SU1128618A1

SU1128618A1 - Материал износостойкого покрыти металлорежущего инструмента

Info

Publication number: SU1128618A1
Application number: SU823511568A
Authority: SU
Inventors: А.Г. Гаврилов; Г.К. Галицкая; В.П. Жедь; А.К. Синельщиков; Л.М. Рыбакова; Л.И. Куксенова; М.Н. Бутова; И.А. Ординарцев; В.Г. Падалка; В.П. Доронин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт
Priority date: 1982-10-10
Filing date: 1982-10-10
Publication date: 1987-03-07
Also published as: NO842235L; FI842315A; GB8413858D0; NL8320316A; SE8403054D0; DE3390292T1; GB2137665A; AU2073683A; WO1984001587A1; FI842315A0; JPS60500261A; SE8403054L

Abstract

МАТЕРИАЛ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, преимущественно из быстрорежущей стали , включающий соединени нитридов, карбидов или карбонитридов гафни и одного из элементов IVa группы периодической системы элементов, отличающийс тем, что, с целью повьщ1ени стойкости инструмента при обработке титаносодержащих сплавов, в качестве элемента IV-a группы использован цирконий при следующем молекул рном соотношении компонентов , мол.%: Нитрид, карбид или карбонитрид 10-80 гафни с Нитрид, карбид или карбонитрид (Л Остальное циркони

Description

Изобретение относитс к области металлообработки, в частности к износостойким покрыти м из тугоплав ких соединений,наносимым на металлорежущий инструмент.

Известен материал износостойкого покрыти металлорежущего инструмента , включаю1дий соединени Hf с элементами С, N, 0.

Материал на основе указанных тугоплавких соединений устойчив по отношению к титану титансодержащих обрабатываемых материалов (в услови х высоких температур, которые возникают при обработке в зоне резани мелсду покрытием и обрабатываемым материалом не протекает реакци взаимдействи указанных соединений с титаном , привод ща к разрушению покрыти ) ,

Недостатком известного материала покрыти вл етс невозможность его нанесени ионно-плазменными методам на металлорежущий инструмент из быстрорежущей стали из-за ее разупрочнени , обусловленна большим атомным весом ускоренных ионов гафни , бомбардирующих основу в процесс ее предварительного разогрева и нанесени покрыти .

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс матерал износостойкого покрыти металлорежущего инструмента,содержащий соединени нитридов, карбидов или карбонитридов гафни и одного из элементов IV-a группы таблицы Менделеева, например нитрида, карбида или карбонитрида титана.

Покрытие из указанного материала может быть нанесено на основу из быстроре/к ацей стали не вызыва ее разупрочнени ,

Недостатком известного материала покрьти вл етс его мала стойкость при обработке титана и титановых сплавовJ так как тугоплавкие соединени на основе титана взаимодействуют с титаном обрабатываемых титаносодержаших материалов.

Целью изобретениг вл етс повышение стойкости металлорежущего инструмента при обработке титаносодержащих сплавов.

Поставленна дель достигаетс тем. что в материале износостойкого покрыти металлорежущего инструмента , преимущественно из быстрорежущей стали, включающем соединени нитридов , карбидов или карбонитридо гафни и одного из элементов IV-a группы периодической системы элементов , в качестве элемента IV-a группы использован цирконий при следующ молекул рном соотношении компоненто мол. 7„:

Нитрид, карбид

или карбонитрид

гафни 10-80

Нитрид, карбид

или карбонитрид

циркони Остальное

Наличие в материале покрыти более легкого по сравнению с гафнием металла позвол ет наносить его ионно-плазменным методом на быстрорежущий иь:струмент, не вызыва пережога ос НОВЬ, при этом соединени гафни с элементами С и/или N стабилизируют покрытие и преп тствуют его раз- рушению. Это св зано с высокой т.ермодинамической устойчивостью этих соединений по отношению к титану, так как изменение свободной энергии соответствующее реакции замещени гафни на титан в его соединени х, отличаетс большой положительной неличиной в диапазоне температур 20-1500 С, превь шающих практически возможные температуры при обработке титана и его сплавов. Предложенный материал покрыти обладает более высокой стойкостью и при обработке других материалов, чем известный материал покрыти это объ сн етс его более высокой тугоплавкостью.

