RU2538059C1 - Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента - Google Patents
Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538059C1 RU2538059C1 RU2013132571/02A RU2013132571A RU2538059C1 RU 2538059 C1 RU2538059 C1 RU 2538059C1 RU 2013132571/02 A RU2013132571/02 A RU 2013132571/02A RU 2013132571 A RU2013132571 A RU 2013132571A RU 2538059 C1 RU2538059 C1 RU 2538059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- titanium
- niobium
- molybdenum
- cutting tool
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида хрома. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их содержании, мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют составным из титана и ниобия, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов. Повышается работоспособность режущего инструмента. 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке.
Известен способ повышения стойкости режущего инструмента (РИ), при котором на его поверхность вакуумно-плазменным методом наносят износостойкое покрытие (ИП) из нитрида титана (TiN) (см. Табаков В. П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. - Ульяновск: УлГТУ, 1998. 123 с). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе покрытия имеют относительно низкую твердость. В результате этого покрытие в большей мере подвергается износу, в нем быстро зарождаются и распространяются трещины, приводящие к разрушению покрытия, что снижает стойкость РИ с покрытием.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ нанесения многослойного покрытия, состоящего из нижнего слоя нитрида титана TiN и верхнего слоя нитрида титана и циркония TiZrN (см. Табаков В.П., Чихранов А.В. Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 255 с), принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном способе многослойное покрытие обладает недостаточной твердостью, а, следовательно, трещиностойкостью. В результате покрытие плохо сопротивляется процессам износа и разрушения и быстро разрушается при резании.
Повышение в последнее время стоимости металлорежущего инструмента и ужесточение требований к точности обрабатываемых деталей сделало еще более актуальной проблему повышения стойкости РИ. Одним из путей повышения стойкости и, как следствие, работоспособности РИ с покрытием является нанесение покрытий многослойного типа со слоями с различными физико-механическими свойствами. Наличие в покрытии верхнего слоя, обладающего высокой твердостью, способствует снижению интенсивности износа РИ с многослойным покрытием. Для повышения прочности сцепления покрытия с инструментальной основой оно должно иметь в своем составе нижний слой с повышенными адгезионными свойствами. Кроме того, создание микрослоистости в верхнем слое покрытия приводит к увеличению его твердости и трещиностойкости и, как следствие, работоспособности РИ с покрытием.
Технический результат - повышение работоспособности РИ.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что наносят нижний слой из нитрида хрома и верхний - из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их соотношении, мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и ниобия, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.
Такая структура покрытия позволяет получить высокую прочность сцепления с основой из-за наличия в покрытии нижнего слоя нитрида хрома, обладающего высокой адгезией с инструментальной основой. При этом верхний слой обладает высокой твердостью из-за дополнительного легирования материала слоя и наличию в их структуре микрослоистости, получаемой при нанесении покрытий по предлагаемой схеме расположения катодов.
Сущность изобретения заключается в следующем. В покрытии при резании происходят процессы трещинообразования, приводящие к его разрушению. В этих условиях покрытие должно иметь слоистую структуру для торможения трещин. Нижний слой покрытия должен обладать высокой адгезией с инструментальным материалом. Слои покрытия должны обладать высокой твердостью для повышения износо- и трещиностойкости. При этом слои многослойного покрытия должны иметь высокую прочность связи между собой, что обеспечивается их высоким сродством друг с другом из-за наличия общих элементов.
Пластины с покрытиями, полученные с отклонениями от указанной технологии получения, показали более низкие результаты.
Для экспериментальной проверки заявленного способа было нанесено покрытие-прототип, а также двухслойное покрытие по предлагаемому способу.
Нанесение предлагаемого покрытия осуществляется следующим образом. Твердосплавные пластины МК8 (размером 4,7x12x12 мм) промывают в ультразвуковой ванне, протирают ацетоном, спиртом и устанавливают на поворотном устройстве в вакуумной камере установки «Булат-6», снабженной тремя катодами, расположенными горизонтально в одной плоскости. При нанесении покрытия используют первый катод, изготовленный составным из титана и ниобия, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними.
