UA77613C2 - Method for forming wear resistant coating - Google Patents
Method for forming wear resistant coating Download PDFInfo
- Publication number
- UA77613C2 UA77613C2 UAA200511678A UAA200511678A UA77613C2 UA 77613 C2 UA77613 C2 UA 77613C2 UA A200511678 A UAA200511678 A UA A200511678A UA A200511678 A UAA200511678 A UA A200511678A UA 77613 C2 UA77613 C2 UA 77613C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- products
- ion
- plasma
- carried out
- articles
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 abstract description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229910001337 iron nitride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до фізико-хімічної, іонно-плазмової обробки поверхні деталей і може бути використаний 2 в машинобудуванні.The invention relates to physico-chemical, ion-plasma surface treatment of parts and can be used 2 in mechanical engineering.
Для багатьох видів масової продукції поверхневе зміцнення є характерною альтернативою об'ємного легування.For many types of mass production, surface hardening is a typical alternative to volume alloying.
Відомі способи збільшення твердості поверхневого шару деталей, виготовлених з конструкційних сталей шляхом загартування, цементування, азотування й т.п. Останнім часом все більшого застосування набувають 710 методи іонно-плазмового азотування й карбонітрування, суть яких полягає у створенні нітридних шарів заліза й легуючих добавок у поверхневому шарі деталей |1), при цьому плавно підвищується твердість від серцевини до поверхні товщиною від 20 до 200 мкм, а також підвищується корозійна стійкість.There are known methods of increasing the hardness of the surface layer of parts made of structural steels by hardening, cementing, nitriding, etc. Recently, 710 methods of ion-plasma nitriding and carbonitriding have been increasingly used, the essence of which is the creation of iron nitride layers and alloying additives in the surface layer of parts |1), while the hardness gradually increases from the core to the surface with a thickness of 20 to 200 μm, and corrosion resistance also increases.
Відомі також способи вакуумного іонно-плазмового осадження захисних покриттів товщиною від 1 до 7 мкм, що складаються з нітридів і карбідів перехідних металів: наприклад ТіМ, ТіС, ТІСтМ, ТіАЇМ та ін. За допомогою 12 цих надтвердих покриттів (НМ від 2000 до 3500) значно збільшується зносостійкість деталей (21. Однак відомоThere are also known methods of vacuum ion-plasma deposition of protective coatings with a thickness of 1 to 7 microns, consisting of nitrides and carbides of transition metals: for example, TiM, TiS, TiStM, TiAIM, etc. With the help of 12 of these superhard coatings (NM from 2000 to 3500), the wear resistance of parts increases significantly (21. However, it is known
ІЗЇ, що при формуванні тонких плівок (1-7 мкм) нітридів перехідних металів на поверхні сталевих деталей за допомогою електродугового або магнетронного розпилення в середовищі службового або реактивного газів існує чітка границя в значеннях твердості покриття й матеріалу виробу. При достатній пластичності робочої поверхні, на яку наносять зносостійке покриття, і її достатньої твердості, при підвищених питомих навантаженнях вона в процесі тертя прогинається й руйнується під дією сили тиску в контакті з контртілом.IZI that when forming thin films (1-7 μm) of nitrides of transition metals on the surface of steel parts with the help of electric arc or magnetron sputtering in an environment of service or reactive gases, there is a clear boundary in the values of the hardness of the coating and the material of the product. With sufficient plasticity of the working surface, on which the wear-resistant coating is applied, and its sufficient hardness, with increased specific loads, it bends in the process of friction and is destroyed under the action of the pressure force in contact with the counterbody.
Присутність досить глибоких (200-400 мкм) перехідних шарів, з поступово наростаючою твердістю від серцевини до поверхні, між матеріалом виробу й супертвердим покриттям дозволяє усунути утворення різкої границі, тим самим демфуючи градієнт твердості різнорідних матеріалів.The presence of sufficiently deep (200-400 μm) transitional layers, with gradually increasing hardness from the core to the surface, between the product material and the superhard coating allows to eliminate the formation of a sharp boundary, thereby dampening the hardness gradient of heterogeneous materials.
