27.11.2011). Однако при осуществлении этого способа проводится ускоренный нагрев и ускоренное охлаждение. Такой режим не обеспечивает адгезию между подложкой и покрытиями, и, кроме того, разность между коэффициентами линейного расширения материалов подложки и покрытий приводит к образованию трещин в покрытиях.
Предлагаемый способ нанесения покрытий на подложку из высокоуглеродистой стали в среде инертного газа включает очистку поверхности подложки потоком ионов инертного газа методом КИБ при температуре 550-600°С, нанесение никелевого покрытия методом КИБ при температуре 550-600°С и его отжиг с повышением температуры до 650-700°С и последующее нанесение карбида хрома плазменно-кластерным методом. Ионы инертного газа возникают при образовании плазмы за счет расщепления инертного газа.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения - повышение плотности и однородности покрытий, наносимых на заготовку режущего инструмента, и адгезии между подложкой и первым покрытием - никелем, и между покрытиями никелем и карбидом хрома, что способствует увеличению стойкости режущего инструмента при циклических нагрузках.
Процесс осуществляется следующим образом. Вначале заготовку (под режущий инструмент) обрабатывают в ацетоне с последующей обдувкой сжатым воздухом. Это позволяет удалить загрязнения с поверхности заготовки. Далее проводят установку заготовки в приспособление в рабочем объеме камеры установки (КИБ). Затем осуществляют вакуумирование рабочего объема установки до 1*10-5 мм. рт. ст. и после этого вводят в него аргон до достижения давления 4*10-2 мм. рт. ст. После этого в зоне воздействия дугового разряда создают электрическую мощность 2-3 кВт. Это обеспечивает формирование потока, содержащего ионы аргона, и осуществление процесса очистки поверхности подложки на заготовке режущего инструмента ионами аргона. Время очистки составляет 30-40 мин. После очистки поверхности наносят слой никеля толщиной 5-7 мкм и производят последующий отжиг в этой же установке при температуре 550±50°С. Время выдержки составляет 80-100 мин. Температура достигается в процессе бомбардировки поверхности (подложки) ионами аргона и частично ионами и атомами никеля. Никель для нанесения используется порошковый. Нанесение его осуществляют с увеличением электрической мощности в дуге до 4-6 кВт. Отжиг позволяет уплотнить никелевое покрытие за счет процесса самодиффузии его атомов и обеспечить адгезию никеля в подложку благодаря процессу диффузии. Никель с железом имеют сродство между собой. Далее заготовку с никелевым покрытием охлаждают в камере до температуры 100±10°С и затем устанавливают ее в плазменно - кластерную установку. После вакуумирования рабочего объема до 10-2 мм. рт. ст. заполняют рабочий объем аргоном до давления 50 Па. Затем осуществляют напыление порошка карбида хрома на никелевое покрытие.
Расход порошка карбида хрома составляет до 5 г/сек; температура газа доходит до 3300°С, давление в плазматроне до 70-100 Па, скорость нанесения покрытий до 1 мкм/сек. Охлаждение заготовки осуществляют, как в установке КИБ, так в и ионно-кластерной до температуры 100±10°С.
Ниже приведен пример осуществления предложенного способа. В качестве подложки использовали стержень - сталь 45 (основа - железо с добавкой углерода 0,45%). Перед началом проведения процесса нанесения покрытия рабочую камеру КИБ вакуумировали до 1*10-5 мм. рт. ст. и после того вводили в нее аргон до достижения давления 4*10-2 мм. рт. ст. Далее зажигали дугу мощностью до 3±0,1 кВт и осуществляли очистку поверхности (подложки) от окислов и одновременно при этом достигали развитой поверхности (подложки) для улучшения связи (адгезии) покрытия (никеля) с подложкой.
После очистки поверхности подложки наносили на нее покрытие из никеля толщиной 5+2 мкм. Температура на подложке составляла 550±50°С. Контроль температуры осуществляли пирометром. Далее проводили отжиг покрытия. Температуру на подложке поднимали до 650-700°С бомбардировкой подложки ионами аргона. Выдержку при этой температуре осуществляли в течение 10-15 мин. Далее заготовку с никелевым покрытием охлаждали в камере до температуры 100±10°С и затем устанавливали ее в установку плазменно-кластерного типа. После вакуумирования рабочего объема до 1 Па (1*10-2 мм рт. ст.) в камеру подавали разогретый плазмотроном газ (азот) с порошком карбида хрома. Устанавливалось динамическое давление около 50 Па (0,5 мм рт. ст.) Время нанесения покрытия составляло 5-10 мин. Толщина покрытия карбида хрома была в пределах 15-25 мкм. Скорость нанесения покрытий никеля составила 0,1 мкм/мин и карбида хрома 2-3 мкм/мин. После окончания нанесения покрытий осуществляли охлаждение в установке до температуры 100±10°С. Затем подложку охлаждали на воздухе.
Качество покрытий оценивали с помощью металлографического исследования. Установлено, что покрытия плотные, отмечена диффузия никеля в подложку и в покрытие карбида хрома. Все это доказывает достаточную прочность сцепления покрытий друг с другом и никеля с подложкой.

