RU1783856C - Process for preparing wear-resistant coatings on hard alloy articles - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: the process comprises introducing nitrogen atoms into the nearsurface layer and condensing a coating and simultaneously heating and cleaning the surface with accelerated carbide-and nitride-forming elements in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.5-2.0 Pa. EFFECT: improved service ability of the cutting tools. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения износостойких покрытий преимущественно из тугоплавких соединений титана на изделиях из твердых сплавов физическими методами, и может быть использовано для изготовления режущего инструмента. The invention relates to metallurgy, and in particular to methods for producing wear-resistant coatings primarily from refractory titanium compounds on products from hard alloys by physical methods, and can be used for the manufacture of cutting tools.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости режущего инструмента. The aim of the invention is to increase the operational stability of the cutting tool.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения износостойких покрытий на изделиях из твердых сплавов, включающем нагрев и очистку поверхности твердого сплава ускоренными ионами карбидо- и нидридообразующих элементов, введение атомов азота в приповерхностный слой и конденсацию покрытия, предлагается проводить введение атомов азота в приповерхностный слой заготовки одновременно с нагревом и очисткой поверхности, при этом обработку ускоренными ионами карбидо- и нидридообразующих элементов осуществляют в атмосфере азота при давлении 0,5-2,0 Па. This goal is achieved by the fact that in the method of producing wear-resistant coatings on products from hard alloys, including heating and cleaning the surface of the hard alloy with accelerated ions of carbide and nidride-forming elements, the introduction of nitrogen atoms in the surface layer and condensation of the coating, it is proposed to introduce nitrogen atoms in the surface layer preforms simultaneously with heating and surface cleaning, while processing with accelerated ions of carbide and nidride forming elements is carried out in a nitrogen atmosphere and a pressure of 0.5-2.0 Pa.

Обработка поверхности твердого сплава ионами карбидо- и нитридообразующих элементов в присутствии азота при указанных давлениях не сопровождается обезуглероживанием твердого сплава и образованием η₁ - фазы (Со₃W₃C), так как ускоренные ионы ионизируют азот, его активность становится выше активности углерода в твердом сплаве и он связывает атомы карбидо- и нитридообразующих элементов, внедряемых в твердый сплав.The surface treatment of the hard alloy with the ions of carbide and nitride forming elements in the presence of nitrogen at the indicated pressures is not accompanied by decarburization of the hard alloy and the formation of the η ₁ phase (Co ₃ W ₃ C), since accelerated ions ionize nitrogen, its activity becomes higher than the activity of carbon in solid alloy and it binds the atoms of carbide and nitride-forming elements embedded in the hard alloy.

Это ведет к существенному повышению эксплуатационной стойкости режущего инструмента. Способ осуществляют следующим образом. Изделия из твердых сплавов, преимущественно многогранные неперетачиваемые режущие пластины, после подготовки (обезжиривание, шлифование, виброабразивная обработка и т. п.) загружают в вакуумную камеру установки для нанесения покрытий. This leads to a significant increase in the operational stability of the cutting tool. The method is as follows. Hard alloy products, mainly multifaceted non-grindable cutting inserts, after preparation (degreasing, grinding, vibration-abrasive processing, etc.) are loaded into the vacuum chamber of the coating plant.

После достижения необходимого вакуума в установку напускают азот до давления 0,5-2,0 Па и начинают обработку изделий ионами высокий энергий. Ионы карбидо- и нитридообразующих элементов получают испарением катода и ускоряют в электрическом поле при разности потенциалов порядка 1,5 кВ. After reaching the necessary vacuum, nitrogen is injected into the installation to a pressure of 0.5-2.0 Pa and processing of products with high-energy ions begins. Ions of carbide- and nitride-forming elements are obtained by evaporation of the cathode and accelerate in an electric field with a potential difference of the order of 1.5 kV.

При этом происходит очистка поверхности изделий и нагрев их до рабочих температур. In this case, the surface of the products is cleaned and heated to operating temperatures.

После этого высокое напряжение снимают и производят конденсацию покрытия при разности потенциалов между изделиями и источников ионов 100-200 В в азот- или углеродсодержащей атмосфере при давлении 0,5 Па. After that, the high voltage is removed and the coating is condensed at a potential difference between products and ion sources of 100-200 V in a nitrogen or carbon-containing atmosphere at a pressure of 0.5 Pa.