Відомий спосіб нанесення зносостійкого покриття на поверхні виробу зі сталі, у тому числі, на деталі с 22 машин і інструмент, що включає іонно-плазмове азотування у середовищі реактивного газу - азоту, очищення Го) поверхні деталі й нанесення нітриду титану із плазмової фази (Патент Росії КО 2013463, 30.05.1994) |41.There is a known method of applying a wear-resistant coating on the surface of a steel product, including on parts of 22 machines and tools, which includes ion-plasma nitriding in a reactive gas environment - nitrogen, cleaning the surface of the part and applying titanium nitride from the plasma phase (Patent of Russia KO 2013463, 30.05.1994) |41.
Спосіб дозволяє створити перехідну зону між покриттям і дифузійними шарами самого виробу.The method makes it possible to create a transition zone between the coating and the diffusion layers of the product itself.
До недоліків способу слід віднести те, що азотування й нанесення покриття роблять у двох різних технологічних циклах. При цьому особливо слід зазначити труднощі в забезпеченні достатньої когезії між о компаундом нітридної зони, що містить нітриди є, у типу, отримані в процесі іонного азотування, і шарами «- покриття, які отримуються далі при нанесенні нітридів перехідних металів електродуговим або магнетронним способом. Це обумовлено тим, що в процесі іонного азотування на поверхні деталі утворюються так звані чорні ее, плівки або сажовий осад. Для усунення цього шару прибігають до проміжної операції механічної обробки, тобто ча поліруванню. 3о Найбільш близьким до пропонованого є спосіб, у якому в порівнянні з попереднім обидва технологічних в процеси іонно-плазмове азотування й нанесення іонно-плазмового покриття нітридом перехідного металу Ті, здійснюються в одній камері (Патент Росії КО 2131480) |5І.The disadvantages of the method include the fact that nitriding and coating are performed in two different technological cycles. At the same time, it should be especially noted the difficulties in ensuring sufficient cohesion between the compound of the nitride zone, which contains nitrides, of the type obtained in the process of ion nitriding, and the coating layers, which are obtained further when applying nitrides of transition metals by the electric arc or magnetron method. This is due to the fact that in the process of ionic nitriding, so-called black ee, films or soot deposits are formed on the surface of the part. To eliminate this layer, they resort to an intermediate mechanical processing operation, that is, polishing. 3о The closest to the proposed method is the method in which, compared to the previous one, both technological processes of ion-plasma nitriding and application of ion-plasma coating with nitride of a transition metal Ti are carried out in one chamber (Russian Patent KO 2131480) |5I.
Спосіб здійснюється таким чином. На першому етапі після завантаження виробів у вакуумну камеру « проводять іонно-плазмове азотування протягом 30-90 хв. у плазмі, створюваної генератором газорозрядної З 70 плазми при тиску реактивного газу М.(2,5.1073.2.1072 мм рт. ст. і щільності іонного струму уУ-2-8 мА/см?. Вироби с під час азотування перебувають під негативним зсувом 300-1000 В по відношенню до заземленої робочої камери :з» й за рахунок іонного бомбардування їхня температура підтримується постійною в діапазоні температур 450-5002С. У результаті на їхній поверхні утворюється багатофазна область, що складається з насиченогоThe method is carried out as follows. At the first stage, after loading the products into the vacuum chamber, ion-plasma nitriding is carried out for 30-90 minutes. in the plasma created by the gas-discharge C 70 plasma generator at the pressure of the reactive gas M. (2.5.1073.2.1072 mm Hg and the ion current density uU-2-8 mA/cm?. Products with during nitriding are under a negative bias of 300 -1000 V in relation to the grounded working chamber:z" and due to ion bombardment, their temperature is kept constant in the temperature range of 450-5002 C. As a result, a multiphase region is formed on their surface, consisting of a saturated
