RU2697596C2 - Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента - Google Patents
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697596C2 RU2697596C2 RU2017139171A RU2017139171A RU2697596C2 RU 2697596 C2 RU2697596 C2 RU 2697596C2 RU 2017139171 A RU2017139171 A RU 2017139171A RU 2017139171 A RU2017139171 A RU 2017139171A RU 2697596 C2 RU2697596 C2 RU 2697596C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- silicon
- wear
- zirconium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0057—Reactive sputtering using reactive gases other than O2, H2O, N2, NH3 or CH4
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0068—Reactive sputtering characterised by means for confinement of gases or sputtered material, e.g. screens, baffles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0664—Carbonitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
- C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению износостойкого покрытия для режущего инструмента. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, циркония и молибдена при соотношении, мас. %: титан 56,15, алюминий 9,74, кремний 0,91, цирконий 29,08, молибден 4,12, посредством расположенных горизонтально в одной плоскости трех катодов, первый из которых выполняют из сплава титана и кремния, второй выполняют из сплава титана и алюминия и располагают противоположно первому катоду, а третий выполняют составным из циркония и молибдена и располагают между первым и вторым катодами. Обеспечивается повышение работоспособности режущего инструмента с нанесенным покрытием. 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 TiSiAIN (см. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента / В.П. Табаков. - М.: Машиностроение, 2008-312 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 молибдена при их соотношении, мас. %: титан 56,15, алюминий 9,74, кремний 0,91, цирконий 29,08, молибден 4,12, 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 молибдена 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 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 катод из сплава титана и кремния 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 TiAISiZrMoN или TiAISiZrMoCN 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 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 1,37-1,55 раза.
Claims (1)
- Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение покрытия, отличающийся тем, что наносят покрытие из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, циркония и молибдена при соотношении, мас. %: титан 56,15, алюминий 9,74, кремний 0,91, цирконий 29,08, молибден 4,12, посредством расположенных горизонтально в одной плоскости трех катодов, первый из которых выполняют из сплава титана и кремния, второй выполняют из сплава титана и алюминия и располагают противоположно первому катоду, а третий выполняют составным из циркония и молибдена и располагают между первым и вторым катодами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139171A RU2697596C2 (ru) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139171A RU2697596C2 (ru) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017139171A RU2017139171A (ru) | 2019-05-13 |
RU2017139171A3 RU2017139171A3 (ru) | 2019-05-13 |
RU2697596C2 true RU2697596C2 (ru) | 2019-08-15 |
Family
ID=66548667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139171A RU2697596C2 (ru) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697596C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7749594B2 (en) * | 2004-09-10 | 2010-07-06 | Sandvik Intellectual Property Ab | Cutting tool with wear resistant coating and method of making the same |
RU2548858C2 (ru) * | 2013-07-23 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2561579C2 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
-
2017
- 2017-11-10 RU RU2017139171A patent/RU2697596C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7749594B2 (en) * | 2004-09-10 | 2010-07-06 | Sandvik Intellectual Property Ab | Cutting tool with wear resistant coating and method of making the same |
RU2548858C2 (ru) * | 2013-07-23 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
RU2561579C2 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТАБАКОВ В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента, М., Машиностроение, 2008, с.59-76. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017139171A (ru) | 2019-05-13 |
RU2017139171A3 (ru) | 2019-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2548860C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2648814C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2548550C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2548862C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2637860C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2561579C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2558306C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2561577C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2548858C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2639425C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545972C2 (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 | |
RU2622533C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2630736C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2640693C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2697596C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2545941C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2696917C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2691810C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2696916C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2648962C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2648963C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2697592C2 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | |
RU2648927C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191111 |