RU2532632C1 - Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument - Google Patents
Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532632C1 RU2532632C1 RU2013132576/02A RU2013132576A RU2532632C1 RU 2532632 C1 RU2532632 C1 RU 2532632C1 RU 2013132576/02 A RU2013132576/02 A RU 2013132576/02A RU 2013132576 A RU2013132576 A RU 2013132576A RU 2532632 C1 RU2532632 C1 RU 2532632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- wear
- silicon
- molybdenum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке.The invention relates to methods for applying wear-resistant coatings to a cutting tool and can be used in metalworking.
Известен способ повышения стойкости режущего инструмента (РИ), при котором на его поверхность вакуумно-плазменным методом наносят износостойкое покрытие (ИП) из нитрида титана и кремния (TiSiN) (см. Чихранов А.В. Повышение работоспособности режущего инструмента путем разработки и применения многоэлементных износостойких покрытий на основе модифицированного нитрида титана: дисс.… канд. тех. наук: 05.03.01, 2006. - 314 с.). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе покрытия имеют относительно низкую твердость. В результате этого покрытие в большей мере подвергается износу, в нем быстро зарождаются и распространяются трещины, приводящие к разрушению покрытия, что снижает стойкость РИ с покрытием.There is a method of increasing the resistance of a cutting tool (RI), in which a wear-resistant coating (PI) of titanium and silicon nitride (TiSiN) is applied on its surface using a vacuum-plasma method (see Chikhranov A.V. Improving the operability of a cutting tool by developing and using multi-element wear-resistant coatings based on modified titanium nitride: Diss. ... Ph.D. in Engineering Sciences: 05.03.01, 2006. - 314 p.). The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method, the coatings have a relatively low hardness. As a result of this, the coating undergoes more wear and tear, cracks quickly nucleate and propagate in it, leading to the destruction of the coating, which reduces the resistance of the RI with the coating.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ нанесения износостойкого покрытия из нитрида титана, кремния и алюминия TiSiAlN (см. Чихранов А.В. Повышение работоспособности режущего инструмента путем разработки и применения многоэлементных износостойких покрытий на основе модифицированного нитрида титана: дисс.… канд. тех. наук: 05.03.01, 2006. - 314 с.), принятый за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a method of applying a wear-resistant coating of titanium nitride, silicon and aluminum TiSiAlN (see Chikhranov A.V. Improving the performance of a cutting tool by developing and using multi-element wear-resistant coatings based on modified titanium nitride: Diss. ... Candidate of Technical Sciences: 05.03.01, 2006. - 314 p.), adopted as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном способе износостойкое покрытие обладает недостаточной твердостью, а следовательно, трещиностойкостью. В результате покрытие плохо сопротивляется процессам износа и разрушения и быстро разрушается при резании.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known cutting tool with a coating adopted as a prototype include the fact that in the known method, the wear-resistant coating has insufficient hardness, and therefore, crack resistance. As a result, the coating poorly resists the processes of wear and tear and quickly collapses when cutting.
Повышение в последнее время стоимости металлорежущего инструмента и ужесточение требований к точности обрабатываемых деталей сделало еще более актуальной проблему повышения стойкости РИ. Одним из путей повышения стойкости и, как следствие, работоспособности РИ с покрытием является нанесение покрытий, обладающих высокой твердостью, трещино- и износостойкостью. Такой эффект может быть достигнут целенаправленным легированием и созданием микрослоистости покрытия при его осаждении.Recently, the increase in the cost of metal-cutting tools and the tightening of requirements for precision machined parts made the problem of increasing the resistance of radiation sources even more urgent. One of the ways to increase the durability and, as a consequence, the performance of RI coated is to coat with high hardness, crack and wear resistance. Such an effect can be achieved by targeted doping and by creating a micro-layer of the coating during its deposition.
Технический результат - повышение работоспособности РИ.The technical result is an increase in the health of RI.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что наносят износостойкое покрытие из нитрида или карбонитрида титана, кремния, алюминия, молибдена и железа при их соотношении, мас.%: титан 63,94, кремний 0,93, алюминий 9,72, молибден 24,18, железо 1,23, а нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана, кремния и алюминия, второй - составной из молибдена и железа и располагают противоположно первому, а третий изготавливают из титана и располагают между ними.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by applying a wear-resistant coating of titanium nitride or carbonitride, silicon, aluminum, molybdenum and iron at their ratio, wt.%: Titanium 63.94, silicon 0.93, aluminum 9.72, molybdenum 24.18, iron 1.23, and the coating is carried out horizontally arranged by three cathodes, the first of which is made of an alloy of titanium, silicon and aluminum, the second is made of molybdenum and iron and is opposite to the first, and the third is made of ty tana and have between them.