З83ОТОМ заліза (0-фаза) із твердістю, що плавно змінюється із глибини виробу до поверхні. Над нею -і розташовується шар нітриду заліза Ре4М (у-фаза ), що має високу твердість (7-8 гПа). Завдяки тому, що азотування проводиться при більш низьких тисках, чим у тліючому розряді, товщина є - фази (вищий нітрид і заліза) через зниження концентрації азоту зменшується і її можна видалити в єдиному технологічному циклі заC83OTOM of iron (0-phase) with a hardness that varies smoothly from the depth of the product to the surface. Above it is a layer of iron nitride Re4M (u-phase), which has a high hardness (7-8 hPa). Due to the fact that nitriding is carried out at lower pressures than in a glow discharge, the thickness of the phase (higher nitride and iron) due to a decrease in nitrogen concentration decreases and can be removed in a single technological cycle by
Ге»! допомогою іонного травлення, не прибігаючи до механічного полірування. Довжина шарів залежить від щільності іонного струму (струму розряду) і часу обробки. Після азотування роблять плазмове іонне травлення й активацію т поверхні в аргоновій плазмі, створюваної плазмогенератором шляхом зміни газу в камері, при тиску 3.1073-7.1072 сю мм рт. ст. і щільності іонного струму 4-35 мА/см? протягом 20-40 хв. На заключному етапі наносять нітрид титану ТіМ - покриття при негативній напрузі зміщення на деталі 300-600 В. Розпилення титанового катоду на цьому етапі роблять електродуговим випарником протягом 60 - 90 хв. при струмі дуги 50 - 200 А, із швидкістю 22 росту 2 мкм/год. при тиску 3.107..2.10733 мм рт. ст.Gee! using ion etching, without resorting to mechanical polishing. The length of the layers depends on the density of the ion current (discharge current) and the processing time. After nitriding, plasma ion etching and surface activation are performed in argon plasma, created by a plasma generator by changing the gas in the chamber, at a pressure of 3.1073-7.1072 syu mm Hg. Art. and ion current density 4-35 mA/cm? within 20-40 min. At the final stage, TiM titanium nitride is applied to the parts at a negative bias voltage of 300-600 V. At this stage, the titanium cathode is sprayed with an electric arc vaporizer for 60-90 minutes. with an arc current of 50 - 200 A, with a growth rate of 22 μm/h. at a pressure of 3.107..2.10733 mm Hg. Art.
ГФ) Основним недоліком прототипу є те, що під час тривалого (до 40 хв.) іонного травлення суттєво порушується юю регулярність структури поверхневого шару, оголюються дефекти та дислокаційні порушення у кристалічній решітці, що при наступному осадженні нітридних покриттів по перше: знижує адгезійні властивості покриття, а по друге: утворює як би підшар із низькою мікротвердістю, що у кінцевому рахунку знижує якість покриття. 60 В основу винаходу поставлено задачу шляхом використання суттєвих ознак запропонованого способу збільшити експлуатаційну стійкість деталей машин, які зазнають високі питомі навантаження в процесі тертя, шляхом інтенсифікації способу формування зносостійкого покриття та створення на поверхні деталей з конструкційної сталі твердої зносостійкої тришарової структури.GF) The main drawback of the prototype is that during long-term (up to 40 min.) ion etching, the regularity of the structure of the surface layer is significantly disturbed, defects and dislocation disturbances in the crystal lattice are exposed, which during the subsequent deposition of nitride coatings firstly: reduces the adhesive properties of the coating , and secondly: it forms a sub-layer with low microhardness, which ultimately reduces the quality of the coating. 60 The invention is based on the task of using the essential features of the proposed method to increase the operational stability of machine parts that are subjected to high specific loads in the friction process, by intensifying the method of forming a wear-resistant coating and creating a hard wear-resistant three-layer structure on the surface of structural steel parts.