Камеру откачивают до давления 6,65·10-3 Па, включают поворотное устройство, подают на него отрицательное напряжение 1,1 кВ, включают первый катод и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°C. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа - азота включают второй катод и осаждают нижний слой покрытия CrN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия TiNbMoN толщиной 3,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А, включенных первом и третьим катодах и подаче реакционного газа - азота. Затем отключают испарители, подачу реакционного газа, напряжение и вращение приспособления. Через 15-20 мин камеру открывают и извлекают инструмент с покрытием.
Микротвердость покрытий определяли на микротвердомере «ПМТ-3» под нагрузкой 100 г.
Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при продольном точении заготовок из стали 30ХГСА на токарном станке 16К20. Режимы резания: скорость резания V=160 м/мин, подача S=0,3 мм/об, глубина резания t=1,0 мм, обработка производилась без применения СОЖ. Испытывали твердосплавные пластины марки МК8, обработанные по известному и предлагаемому способам. Критерием износа служила фаска износа по задней поверхности шириной 0,4 мм.
В таблице 1 приведены результаты испытаний РИ с полученными покрытиями.
Как видно из приведенных в таблице 1 данных, стойкость пластин, с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу в 1,18-1,35 раза.
Таблица 1 | ||||||
Результаты испытаний РИ с покрытием | ||||||
Материал покрытия | Химический состав верхнего слоя покрытия (соотношение металлических компонентов), % мас. | Микротвердость, ГПа | Стойкость, мин | Примечание | ||
Ti | МО | Nb | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
TiN | - | 29,2 | 23 | Аналог | ||
TiN-TiZrN | 92,0 | - | 8,0* | 36,3 | 72 | Прототип |
CrN-TiNbMoN | 89,25 | 4,75 | 6,0 | 39,0 | 85 | |
88,0 | 4,0 | 8,0 | 39,5 | 91 | ||
87,25 | 4,75 | 8,0 | 39,8 | 97 | ||
86,5 | 5,5 | 8,0 | 39,3 | 89 | ||
85,25 | 4,75 | 10,0 | 38,9 | 86 | ||
* - содержание циркония в верхнем слое покрытия |
Claims (1)
- Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида хрома и верхний - из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их содержании, мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и ниобия, второй - из хрома и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132571/02A RU2538059C1 (ru) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132571/02A RU2538059C1 (ru) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538059C1 true RU2538059C1 (ru) | 2015-01-10 |
RU2013132571A RU2013132571A (ru) | 2015-01-20 |
Family
ID=53280791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132571/02A RU2538059C1 (ru) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538059C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616720C1 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-04-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2620531C2 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-05-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2078447C1 (ru) * | 1994-10-12 | 1997-04-27 | Научно-производственное государственное предприятие "Синтез" при Донском государственном техническом университете | Многослойный материал для покрытия |
EP1736565A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-27 | Seco Tools Ab | Composite coatings for finishing of hardened steels |
RU2465098C2 (ru) * | 2007-02-19 | 2012-10-27 | Ти Ди Уай Индастриз, Инк. | Твердосплавная режущая вставка |
RU2478138C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-03-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойного износостойкого покрытия для режущего инструмента |
-
2013
- 2013-07-12 RU RU2013132571/02A patent/RU2538059C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2078447C1 (ru) * | 1994-10-12 | 1997-04-27 | Научно-производственное государственное предприятие "Синтез" при Донском государственном техническом университете | Многослойный материал для покрытия |
EP1736565A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-27 | Seco Tools Ab | Composite coatings for finishing of hardened steels |
US20060292399A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Seco Tools Ab | Composite coating for finishing of hardened steels |
US20110123829A1 (en) * | 2005-06-22 | 2011-05-26 | Seco Tools Ab | Composite coating for finishing of hardened steels |
RU2465098C2 (ru) * | 2007-02-19 | 2012-10-27 | Ти Ди Уай Индастриз, Инк. | Твердосплавная режущая вставка |
RU2478138C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-03-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойного износостойкого покрытия для режущего инструмента |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616720C1 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-04-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2620531C2 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-05-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013132571A (ru) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2553773C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538056C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622532C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548852C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545972C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538059C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2620532C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622540C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622533C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2557864C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558313C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548859C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548553C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2561612C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2532741C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616720C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616718C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622537C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2620530C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2585567C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2622543C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548863C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545958C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538055C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538060C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150713 |