1 Изобретение относитс к металлообработке и может быть использовано при изготовлении режущего инструмен та с износостойкими покрыти ми. Известны режущие инструменты из металлокерамических материалов на основе тугоплавких металлов с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов, В таких инструментах между основой и покрытием выполнен сплошной промежуточный слой из чистого металла толщиной 0,5-1 мкм, создающий границу поверхности раздела инструмент покрытие С 1 3Однако инструмент из металлокера мических материалов на основе тугоплавких металлов вл етс дефицитным и дорогосто щим. Известен способ изготовлени режущего инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов с покрытием из жаропрочных соединений тугопла ких металлов методом конденсации вещества с ионной бомбардировкой, при котором между инструментальной основой и покрытием наноситс промежуточ ный сплошной слой из чистого металла . Такие режущие инструменты из керамических и металлокерамических материалов на основе окиси алюмини используютс в металлообрабатывающей промышленности 23. Недостатком этих режущих инструментов , преп тствующим их широкому внедрению, вл етс низка устойчивость режущих кромок к раз-рушению вследствиенизкого сопротивлени поперечному изгибу и высокой чувствительности к тепловым ударам.. Целью изобретени вл етс повышение стойкости инструмента. , Поставленна цель достигаетс тем что в инструменте с износостойкими покрыти ми из жаропрочных соединений тугоплавких металлов, у которого .меж ду основой и покрытием выполнен промежуточный слойИЗ чистого металла, основа выполнена из керамического л металлокерамического материала на ос нове окиси алюмини , а промежуточный слой выполнен несплошным. Промежуточный слой нанос т при те пературе инструмента 1/2 Tj Т, Тз , где Tg - температура плавлени метал ла,°К; температура инструмента, К, 492 со скоростью конденсации 10-20 А/с в течение 2-3 мин, что обеспечивает осаждение чистого металла только на дефектах поверхности. Количество, осажденного металла выбираетс исход из степени дефектности поверхности инструмента и подбираетс опытным путем посредством просмотра поверхности с нанесенным подслоем в оптическом микроскопе при увеличении X 300 в темном поле. Выбираетс такой режим (в указанных пределах нагрева инструмента), при котором пленка подсло не нарастает на/бездефектных участках. Услови кристаллизации подсло (температура инструмента 1/2 Т Т,.„ f f J Ип 1/3 Тд) ПОЗВОЛЯЮТ адсорбированным на поверхности режущего инструмента атомам металла осуществл ть поверхностную миграцию, в результате которой они достигают локальных участков поверхности с повышенной поверхностной энергией, которыми вл ютс : трещины , поры, сколы, выделени , структуры разрыхлени , межзеренные границы, фигуры роста и др. Процесс миграций дополнительно активизируетс воздействием излучений, возникающих в камере. при горении дугового разр да. Адсорбированные атомы передают участкам .поверхности, - вл ющимс концентраторами поверхностной энергии,.тепловую энергию перехода пар-кристалл, кристаллизируютс на них и ослабл ют их вли ние на образование (развитие ) трещин в инструменте за счет сниже.ни уровн поверхностной свободной энергии. Осажденна металлическа фаза на дефектных участках поверхности, осуществл залечивание указанных несовершенств , выравнивает электронные оболочки расположенных на поверхности атомов, за счет чего образуетс сильна св зь на поверхности раздела основа режуще1Ч7 инструмента - подслой. Образующийс несплошной подслой положительно вли ет-на снижение внутренних напр жений на границе раздела инструментальна основа - уппрочн ющий слой из жаропрочного соединени тугоплавких металлов, возникающих за счет различного температурного коэффициента расширени материалов основы и жаропрочного сло . После нанесени промежуточного сло на режущий инструмент наноситс слой упрочн ющего соединени , напри3 . .;1 мер из нитрида титана, которьй вьтолн ет три функции: в системе инструментальна основа - упрочн ющее покрытие происходит перераспределение поверхностной энергии, котора отводитс с поверхности основы на поверхность осажденного жаропрочного сло ; вследствие того, что нанесение сло методом КИБ осуществл етс , в неравновесных, услови х (ударное воздействие плазменного пучка, состо щего , например, из ионов титана и азота, высока температура разогрева поверхности в процессе нанесени 1 The invention relates to metal working and can be used in the manufacture of cutting tools with wear-resistant coatings. Known cutting tools are made of metal-ceramic materials based on refractory metals with a wear-resistant coating made of heat-resistant compounds of refractory metals. In such tools, a continuous intermediate layer of 0.5-1 microns thick metal is made between the substrate and the coating. tools made of metal-ceramic materials based on refractory metals are scarce and expensive. A known method of manufacturing cutting tools from high-speed steels and hard alloys with a coating of heat-resistant compounds of refractory metals by the method of condensation of an ion-bombarded substance, in which an intermediate solid layer of pure metal is applied between the tool base and the coating. Such cutting tools made of ceramic and metal-ceramic materials based on alumina are used in the metalworking industry. 