В случае, если давление азота при обработке изделий ускоренными ионами меньше 0,5 Па, активность концентрации атомов азота недостаточна для связывания ионов карбидо- и нитридообразующих элементов, внедряемых в твердый сплав. В результате образуется η₁ - фаза и эксплуатационная стойкость снижается.If the nitrogen pressure during processing of products with accelerated ions is less than 0.5 Pa, the activity of the concentration of nitrogen atoms is insufficient to bind the ions of carbide and nitride forming elements embedded in the hard alloy. As a result, η ₁ is formed — the phase and operational stability decreases.

Если давление азота больше 2,0 Па, то не достигается эффект очистки поверхности и ее разогрев. В результате покрытие не будет иметь прочной связи с основой, что также снижает эксплуатационную стойкость. If the nitrogen pressure is greater than 2.0 Pa, then the effect of cleaning the surface and its heating is not achieved. As a result, the coating will not have a strong bond with the base, which also reduces the operational stability.

П р и м е р. Сменные многогранные режущие пластины формы 03114-120412 из сплава ВК6 подвергают виброабразивной обработке, обезжиривают этиловым спиртом, загружают в установку Булат-3Т. PRI me R. Replaceable multifaceted cutting inserts of the form 03114-120412 of the VK6 alloy are subjected to vibration abrasion treatment, degreased with ethyl alcohol, and loaded into the Bulat-3T installation.

Обработку ионами титана ведут при разности потенциалов 1 кВ и различном давлении азота в течение 5 мин. Treatment with titanium ions is carried out at a potential difference of 1 kV and various nitrogen pressures for 5 minutes.

После этого наносят покрытия из нитрида или карбида титана толщиной 6 мкм (разность потенциалов 500 В, давление азота или метана 5 ˙ 10^-3мм pт. ст., время 30 мин).After that, coatings are made of titanium nitride or titanium carbide 6 μm thick (potential difference 500 V, nitrogen or methane pressure 5 ˙ 10 ^-3 mm Hg, time 30 minutes).

Полученные изделия испытывают при продольном точении стали 50 при скорости резания V = 150 м/мин и сечении среза Sхt = 1х0,2 мм²/об (критерий износа h₃ = 0,5 мм).The obtained products are tested with longitudinal turning of steel 50 at a cutting speed of V = 150 m / min and a section of the cut Sхt = 1х0.2 mm ² / rev (wear criterion h ₃ = 0.5 mm).

Условия осуществления процесса и полученные результаты приведены в таблице. The process conditions and the results are shown in the table.

Коэффициент стойкости определяют как отношение времени резания пластиной с покрытием к времени резания исходной пластиной (без покрытия) до износа по задней грани (h₃) 0,5 мм.The resistance coefficient is defined as the ratio of the cutting time of the coated plate to the cutting time of the original plate (without coating) to wear along the rear face (h ₃ ) of 0.5 mm.

Как видно из данных, приведенных в таблице, использование предлагаемого способа позволяет повысить эксплуатационную стойкость (срок службы) режущего инструмента в 2,0-2,4 раза. As can be seen from the data given in the table, the use of the proposed method allows to increase the operational stability (service life) of the cutting tool in 2.0-2.4 times.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев и очистку поверхности заготовки путем обработки ускоренными ионами карбидо- и нитридообразующих элементов при ускоряющем напряжении не менее 1 кВ, введение атомов азота в приповерхностный слой заготовки и конденсацию материала покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости изделия, введение атомов азота в приповерхностный слой заготовки осуществляют одновременно с нагревом и очисткой поверхности заготовки, при этом обработку ускоренными ионами карбидо- и нитридообразующих элементов осуществляют в атмосфере азота при давлении 0,5 - 2,0 Па. METHOD FOR PRODUCING WEAR-RESISTANT COATINGS ON PRODUCTS FROM HARD ALLOYS, including heating and cleaning the surface of a workpiece by treating carbide and nitride-forming elements with accelerated ions at an accelerating voltage of at least 1 kV, introducing nitrogen atoms into the surface layer of the workpiece and condensing the coating material, characterized in that in order to increase the operational stability of the product, the introduction of nitrogen atoms into the surface layer of the preform is carried out simultaneously with heating and cleaning the surface of the preform, at m handling accelerated ions carbide- and nitride-forming elements is performed in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.5 - 2.0 Pa.

Images