Поставлена мета досягається тим, що іонно-плазмове азотування виробу з утворенням проміжних а, є |у бо шарів, нанесення адгезійного підшару, очищення й активація поверхні, нанесення нітридних покриттів здійснюється в одному технологічному циклі в плазмі, інтенсифікованого термічною емісією електронів, реактивного газового розряду й дозованого частково реактивного дугового розряду електродугових або магнетронних випарників із частками з металів перехідної групи : Ті, Ст, Мі і ін.The goal is achieved by the fact that ion-plasma nitriding of the product with the formation of intermediate layers, application of an adhesive sublayer, cleaning and activation of the surface, application of nitride coatings is carried out in one technological cycle in plasma, intensified by the thermal emission of electrons, reactive gas discharge and dosed partially reactive arc discharge of electric arc or magnetron evaporators with particles of transition group metals: Ti, St, Mi, etc.
Спосіб здійснюється таким чином. На першому етапі після завантаження виробів у вакуумну камеру проводять вакуумування до тиску 2 .1072 Па, потім нагрів виробів у вакуумі до температури « 2502С протягом 10-15хв., після чого проводять плазмову очистку і активацію поверхні у суміші газів Н 5 (водень), Аг (аргон) иThe method is carried out as follows. At the first stage, after loading the products into the vacuum chamber, vacuuming is carried out to a pressure of 2.1072 Pa, then the products are heated in a vacuum to a temperature of 2502С for 10-15 minutes, after which plasma cleaning and surface activation are carried out in a mixture of gases H 5 (hydrogen), Ag (argon) and
М2 (азот) у співвідношенні « ЗНо:Аг:Мо при накладанні на вироби напруги змінного струму величиною від 500 до 1500 В и одночасно включають термоемісійний (або електронно-променевий) генератор для максимальної 70 активації газової плазми. Після досягнення температури на виробах у межах 500 - 560 С, термоемісійний генератор и генератор газової плазми шляхом регулювання струму і напруги переводять у режим стабілізації температури. Парціальний тиск газів у попередній пропорції встановлюють на рівні « 1 Па і протягом 90-120 хв. проводять іонно-плазмове азотування. Після азотування вимикають плазмовий і термоемісійний генератори и проводять іонно-плазмову обробку деталей від першого електродугового випарника (у вакуумі) із титановим 75 катодом протягом 3-5 хв., а потім вмикають другий електродуговий випарник з хромовим катодом и подають реактивний газ - азот (М2) і, виконуючи цю операцію 30-9Охв., наносять покриття ТіСгтМ при тиску у камері 2.:4.107 Па чистого азоту із швидкістю 2-4 мкм/год. При цьому на вироби подають напругу змінного струму величиною від 50 до 250 В, а корпус вакуумної камери заземлюють на весь час процесу.M2 (nitrogen) in the ratio of ZNo:Ag:Mo when applying an alternating current voltage of 500 to 1500 V to the products and at the same time include a thermal emission (or electron beam) generator for maximum 70 gas plasma activation. After reaching the temperature of the products in the range of 500 - 560 C, the thermal emission generator and the gas plasma generator are transferred to the temperature stabilization mode by adjusting the current and voltage. The partial pressure of gases in the previous proportion is set at the level of "1 Pa and within 90-120 min. perform ion-plasma nitriding. After nitriding, the plasma and thermal emission generators are turned off and ion-plasma processing of parts is carried out from the first electric arc evaporator (in a vacuum) with a titanium 75 cathode for 3-5 minutes, and then the second electric arc evaporator with a chromium cathode is turned on and the reactive gas - nitrogen (M2 ) and, performing this operation 30-9Okhv., apply TiSgtM coating at a pressure in the chamber of 2.:4.107 Pa of pure nitrogen at a speed of 2-4 μm/h. At the same time, the products are supplied with an alternating current voltage of 50 to 250 V, and the vacuum chamber body is grounded for the entire time of the process.