Claims (1)

  1. Способ нанесения покрытия на заготовку режущего инструмента из высокоуглеродистой стали, включающий очистку поверхности заготовки и нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что очистку поверхности заготовки осуществляют потоком ионов аргона методом конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ) при температуре 550-600°С, затем наносят слой никеля методом КИБ при температуре 550-600°С, после чего осуществляют его отжиг при температуре 650-700°С и нанесение слоя кластерного покрытия карбида хрома.
RU2011154320/02A 2011-12-30 2011-12-30 Способ многослойного нанесения покрытий на подложку RU2492276C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011154320/02A RU2492276C1 (ru) 2011-12-30 2011-12-30 Способ многослойного нанесения покрытий на подложку

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011154320/02A RU2492276C1 (ru) 2011-12-30 2011-12-30 Способ многослойного нанесения покрытий на подложку

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011154320A RU2011154320A (ru) 2013-07-10
RU2492276C1 true RU2492276C1 (ru) 2013-09-10

Family

ID=48787434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011154320/02A RU2492276C1 (ru) 2011-12-30 2011-12-30 Способ многослойного нанесения покрытий на подложку

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2492276C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU174415U1 (ru) * 2016-11-30 2017-10-12 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полигон-МТ" Стальное изделие с композиционным износостойким покрытием

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2250810C1 (ru) * 2003-11-11 2005-04-27 Ульяновский государственный технический университет Режущий инструмент с покрытием
JP2007332405A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Osaka Vacuum Ltd クラスター製造装置及びクラスター製造方法
RU2362838C2 (ru) * 2007-10-09 2009-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) Устройство для нанесения нанокластерного покрытия
RU2413790C2 (ru) * 2009-05-21 2011-03-10 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Многослойное композиционное покрытие с нанокристаллической структурой на режущем инструменте и способ его получения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2250810C1 (ru) * 2003-11-11 2005-04-27 Ульяновский государственный технический университет Режущий инструмент с покрытием
JP2007332405A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Osaka Vacuum Ltd クラスター製造装置及びクラスター製造方法
RU2362838C2 (ru) * 2007-10-09 2009-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) Устройство для нанесения нанокластерного покрытия
RU2413790C2 (ru) * 2009-05-21 2011-03-10 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Многослойное композиционное покрытие с нанокристаллической структурой на режущем инструменте и способ его получения

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU174415U1 (ru) * 2016-11-30 2017-10-12 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полигон-МТ" Стальное изделие с композиционным износостойким покрытием

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011154320A (ru) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8036341B2 (en) Stationary x-ray target and methods for manufacturing same
JP6239831B2 (ja) 遮熱コーティングの施工方法
EP1436441B2 (en) Method for applying metallic alloy coatings and coated component
Ghadami et al. Effect of bond coat and post-heat treatment on the adhesion of air plasma sprayed WC-Co coatings
JP4740932B2 (ja) 黒色酸化イットリウム溶射皮膜の形成方法および黒色酸化イットリウム溶射皮膜被覆部材
CN111235511B (zh) 多元陶瓷复合涂层的制备方法
JP2012082519A (ja) 熱遮蔽被覆構造体を製造する方法
CN108866471B (zh) 一种耐液态铅铋合金腐蚀涂层及其制备方法
US9108276B2 (en) Hardface coating systems and methods for metal alloys and other materials for wear and corrosion resistant applications
KR20080110960A (ko) 금속 상에 기능적으로 구배를 갖는 복합 표면층을 생성하기위해 열 플라즈마를 사용하는 방법
CN108359927B (zh) 一种NiCr/Al2O3复合涂层的制备方法
CN107083528A (zh) 钼基靶和通过热喷镀制备靶的方法
SG185198A1 (en) Guided non-line of sight coating
TWI677589B (zh) 一種濺射靶材的製備方法
US20140370324A1 (en) Cermet Coating and Coated Metal Body Having the Cermet Coating, Method of Producing Cermet Coating, and Method of Producing Coated Metal Body
RU2492276C1 (ru) Способ многослойного нанесения покрытий на подложку
CN113293366A (zh) 一种Ni3Al涂层的制备方法
EP2860285B1 (en) Method for increasing heat resistance of metallic articles
JPH03260054A (ja) 耐剥離性にすぐれたcBN被覆部材及びその製作法
RU2005136792A (ru) Способ получения сверхтвердых покрытий
CN112941454A (zh) 一种超音速火焰热喷涂制备抗高温氧化腐蚀MCrAlY涂层的激光重熔后处理方法
KR101922805B1 (ko) 박리방지를 위한 용사코팅층 제조방법 및 이를 이용한 용사코팅층
EP3034648A1 (en) Methods for coating gas turbine engine components
JPS642186B2 (ru)
RU2570274C1 (ru) Способ получения износостойкого высокотемпературного покрытия

Legal Events

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

Effective date: 20131231