Покрытие из материала предложенього состава может быть нанесено на режущий инструмент следующим образо

Ре;кущий инструмент с тщательно подготовленной поверхностью основы, выполненной из быстрорежущей стали или д)угого инструментального материала , помеи1ают в вакуумную камеру установки дл нанесени износостойких покрытий и поверхность инструмента подвергают очистке и нагреву . воздействием плазмы металлических компонентов покрыти путем приложеки к инструменту потенциала ускор ющем ионы плазмы вакуумной дуги, гор щей между анодом и расходуемым катодом, В :1полненным из сплава элементов ИьКрЫТИЯ.

При достижении температуры инстна 10-20 С ниже

температуры ее разупрочнени (дл стали - , дл твердого сплава 650°С ) в камеру ввод т метан и/или азот до давлени (2-5) Па и снижают величину ускор ющего потенциала на режущем инструменте до 50-300 В. Указанный режим вьщерживают 1 ч, при -этом толщина образующегос покрыти составл ет 5-8 мкм,

Пример 1. На режущие пластины из твердого сплава ВК-8 по 20 штук в каждой партии вакуумной дугой наносилось износостойкое покрытие из нитридов Hf и Zr (использовалс катод из сплава 50% Hf и 50% Zr),

Режимы нанесени : поверхность инструмента очищалась при отрицательно ускор ющем напр жении 1,5 кВ, нанесение покрыти - при температуре основы 650С, давлении азота (2-5) Ю Па и времени нанесени /vl ч. Коэффициент- повышени стойкости сверл с указанным покрытием 2,1; пластин 1,8 (см. таблицу).

Пример 2. В качестве материала катода использовалс сплав Hf и Ti с соотношением компонентов 80% Hf и 20% Zr. Коэффициент повышени стойкости сверл с указанным покрытием 1,6, твердосплавных пластин 2,3.

Пример. 3. В качестве материала катода использовалс сплав с соотношением компонентов 10% Hf и 90% Zr.Режимы обработки те же, что и в примерах 1 и 2. Коэффициент повышени стойкости инструментов при нанесении тугоплавких соединений указанного состава дл сверл 1,1, дл твердосплавных пластин 1,3 (см. таблицу)

Испытани покрытий, нанесенных, например, на сверло 0 5 Mf-i , 85мм из быстрорелсущей стали Р18 проводились при сверлении отверстий глубиной 15 мм в детал х из титанового сплава ВТ-5 при охлаждении 10% водной эмульсией и следующих режимах резани : S 0,08 мм/об, ,5 м/мин. Критерий затуплени - скрип сверла. За критерий затуплени твердосплав ных пластин принимаетс ухудшение качества обрабатываемой поверхности.

Из приведенной таблицы видно, что стойкость инструмента с износостойким покрытием из материала предлагаемого состава значительно превышае стойкость аналогичного инструмента с покрытием из ZrN (аналог изобретени ) и из /Ti, Hf/N (прототип изобретени ).

По аналогу (патент США

100 К- 4169913)

50 20 50

50

80

50

20

80

По предложенному

техническому

10 80

решению

Режущие 8 дет

ВК-8 пластины

Р18 СверлаРазупрочнение основы

Р18 Сверла10 мин

мин

ВК-8 Режущие2 дет пластины

3 дет

Р18 Сверла20 мин

1.1

мин 1,6 0.9

Р18 Сперла15 мин

85

50 10

80

8 85

50

Продолжение таблицы

п

Газупрочнекие основы

24 мин

2.1

ВК-8 Режущие 4 дет 1.3 / пластины

ВК-8 Режущие 7 дет

2,3 пластины

2 дет

0,7 8 дет 2,6 5,5 дет 1.8

Claims

МАТЕРИАЛ ИЗНОСОСТОЙКОГО

ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, преимущественно из быстрорежущей стали, включающий соединения нитридов, карбидов или карбонитридов гафния и одного из элементов IVa группы периодической системы элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента при обработке титаносодержащих сплавов, в качестве элемента IV-a

группы использован цирконий при еле- дующем молекулярном соотношении КОМ понентов, мол.%: Нитрид, карбид или карбонитрид гафния 10-80 Нитрид, карбид CD или карбонитрид *—· циркония Остальное ω

ьэ .

00 О

QO

11286 I 8