Температура оброблюваних деталей при азотуванні, плазмовій обробці й нанесенні покриття не перевищує - 5602С, і не викликає жолоблення оброблюваних деталей, при цьому швидкості нагрівання й охолодження деталей регулюються термоемісійним і плазмовим генераторами в межах від З до 10 оС/хв. У результаті такого здійснення способу за рахунок низького залишкового тиску (високого вакууму) на початку процесу (2-1072The temperature of the processed parts during nitriding, plasma treatment and coating does not exceed -5602С, and does not cause grooving of the processed parts, while the heating and cooling rates of the parts are regulated by thermoemission and plasma generators in the range from 3 to 10 oС/min. As a result of this implementation of the method due to the low residual pressure (high vacuum) at the beginning of the process (2-1072
Па), невисокого тиску (- 1 Па) реактивних и службових газів під час азотування и нанесення покриття утворення сч ов орних плівок майже не відбувається, а плазменна попередня обробка у парах титанового випарника приводить до максимального очищення поверхні перед нанесенням укріпнюючого і зносостійкого покриття ТіСгМ, (о) наприклад, шляхом заміни матеріалу катодів випарників можемо наносити любі моно- або мультікомпозиційні покриття, які є необхідними). При цьому процес реактивної дифузії |2), що відбувається при азотуванні сталі у системі Ре - М, має три стійкі фази: с 20 а) є-фаза - нітрид перемінного складу з гексагональною щільноупакованою решіткою, що описується формулою Рем, яка відповідає максимальному вмісту М; «- б) твердий розчин азоту у у-залізі із ГЦК решіткою; со в) твердий розчин азоту в о-залізі з ОЦК решіткою. Потім при повільному охолодженні у-фаза випробовує евтектоїдний розпад, перетворюючись у суміш о і у-фаз нітриду БедМ. -Pa), low pressure (-1 Pa) of reactive and service gases during nitriding and coating application, the formation of hard films almost does not occur, and plasma pre-treatment in the steam of a titanium vaporizer leads to maximum cleaning of the surface before applying the strengthening and wear-resistant TiSgM coating, (o) for example, by changing the material of the cathodes of the evaporators, we can apply any mono- or multi-composite coatings that are necessary). At the same time, the process of reactive diffusion |2), which occurs during nitriding of steel in the Rem - M system, has three stable phases: c 20 a) e-phase - a nitride of variable composition with a hexagonal close-packed lattice, which is described by the Rem formula, which corresponds to the maximum content M; "- b) a solid solution of nitrogen in y-iron with an fcc lattice; so c) a solid solution of nitrogen in o-iron with a bcc lattice. Then, upon slow cooling, the y-phase undergoes eutectoid decomposition, turning into a mixture of о and y-phases of the BedM nitride. -
У роботі (2) зроблене припущення, що нітриди не відразу утворюються на поверхні металу в результаті - хімічної реакції з азотом, а спочатку азот розчиняється в а - залізі причому концентрація його в поверхневому шарі поступово підвищується від серцевини до границі поверхні. Коли а - фаза насичується до межі, у ній виникають кристали стійкої при температурі -5602С у - фази, яка потім утворює суцільний шар. У « цьому шарі при подальшому насиченні виникають кристали є-фази. Чергування фаз у дифузійному шарі при реактивній дифузії звичайно відповідає діаграмі стану взаємодіючих елементів. - с Таким чином, створюється тришарова структура, що складається з надтвердого зносостійкого покриття и ТіСтМ, товщиною у декілька мкм (наприклад 5 мкм за одну годину) на робочій поверхні виробу, проміжного шару ,» ЕеМ - з підвищеною твердістю глибиною «- 10-20 мкм, дифузійного шару (0-фази) довжиною до 200 мкм, що володіє високою зносостійкістю. Утворений азотуванням