SU1701428A1 - Режущий инструмент с износостойким покрытием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлообработки , в частности к режущему инструменту. Цель изобретени  - повышение стойкости. Поставленна  цель достигаетс  за счет создани  теплового барьера в покрытии, состо щем из тугоплавких соединений IVa группы, а также хрома и алюмини  за счет выбора вход щих в него ингредиентов в следующих соотношени х, мас.%: хром 31-45; алюминий 9-13; металл IVa группы - остальное.

Description

Изобретение относитс  к металлообработке , в частности к износостойким покрыти м режущего инструмента.

Цель изобретени  - повышение стойкости покрыти .

Поставленна  цель достигаетс  за счет создани  теплового барьера в покрытии.

Увеличение содержани  алюмини  в покрытии приводит к образованию тугоплавкого окисла алюмини  , который обладает меньшей теплопроводностью, чем соединени  IVa группы и который  вл етс  тепловым барьером, преп тствующим разрушению основы покрыти .

Однако соединени  алюмини  увеличивают пористость последнего из-за низкой миграционной способности атомов алюмини .

Миграционна  способность атомов на поверхности конденсации определ етс  их моментом количества движени  р m V. Атомы алюмини  характеризуютс  по сравнению с атомами других металлов, например , атомами металлов IVa группы и

атомами хрома сравнительно низкой величиной m V, так как они обладают малым атомным весом (PAI 26,98, сравнительно с Per в52,01) и значительным радиусом (гд| 1,46 А сравнительно с гсг 1,28).

Последний повышает веро тность столкновений атомов и ионов алюмини  в столбе плазмы с другими частицами, что снижает скорость их движени  по сравнению с атомами и ионами других металлов в равных услови х конденсации.

Низка  миграционна  способность атомов AI на инструментальной поверхности не позвол ет атомам алюмини  занимать наиболее выгодные в энергетическом отношении места с повышенным уровнем поверхностной энергии, какими  вл ютс  поры в покрытии. Этим объ сн етс  пористость покрыти , содержащего тугоплавкие соединени  алюмини .

В предлагаемом покрытии этот недостаток устранен повышением в металлическом компоненте содержани  хрома, имеющего значительно меньший атомный

м w

Ё

VI

О

Ј

ю

00

радиус (гсг 1,2В A, a r.Ai M A):i ОольшиП атомный вес(,01,а т/| 2б,)и, как следствие, более высокую миграционную способность. Это резко снижает nopnvrocTb покрыти .

Покрытие может быть нанесено -а режущий инструмент из любого инструментального материале, например, следу ощим способом,

Режуций инструмент с тщательно подготовленной поверхностью помещают в вакуумную камеру установки, в которой реализован метод конденсации с: ночной бомбардировкой (КИБ), камеру эвакуируют, после чего поверхность инструмента подвергают очистке и нагреву воздействием плазмы металлической компоненты покрыти , прилага  к инструменту потенциал, ускор ющий ионы плазмы.

Плазма создаетс  в результате испарени  катода, выполненного из сплана метал лов Tl, AI, Сг в предлагаемом соотношении, или при испарении нескольких катэдов, выполненных из чистых металлов Т|,А1, Сг, или их сплавоь, причем соотношение металлов в катодах и режимы их испарени  подбираютс  такими, чтобы обеспечить упом нутое соотношение металлов ы металлической компоненте покрыти .

При достижении на инструментальной основе температуры на 10-59°С ниже тем пературы ее разупрочнени  (дл  с галл 550- 500°С) в камеру ввод т газ реагенг, содержащий неметаллическую компоненту покрыти , снижают величину ускор ющего напр жени  и формируют покрьпие в течение времени, необходимого дл  образовани  сло  покрыти  нужной толщины.

Покрытие наносилось на партию сверл из стали РбМЬ диаметром 5 мм в холичест ве 15 штук в партии. Толщина покрьпм  5 мкм. Нанесение покрытий осуществл юсь на установке ННВ.6.6.1/11, оснащенной- рем  испарител ми , расположенными в горизонтальной плоскости камеры.

В качестве катодов использовались как чистые металлы Т, А, Сг, так и их сплавы с соотношением в них металлов отраженным в таблице.

На сверла подавалось yci ор ющее напр жение , - 1,1 кВ, одновоемеино оадига- лись электрические дуги на катодах и таким образом испар лась металлимзскз  компонента покрыти . Сверлам придавалось spa- щение вокруг своей оси и оси стпла установки.

Ускоренным паро-плазменным потоком металлической компоненты сверла нагревались t G20°C, после чего в камеру «водилс  газ-реагент, одновременно ускор ющее напр жение на сверлах снижалось до 250 Б. Счерла выдерживались з указанных услови х в течение часа, что обеспечивало получение покрыти  толщиной 5 мкм.

При нанесении покрытий из нитридов,

карбидов, силицидов з вакуумную камеру вводились соответственно азот, ацетилен, боран, силэн. При получении покрыти  из соединений более сложных составов смеси этих газов.

В зависимости от состава катодов на поверхности сверл формировалось или 6д- ноилойное покрытие из компонентов, оав- номерно распределенных в обьеме покрыти  или многослойное покрытие из чередующих слоев, оазличающихс  химическим составом.

Покрыти  испытывались при сверлении отверстий в стали 45 на вертикально-сверлильном станке КМ-4 фирмы Wesselmen без

охлаждени  на следующих режимах резани : подача 0,18 мм/об., скорость резани  V - 38,5 м/мин, глубина сверлени  15 мм, критерий затуплени  - скрип сверла.

Коэффициент повышени  стойкости покрыти  оценивалс  к0ч отношение среднего дл  15 сверл количества отверстий, просверленных инструментом с предложенным покрытием, к количеству отверстий, про- свеоленных аналогичным инструментом с

известным покрытием или с наиболее распространенным в насто щее врем  покрытием из нитрида титана.

Покрытие может быть нанесено на режущий инструмент, изготовленный из разпичных инструментальных материалов, предназначенный дл  различных видов об- паботки материалов резанием

45

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Режущий инструмент с износостойким покрытием, выполненным из тугоплавких соединений IV г группы, а также хрома и алюмини , отличающийс  тем, что, с целью повышени  стойкости, указанные ин- ре.е-лы выбраны в следующем соотношении , мас.%:

   Хром31-45

   Алюминий9-13

   Р етолл IVa группы Остальное.