Такое расположение катодов позволяет получить при осаждении покрытия наибольшее количество микрослоев в покрытии с хорошей адгезией между ними и максимальным их упрочнением за счет взаимного легирования элементами из разных катодов.This arrangement of the cathodes makes it possible to obtain the largest number of microlayers in the coating during coating deposition with good adhesion between them and their maximum hardening due to the mutual doping with elements from different cathodes.
Сущность изобретения заключается в следующем. В покрытии при резании происходят процессы трещинообразования, приводящие к его разрушению. В этих условиях покрытие должно иметь слоистую структуру для торможения трещин. Покрытие должно обладать высокой твердостью для повышения износо- и трещиностойкости.The invention consists in the following. During cutting, cracking processes occur in the coating, leading to its destruction. Under these conditions, the coating should have a layered structure to inhibit cracks. The coating should have high hardness to increase wear and crack resistance.
Пластины с покрытиями, полученные с отклонениями от указанной технологии получения, показали более низкие результаты.Coated plates obtained with deviations from the indicated production technology showed lower results.
Для экспериментальной проверки заявленного способа было нанесено покрытие-прототип, а также износостойкие покрытия по предлагаемому способу.For experimental verification of the claimed method, a prototype coating was applied, as well as wear-resistant coatings according to the proposed method.
Нанесение предлагаемых покрытий осуществляется следующим образом. Твердосплавные пластины МК8 (размером 4,7×12×12 мм) промывают в ультразвуковой ванне, протирают ацетоном, спиртом и устанавливают на поворотном устройстве в вакуумной камере установки «Булат-6», снабженной тремя катодами, расположенными горизонтально в одной плоскости. При нанесении покрытия используют первый катод, изготовленный из сплава титана, кремния и алюминия, второй - из молибдена и железа и располагают противоположно первому, а третий изготавливают из титана и располагают между ними.The application of the proposed coatings is as follows. MK8 carbide inserts (4.7 × 12 × 12 mm in size) are washed in an ultrasonic bath, wiped with acetone, alcohol and mounted on a rotary device in the vacuum chamber of the Bulat-6 installation equipped with three cathodes located horizontally in the same plane. When applying the coating, the first cathode is used, made of an alloy of titanium, silicon and aluminum, the second is made of molybdenum and iron and is opposite to the first, and the third is made of titanium and placed between them.
Камеру откачивают до давления 6,65·10-3 Па, включают поворотное устройство, подают на него отрицательное напряжение 1,1 кВ, включают катод из титана и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°С. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа (азота для нанесения нитридных покрытий или 70% азота и 30% ацетилена для нанесения карбонитридных покрытий) включают все три катода и осаждают износостойкое покрытие TiSiAlMoFeN или TiSiAlMoFeCN толщиной 6 мкм. Затем отключают испарители, подачу реакционного газа, напряжение и вращение приспособления. Через 15-20 мин камеру открывают и извлекают инструмент с покрытием.The chamber is pumped out to a pressure of 6.65 · 10 -3 Pa, the rotator is turned on, a negative voltage of 1.1 kV is applied to it, the cathode is made of titanium and, at an arc current of 100 A, the plates are cleaned and heated to a temperature of 560-580 ° C . The focusing coil current is 0.4 A. Then, with a negative voltage of 160 V, a coil current of 0.3 A and a supply of reaction gas (nitrogen for applying nitride coatings or 70% nitrogen and 30% acetylene for applying carbonitride coatings), all three cathodes are turned on and deposited wear-resistant coating TiSiAlMoFeN or TiSiAlMoFeCN 6 μm thick. Then shut off the evaporators, the supply of reaction gas, voltage and rotation of the device. After 15-20 minutes, the chamber is opened and the coated tool is removed.
Микротвердость покрытий определяли на микротвердомере «ПМТ-3» под нагрузкой 100 г.The microhardness of the coatings was determined on a PMT-3 microhardness meter under a load of 100 g.
Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при продольном точении заготовок из стали 30ХГСА на токарном станке 16К20. Режимы резания: скорость резания V=160 м/мин, подача S=0,3 мм/об, глубина резания t=1,0 мм, обработка производилась без применения СОЖ. Испытывали твердосплавные пластины марки МК8, обработанные по известному и предлагаемому способам. Критерием износа служила фаска износа по задней поверхности шириной 0,4 мм.Durable tests of the cutting tool were carried out with the longitudinal turning of blanks made of 30KhGSA steel on a 16K20 lathe. Cutting modes: cutting speed V = 160 m / min, feed S = 0.3 mm / rev, cutting depth t = 1.0 mm, processing was performed without the use of coolant. Tested carbide inserts grade MK8, processed according to the known and proposed methods. The wear criterion was a chamfer of wear along the back surface with a width of 0.4 mm.
В табл.1 приведены результаты испытаний РИ с полученными покрытиями.Table 1 shows the test results of RI with the obtained coatings.
покрытия (соотношение
металлических
компонентов), % мас.Chemical composition
coverage (ratio
metal
components),% wt.
кость,
минWait
bone,
min
Как видно из приведенных в таблице 1 данных, стойкость пластин с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу в 1,27-1,41 раза.As can be seen from the data in table 1, the resistance of the plates with the coatings deposited by the proposed method is higher than the resistance of the plates with the coating deposited by the prototype method 1.27-1.41 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132576/02A RU2532632C1 (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132576/02A RU2532632C1 (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2532632C1 true RU2532632C1 (en) | 2014-11-10 |
Family
ID=53382437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132576/02A RU2532632C1 (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2532632C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2191220C2 (en) * | 2000-08-14 | 2002-10-20 | Уральский электрохимический комбинат | Wear-resistant coating |
EP1736565B1 (en) * | 2005-06-22 | 2008-12-24 | Seco Tools Ab | Method for depositing composite coatings for finishing of hardened steels |
RU2384650C2 (en) * | 2007-05-08 | 2010-03-20 | Белер Эдельшталь Гмбх | Instrument with covering |
WO2012043459A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-05 | 京セラ株式会社 | Cutting tool |
-
2013
- 2013-07-12 RU RU2013132576/02A patent/RU2532632C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2191220C2 (en) * | 2000-08-14 | 2002-10-20 | Уральский электрохимический комбинат | Wear-resistant coating |
EP1736565B1 (en) * | 2005-06-22 | 2008-12-24 | Seco Tools Ab | Method for depositing composite coatings for finishing of hardened steels |
RU2384650C2 (en) * | 2007-05-08 | 2010-03-20 | Белер Эдельшталь Гмбх | Instrument with covering |
WO2012043459A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-05 | 京セラ株式会社 | Cutting tool |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2548860C2 (en) | Method of producing wear resistant coating for cutting tool | |
RU2538056C1 (en) | Method for obtaining multi-layered coating for cutting tool | |
RU2561579C2 (en) | Method for obtaining wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2548862C2 (en) | Method of wear-resistant coating obtainment for cutting tool | |
RU2548550C2 (en) | Method of producing wear resistant coating for cutting tool | |
RU2648814C1 (en) | Method for producing wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2561577C2 (en) | Method of producing wear resistant coating for cutting tool | |
RU2558306C2 (en) | Method of production of cutting tool wear-resistant coating | |
RU2637860C1 (en) | Method of producing wear resistant coating for cutting tool | |
RU2545972C2 (en) | Method to produce multi-layer coating for cutting tool | |
RU2548858C2 (en) | Method of producing wear resistant coating for cutting tool | |
RU2643536C1 (en) | Method of producing wear-resitant coating for cutting tool | |
RU2622533C1 (en) | Method of producing sandwiched coating for cutting tool | |
RU2620532C2 (en) | Method of producing sandwiched coating for cutting tool | |
RU2532632C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument | |
RU2545941C2 (en) | Method of producing wear resistant coating for cutting tool | |
RU2532620C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting instrument | |
RU2557864C2 (en) | Method for obtaining multi-layered coating for cutting tool | |
RU2643740C1 (en) | Method for producing wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2640693C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2697592C2 (en) | Method of producing wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2630736C1 (en) | Method of obtaining wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2696916C2 (en) | Method of producing wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2696917C2 (en) | Method of producing wear-resistant coating for cutting tool | |
RU2648964C1 (en) | Method for producing wear-resistant coating for cutting tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150713 |