23. The disadvantage of these cutting tools, which prevent their widespread introduction, is the low resistance of the cutting edges to the destruction due to their transverse bending resistance and high sensitivity to thermal shock. The object of the invention is to increase tool life. The goal is achieved by the fact that in an instrument with wear-resistant coatings of heat-resistant compounds of refractory metals, in which an intermediate layer of a pure metal is made between the base and the coating, the base is made of ceramic l of a cermet material based on aluminum oxide, and the intermediate layer is non-continuous . The intermediate layer is applied at a tool temperature of 1/2 Tj T, T3, where Tg is the melting point of the metal, ° K; instrument temperature, K, 492 with a condensation rate of 10-20 A / s for 2-3 minutes, which ensures the deposition of pure metal only on surface defects. The amount of precipitated metal is selected based on the degree of imperfection of the instrument surface and is selected empirically by viewing the surface with the applied underlayer in an optical microscope with increasing X 300 in a dark field. Such a mode is chosen (within the specified limits of tool heating), in which the film of the sublayer does not build up on / defect-free areas. The crystallization condition of the sublayer (tool temperature 1/2 T T., ff J Ip 1/3 Td) ALLOW metal atoms adsorbed on the surface of the cutting tool to perform surface migration, as a result of which they reach local surface areas with increased surface energy, which cracks, pores, chips, precipitates, loosening structures, grain boundaries, growth figures, etc.,. The migration process is additionally activated by the radiation emitted in the chamber. when burning arc discharge. The adsorbed atoms transfer areas of the surface, which are surface energy concentrators, the thermal energy of the vapor-crystal transition, crystallize on them and weaken their effect on the formation (development) of cracks in the tool due to a decrease in the surface free energy. The deposited metal phase on the defective surface areas, by healing these imperfections, aligns the electron shells of the atoms located on the surface, thereby creating a strong bond at the interface between the base and the cutter-7 of the instrument - the underlayer. The resulting non-continuous sublayer has a positive effect on the reduction of internal stresses at the interface, the instrumental basis - the reinforcing layer of the heat-resistant compound of refractory metals arising due to the different temperature coefficient of expansion of the base materials and the heat-resistant layer. After the intermediate layer is applied, a layer of reinforcement is applied onto the cutting tool, for example 3. .; 1 measure of titanium nitride, which fulfills three functions: in the system, the instrumental base - hardening coating redistributes the surface energy, which is removed from the base surface to the surface of the deposited heat-resistant layer; due to the fact that the application of a layer by the CIB method is carried out under non-equilibrium conditions (the impact of a plasma beam, consisting, for example, of titanium ions and nitrogen, a high temperature of the surface during the deposition
0049400494
покрыти и дй) в наносимых сло х жаропрочного материала создаютс сжимающие.внутренние напр жени , которые сообщают режущему инструмен5 ту увеличение механических свойств; жаропрочный слой, как в известном инструменте с покрытием, повышает его износостойкость.coatings and dj) in the applied layers of heat-resistant material, compressive internal stresses are created, which tell the cutting tool an increase in mechanical properties; the heat-resistant layer, as in the famous coated tool, increases its wear resistance.
Изобретение позволит расширить внедрение.режущего инструмента из металлокерамики на основе окиси алю;мйни в металлообрабатывающую промьш ленность и экономить вольфрамосодердсащие инструментальные материны.The invention will expand the introduction of cutting tools from metal ceramics based on alumina mini into the metalworking industry and save tungsten-containing instrumental materials.