RU2585565C1 - Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента - Google Patents
Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585565C1 RU2585565C1 RU2014148391/02A RU2014148391A RU2585565C1 RU 2585565 C1 RU2585565 C1 RU 2585565C1 RU 2014148391/02 A RU2014148391/02 A RU 2014148391/02A RU 2014148391 A RU2014148391 A RU 2014148391A RU 2585565 C1 RU2585565 C1 RU 2585565C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- zirconium
- molybdenum
- cutting tool
- Prior art date
Links
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 титана. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, циркония и молибдена при их соотношении, мас. %: титан 78,5-84,0, цирконий 12,0-16,0, молибден 4,0-5,5. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют составным из титана и циркония, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий - составным из титана и молибдена и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов. В результате нанесения многослойного 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 (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 титана и верхний - из нитрида соединения титана, циркония и молибдена при их соотношении, мас. %: титан 78,5-84,0, цирконий 12,0-16,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и циркония, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена 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 титана, обладающего высокой адгезией с инструментальной основой. При этом верхний слой обладает высокой твердостью из-за дополнительного легирования материала слоя и наличия 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 циркония, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена 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 второй 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 TiN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия TiZrMoN 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 1,14-1,35 раза.
Claims (1)
- Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия на твердосплавную пластину режущего инструмента, отличающийся тем, что сначала наносят нижний слой из нитрида титана , а затем - верхний слой из нитрида соединения титана, циркония и молибдена при их соотношении, мас. %: титан 78,5-84,0, цирконий 12,0-16,0, молибден 4,0-5,5, при этом нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и циркония, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий - составным из титана и молибдена 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 |
---|---|---|---|
RU2014148391/02A RU2585565C1 (ru) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148391/02A RU2585565C1 (ru) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2585565C1 true RU2585565C1 (ru) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014148391/02A RU2585565C1 (ru) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2585565C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4895765A (en) * | 1985-09-30 | 1990-01-23 | Union Carbide Corporation | Titanium nitride and zirconium nitride coating compositions, coated articles and methods of manufacture |
RU2107607C1 (ru) * | 1993-05-10 | 1998-03-27 | Кеннаметал Инк. | Металлорежущий инструмент для стружкообразующей обработки, уплотненная керамическая композиция, способ стружкообразующей обработки, способ уплотнения изделий, способ изготовления режущих пластин, керамическое изделие |
US20110311805A1 (en) * | 2009-03-19 | 2011-12-22 | Walter Ag | Cutting tool |
RU123356U1 (ru) * | 2012-04-26 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Режущая пластина для обработки титановых сплавов |
RU2478140C2 (ru) * | 2011-06-02 | 2013-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов |
-
2014
- 2014-12-01 RU RU2014148391/02A patent/RU2585565C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4895765A (en) * | 1985-09-30 | 1990-01-23 | Union Carbide Corporation | Titanium nitride and zirconium nitride coating compositions, coated articles and methods of manufacture |
RU2107607C1 (ru) * | 1993-05-10 | 1998-03-27 | Кеннаметал Инк. | Металлорежущий инструмент для стружкообразующей обработки, уплотненная керамическая композиция, способ стружкообразующей обработки, способ уплотнения изделий, способ изготовления режущих пластин, керамическое изделие |
US20110311805A1 (en) * | 2009-03-19 | 2011-12-22 | Walter Ag | Cutting tool |
RU2478140C2 (ru) * | 2011-06-02 | 2013-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов |
RU123356U1 (ru) * | 2012-04-26 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Режущая пластина для обработки титановых сплавов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.П.Табаков "Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана", Ульяновск, 1998, с.14-15; * |
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 | |
RU2548855C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548854C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545972C2 (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 | |
RU2585564C1 (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 | |
RU2548553C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548856C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2557864C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558313C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622537C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616720C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2637865C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616718C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2620530C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2585567C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622543C1 (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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161202 |