RU2561579C2 - Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента - Google Patents
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561579C2 RU2561579C2 RU2013153911/02A RU2013153911A RU2561579C2 RU 2561579 C2 RU2561579 C2 RU 2561579C2 RU 2013153911/02 A RU2013153911/02 A RU 2013153911/02A RU 2013153911 A RU2013153911 A RU 2013153911A RU 2561579 C2 RU2561579 C2 RU 2561579C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- wear
- zirconium
- silicon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, циркония и хрома при их соотношении, мас.%: титан 56,76, алюминий 9,25, кремний 0,84, цирконий 21,76, хром 11,39, а нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, при этом первый катод изготавливают из сплава титана и кремния, второй - из сплава титана и алюминия и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из циркония и хрома и располагают между ними. В результате нанесения износостойкого покрытия повышается 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 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.
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.
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.
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.
Технический результат - повышение работоспособности РИ.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что наносят износостойкое покрытие из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, циркония и хрома при их соотношении, мас.%: титан 56,76, алюминий 9,25, кремний 0,84, цирконий 21,76, хром 11,39, а нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и кремния, второй - из сплава титана и алюминия и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из циркония и хрома и располагают между ними.
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.
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.
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 износостойкие покрытия по предлагаемому способу.
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 и кремния, второй - из сплава титана и алюминия и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из циркония и хрома 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 катод из сплава титана и кремния 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 для нанесения нитридных покрытий или 70% азота и 30% ацетилена для нанесения карбонитридных покрытий) включают все три катода и осаждают износостойкое покрытие TiAlSiZrCrN или TiAlSiZrCrCN толщиной 6 мкм. 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 таблице 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 1,53-1,73 раза.
Таблица 1 | ||||||||
Результаты испытаний РИ с покрытием | ||||||||
Материал покрытия | Химический состав покрытия (соотношение металлических компонентов), % мас. | Микротвердость, ГПа | Стойкость, мин | Примечание | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
TiSiN | 98,75 | 1,25 | - | - | - | 36,5 | 34 | Аналог |
TiSiAlN | 82,75 | 1,25 | 16,0 | - | - | 43,1 | 64 | Прототип |
TiAlSiZrCrN | 56,76 | 0,84 | 9,25 | 21,76 | 11,39 | 47,1 | 98 | |
TiAlSiZrCrCN | 56,76 | 0,84 | 9,25 | 21,76 | 11,39 | 50,6 | 111 | |
Claims (1)
- Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение покрытия, отличающийся тем, что наносят износостойкое покрытие из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, циркония и хрома при их соотношении, мас.%: титан 56,76, алюминий 9,25, кремний 0,84, цирконий 21,76, хром 11,39, а нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, при этом первый катод изготавливают из сплава титана и кремния, второй - из сплава титана и алюминия и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из циркония и хрома и располагают между ними.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153911/02A RU2561579C2 (ru) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153911/02A RU2561579C2 (ru) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013153911A RU2013153911A (ru) | 2015-06-10 |
RU2561579C2 true RU2561579C2 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=53285252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013153911/02A RU2561579C2 (ru) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561579C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696916C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-08-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2697596C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2697592C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2720012C1 (ru) * | 2019-10-01 | 2020-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050145479A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Seco Tools Ab | Method of coating a cutting tool |
RU2267553C2 (ru) * | 2004-02-20 | 2006-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2270275C1 (ru) * | 2004-06-04 | 2006-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
WO2010114448A1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-07 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool for metal cutting applications generating high temperatures |
WO2013131943A1 (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | Seco Tools Ab | A body with a metal based nitride layer and a method for coating the body |
-
2013
- 2013-12-03 RU RU2013153911/02A patent/RU2561579C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050145479A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Seco Tools Ab | Method of coating a cutting tool |
RU2267553C2 (ru) * | 2004-02-20 | 2006-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2270275C1 (ru) * | 2004-06-04 | 2006-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
WO2010114448A1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-07 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool for metal cutting applications generating high temperatures |
WO2013131943A1 (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | Seco Tools Ab | A body with a metal based nitride layer and a method for coating the body |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696916C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-08-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2697596C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2697592C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2720012C1 (ru) * | 2019-10-01 | 2020-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013153911A (ru) | 2015-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2548860C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2561579C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2548862C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2548550C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2648814C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2637860C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2561577C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2558306C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2545972C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548858C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2639425C1 (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 | |
RU2643536C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2643740C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2691810C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2640693C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2630736C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2545941C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2697592C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2648964C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2696917C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2696916C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2697596C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2616718C1 (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 |