проміжний шар зменшує градієнт механічних властивостей між надтвердим (У 2500 НМ) ТіСтМ, покриттям твердим шаром Ре4М (- 1200 НМУ) і дифузійним - шаром (о-фази -600-800 НМ). ТіСгМ покриття має високу адгезію із проміжним шаром внаслідок близьких -1 структурних станів і фізико-хімічних властивостей.In work (2), an assumption is made that nitrides are not immediately formed on the surface of the metal as a result of a chemical reaction with nitrogen, but first nitrogen is dissolved in a - iron, and its concentration in the surface layer gradually increases from the core to the surface border. When the a - phase is saturated to the limit, crystals of the y - phase stable at a temperature of -5602C appear in it, which then forms a continuous layer. E-phase crystals appear in this layer upon further saturation. Alternation of phases in the diffusion layer during reactive diffusion usually corresponds to the diagram of the state of the interacting elements. - c Thus, a three-layer structure is created, consisting of an ultra-hard wear-resistant coating and TiStM, with a thickness of several microns (for example, 5 microns in one hour) on the working surface of the product, an intermediate layer, "EeM - with increased hardness depth" - 10-20 μm, a diffusion layer (0-phase) up to 200 μm long, which has high wear resistance. The intermediate layer formed by nitriding reduces the gradient of mechanical properties between superhard (U 2500 NM) TiStM, coated with a solid layer of Re4M (- 1200 NMU) and a diffusion layer (o-phase -600-800 NM). The TiSgM coating has high adhesion with the intermediate layer due to close -1 structural states and physicochemical properties.
Зносостійкість поверхонь визначали в порівнянні зі зразками, обробленими по стандартних методахThe wear resistance of the surfaces was determined in comparison with samples processed by standard methods
Ме, зміцнення зазначеної сталі (загартуванням і іонним азотуванням у тліючому розряді). У результаті проведених -щш 20 досліджень було виявлено, що при обробці пропонованим способом на поверхні зразків був сформований модифікований шар, що складається із трьох послідовно розташованих і адгезивно міцно зв'язаних між собою сю зон. Насичене азотом залізо (д0-фаза) має плавно зростаючу твердість від серцевини (120-200 НУ) до поверхні (600 - 800 НУ) довжиною 120 - 200 мкм. Над нею розташована область нітридів заліза Ге/М і легуючих добавок у сталі Ст і Мі - в основному у - фаза товщиною 8-12 мкм із твердістю до 1200 НУ, а над нею надтверде 29 покриття ТіСгМ з мікротвердістю "«- 2500 НМ.Me, hardening of the specified steel (hardening and ion nitriding in a glow discharge). As a result of 20 researches, it was found that during processing by the proposed method, a modified layer was formed on the surface of the samples, consisting of three successively located and adhesively strongly connected syu zones. Nitrogen-saturated iron (d0-phase) has a gradually increasing hardness from the core (120-200 NU) to the surface (600-800 NU) with a length of 120-200 microns. Above it is the region of iron nitrides Ge/M and alloying additives in steel St and Mi - mainly in - phase 8-12 μm thick with a hardness of up to 1200 NU, and above it is an ultrahard 29 TiSgM coating with a microhardness of "«- 2500 NM.
ГФ) Джерела інформації 1. Чаттерджи-Димер Р. и др. Азотирование и карбонитрирование. Пер. с немец. Под ред. Супова.- де Металлургия. - 1990.- С.225. 2. Технология тонких пленок. Под ред. Л. Майсела. Пер. с англ. Под ред. М.И. Елинсона.- Т.І.- М.: 60 Сов.радио.- 1974.- 664 с.GF) Sources of information 1. Chatterji-Dimer R. et al. Trans. with German Ed. Supova. - where Metallurgy. - 1990.- P.225. 2. Technology of thin films. Ed. L. Maisel. Trans. with English Ed. WE. Elinson.- T.I.- M.: 60 Sov.radio.- 1974.- 664 p.
