RU2557868C2 - Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента - Google Patents
Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557868C2 RU2557868C2 RU2013153909/02A RU2013153909A RU2557868C2 RU 2557868 C2 RU2557868 C2 RU 2557868C2 RU 2013153909/02 A RU2013153909/02 A RU 2013153909/02A RU 2013153909 A RU2013153909 A RU 2013153909A RU 2557868 C2 RU2557868 C2 RU 2557868C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- titanium
- chrome
- niobium
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида хрома. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас.%: титан 79,0-85,0, хром 9,0-11,0, ниобий 6,0-10,0. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и ниобия и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов. Обеспечивается нанесение многослойного покрытия, повышающего работоспособность режущего инструмента. 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке.
Известен способ повышения стойкости режущего инструмента (РИ), при котором на его поверхность вакуумно-плазменным методом наносят износостойкое покрытие (ИП) из нитрида титана (TiN) (см. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. 123 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.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ нанесения многослойного покрытия, состоящего из нижнего слоя нитрида титана TiN и верхнего слоя нитрида титана и циркония TiZrN (см. Табаков В.П., Чихранов А.В. Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 255 с.), принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном способе многослойное покрытие обладает недостаточной твердостью, а следовательно, трещиностойкостью. В результате, покрытие плохо сопротивляется процессам износа и разрушения и быстро разрушается при резании.
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 многослойного типа со слоями с различными физико-механическими свойствами. Наличие в покрытии верхнего слоя, обладающего высокой твердостью, способствует снижению интенсивности износа РИ с многослойным покрытием. Для повышения прочности сцепления покрытия с инструментальной основой оно должно иметь в своем составе нижний слой с повышенными адгезионными свойствами. Кроме того, создание микрослоистости в верхнем слое покрытия приводит к увеличению его твердости и трещиностойкости и, как следствие, работоспособности РИ с покрытием.
Технический результат - повышение работоспособности РИ.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что наносят нижний слой из нитрида хрома и верхний из нитрида соединения титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас. %: титан 79,0-85,0, хром 9,0-11,0, ниобий 6,0-10,0, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и ниобия и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.
Такая структура покрытия позволяет получить высокую прочность сцепления с основой из-за наличия в покрытии нижнего слоя нитрида хрома, обладающего высокой адгезией с инструментальной основой. При этом верхний слой обладает высокой твердостью из-за дополнительного легирования материала слоя и наличию в их структуре микрослоистости, получаемой при нанесении покрытий по предлагаемой схеме расположения катодов.
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. Нижний слой покрытия должен обладать высокой адгезией с инструментальным материалом. Слои покрытия должны обладать высокой твердостью для повышения износо- и трещиностойкости. При этом слои многослойного покрытия должны иметь высокую прочность связи между собой, что обеспечивается их высоким сродством друг с другом из-за наличия общих элементов.
Пластины с покрытиями, полученные с отклонениями от указанной технологии получения, показали более низкие результаты.
Для экспериментальной проверки заявленного способа было нанесено покрытие-прототип, а также двухслойное покрытие по предлагаемому способу.
Нанесение предлагаемого покрытия 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 составным из титана и хрома, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и ниобия и располагают между ними.
Камеру откачивают до давления 6,65·10-3 Па, включают поворотное устройство, подают на него отрицательное напряжение 1,1 кВ, включают третий катод и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°C. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа - азота включают второй катод и осаждают нижний слой покрытия CrN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия TiCrNbN (где Me-Nb, Mo) толщиной 3,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А, включенных первом и третьим катодах и подаче реакционного газа - азота. Затем отключают испарители, подачу реакционного газа, напряжение и вращение приспособления. Через 15-20 мин камеру открывают и извлекают инструмент с покрытием.
Микротвердость покрытий определяли на микротвердомере «ПМТ-3» под нагрузкой 100 г.
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.
В табл. 1 приведены результаты испытаний РИ с полученными покрытиями.
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 1,26-1,42 раза.
Claims (1)
- Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида хрома и верхний - из нитрида соединения титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас. %: титан 79,0-85,0, хром 9,0-11,0, ниобий 6,0-10,0, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и ниобия и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153909/02A RU2557868C2 (ru) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153909/02A RU2557868C2 (ru) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013153909A RU2013153909A (ru) | 2015-06-10 |
RU2557868C2 true RU2557868C2 (ru) | 2015-07-27 |
Family
ID=53285251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013153909/02A RU2557868C2 (ru) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557868C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2227815C1 (ru) * | 2003-02-14 | 2004-04-27 | Ульяновский государственный технический университет | Режущий инструмент с многослойным покрытием |
EP1309733B1 (en) * | 2000-08-11 | 2007-05-30 | Kennametal Inc. | Chromium-containing cemented carbide body having a surface zone of binder enrichment |
RU2006135506A (ru) * | 2006-10-06 | 2008-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уль новский государственный технический университет" (RU) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
EP2070695A1 (en) * | 2006-09-25 | 2009-06-17 | Citizen Holdings Co., Ltd. | Decorative part and process for producing the same |
RU2012117062A (ru) * | 2012-04-26 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ изготовления режущих пластин |
-
2013
- 2013-12-03 RU RU2013153909/02A patent/RU2557868C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1309733B1 (en) * | 2000-08-11 | 2007-05-30 | Kennametal Inc. | Chromium-containing cemented carbide body having a surface zone of binder enrichment |
RU2227815C1 (ru) * | 2003-02-14 | 2004-04-27 | Ульяновский государственный технический университет | Режущий инструмент с многослойным покрытием |
EP2070695A1 (en) * | 2006-09-25 | 2009-06-17 | Citizen Holdings Co., Ltd. | Decorative part and process for producing the same |
RU2006135506A (ru) * | 2006-10-06 | 2008-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уль новский государственный технический университет" (RU) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2012117062A (ru) * | 2012-04-26 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ изготовления режущих пластин |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013153909A (ru) | 2015-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2553773C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622532C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548852C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545972C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548855C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622540C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2620532C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622533C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558313C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2585564C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2557864C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548553C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2561612C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548859C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538059C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622537C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616718C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2585567C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2620530C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616720C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622543C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545958C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548863C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548864C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2532741C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151204 |