З. Рьібаков Л.М. и др. Трение и износ // Металловедение и термическая обработка. - Т. 19. - Итоги науки и техники. - ВИНИТИ АН СССР.- М.-1985. 4. Патент России КО 2013463 С1, С23, С14/06 от 30.05.1994 г. 5. Патент России КИ 2131480 С1, С23, С14/06, 14/48 от 10.06.1999 г. б5Z. Rybakov L.M. and others. Friction and wear // Metal science and thermal processing. - T. 19. - Results of science and technology. - Blame the Academy of Sciences of the USSR. - M.-1985. 4. Patent Russia KO 2013463 C1, C23, C14/06 dated 30.05.1994 5. Patent Russia KY 2131480 C1, C23, C14/06, 14/48 dated 10.06.1999 b5
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200511678A UA77613C2 (en) | 2005-12-08 | 2005-12-08 | Method for forming wear resistant coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200511678A UA77613C2 (en) | 2005-12-08 | 2005-12-08 | Method for forming wear resistant coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA77613C2 true UA77613C2 (en) | 2006-12-15 |
Family
ID=37606008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200511678A UA77613C2 (en) | 2005-12-08 | 2005-12-08 | Method for forming wear resistant coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA77613C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528537C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Ижевский завод нефтяного машиностроения" (ОАО "Ижнефтемаш") | Ion-plasma nitration of long-sized steel part |
| RU2761440C2 (en) * | 2019-12-27 | 2021-12-08 | Иван Александрович Кудашов | Method for applying coating to medical device coming into contact with body tissues |
-
2005
- 2005-12-08 UA UAA200511678A patent/UA77613C2/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528537C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Ижевский завод нефтяного машиностроения" (ОАО "Ижнефтемаш") | Ion-plasma nitration of long-sized steel part |
| RU2761440C2 (en) * | 2019-12-27 | 2021-12-08 | Иван Александрович Кудашов | Method for applying coating to medical device coming into contact with body tissues |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6084032B2 (en) | Steel-coated article and manufacturing method thereof | |
| CN103820761B (en) | A kind of preparation method of metal carbides coating | |
| EP2383366B1 (en) | Method for producing diamond-like carbon membrane | |
| CN101081557A (en) | Metallic carbide/adamantine (MeC/DLC) nanometer multi-layer film material and method for preparing the same | |
| Yang et al. | Development of advanced duplex surface systems by combining CrAlN multilayer coatings with plasma nitrided steel substrates | |
| Chang et al. | Investigation of the characteristics of DLC films on oxynitriding-treated ASP23 high speed steel by DC-pulsed PECVD process | |
| Bobzin et al. | Synthesis of aC coatings by HPPMS using Ar, Ne and He as process gases | |
| JP2009155721A (en) | Hard coating excellent in sliding property and method for forming same | |
| JP4122387B2 (en) | Composite hard coating, method for producing the same, and film forming apparatus | |
| JP6243796B2 (en) | Method for forming diamond-like carbon film | |
| CN108368601B (en) | Coated cutting tool and method | |
| UA77613C2 (en) | Method for forming wear resistant coating | |
| Gorokhovsky et al. | Ion treatment by low pressure arc plasma immersion surface engineering processes | |
| Rie et al. | Plasma surface engineering of metals | |
| JPH08296064A (en) | Article coated with oxidation and wear resistant film | |
| JP2001192861A (en) | Surface treating method and surface treating device | |
| JPH0770735A (en) | Improvement of abrasion resistance of surface of workpiece and workpiece processed thereby | |
| KR100920725B1 (en) | Thin film deposition apparatus, thin film deposition process and coated tool thereof | |
| Chang et al. | Deposition of DLC/oxynitriding Films onto JIS SKD11 Steel by Bipolar-pulsed PECVD | |
| JP2006169614A (en) | Metal-diamond-like-carbon (dlc) composite film, forming method therefor and sliding member | |
| GB2227755A (en) | Improving the wear resistance of metallic components by coating and diffusion treatment | |
| JP3572240B2 (en) | Method and apparatus for physically modifying a conductive member | |
| JP2006063369A (en) | Hard carbon nitride film manufacturing method | |
| JPH10265955A (en) | Formation of carbonaceous highly functional material thin film by electron beam-excited plasma cvd | |
| JPH07300665A (en) | Method for forming boron cementation layer and boron film on metallic base material |