RU2545955C2 - Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента - Google Patents
Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545955C2 RU2545955C2 RU2013134893/02A RU2013134893A RU2545955C2 RU 2545955 C2 RU2545955 C2 RU 2545955C2 RU 2013134893/02 A RU2013134893/02 A RU 2013134893/02A RU 2013134893 A RU2013134893 A RU 2013134893A RU 2545955 C2 RU2545955 C2 RU 2545955C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- cathode
- chromium
- silicon
- 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 соединения титана, кремния и хрома при их соотношении, мас.%: титан 87,1-90,5, кремний 1,0-1,4, хром 8,5-11,5. Затем наносят верхний слой из нитрида титана. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют из сплава титана и кремния, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода. 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 и циркония TiZrN и верхнего слоя нитрида титана TiN, раскрытый в описании к свидетельству на полезную модель RU 27099 U1, 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 недостаточными твердостью и остаточными сжимающими напряжениями, 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. В двухслойном покрытии нижний слой должен обладать хорошей адгезией к инструментальной основе, высокими сжимающими напряжениями, что должно препятствовать образованию и развитию трещин в покрытии. Кроме того, создание микрослоистости 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 соединения титана, кремния и хрома при их соотношении, мас.%: титан 87,1-90,5, кремний 1,0-1,4, хром 8,5-11,5 и верхний слой из нитрида титана, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и кремния, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода.
Такая структура покрытия позволяет получить более высокую твердость нижнего слоя покрытия. При этом нижний слой обладает высокими трещиностойкостью и уровнем сжимающих напряжений 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. 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 4,7×12×12 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 из сплава титана и кремния, второй - из титана, и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома 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 второй 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 первый и третий катоды и осаждают нижний слой покрытия TiSiCrN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия TiN толщиной 3,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и включенном втором катоде 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.
Остаточные напряжения в покрытии определяли на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-ЗМ» с использованием фильтрованного CuKα-излучения.
Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Испытывали твердосплавные пластины марки МК8, обработанные по известному и предлагаемому способам. Режимы резания были следующими: скорость резания V=247 м/мин, подача S=0,4 мм/зуб., глубина резания t=1,5 мм, ширина фрезерования В=20 мм. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности hЗ=0,4 мм.
В табл.1 приведены результаты испытаний РИ с полученными покрытиями.
Как видно из приведенных в табл.1 данных, стойкость пластин, с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу, в 1,20-1,36 раза.
Claims (1)
- Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида соединения титана, кремния и хрома при их соотношении, мас.%: титан 87,1-90,5, кремний 1,0-1,4, хром 8,5-11,5 и верхний слой из нитрида ниобия, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и кремния, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134893/02A RU2545955C2 (ru) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134893/02A RU2545955C2 (ru) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013134893A RU2013134893A (ru) | 2015-01-27 |
RU2545955C2 true RU2545955C2 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53281340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013134893/02A RU2545955C2 (ru) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545955C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638875C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2017-12-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2639192C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2017-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2644983C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-02-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2687614C1 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2687615C1 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2809061C1 (ru) * | 2023-10-11 | 2023-12-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1400609B1 (en) * | 2002-09-04 | 2006-11-29 | Seco Tools Ab | Precipitation hardened wear resistant coating |
EP1736565A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-27 | Seco Tools Ab | Composite coatings for finishing of hardened steels |
RU2306365C1 (ru) * | 2006-06-06 | 2007-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2311490C1 (ru) * | 2006-06-06 | 2007-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2327809C1 (ru) * | 2006-11-14 | 2008-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2330112C1 (ru) * | 2006-10-06 | 2008-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
EP1877595B1 (en) * | 2005-04-29 | 2013-04-10 | Seco Tools AB | Cutting tool insert, solid end mill or drill coated with wear resistant layer. |
-
2013
- 2013-07-23 RU RU2013134893/02A patent/RU2545955C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1400609B1 (en) * | 2002-09-04 | 2006-11-29 | Seco Tools Ab | Precipitation hardened wear resistant coating |
EP1877595B1 (en) * | 2005-04-29 | 2013-04-10 | Seco Tools AB | Cutting tool insert, solid end mill or drill coated with wear resistant layer. |
EP1736565A1 (en) * | 2005-06-22 | 2006-12-27 | Seco Tools Ab | Composite coatings for finishing of hardened steels |
RU2306365C1 (ru) * | 2006-06-06 | 2007-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2311490C1 (ru) * | 2006-06-06 | 2007-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2330112C1 (ru) * | 2006-10-06 | 2008-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2327809C1 (ru) * | 2006-11-14 | 2008-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638875C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2017-12-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2639192C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2017-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2644983C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-02-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2687614C1 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2687615C1 (ru) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
RU2809061C1 (ru) * | 2023-10-11 | 2023-12-06 | 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 |
---|---|
RU2013134893A (ru) | 2015-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2545885C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545955C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548852C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558310C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548854C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2545972C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2553772C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2553765C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2553766C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2620532C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548859C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2585564C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548856C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2561612C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2553771C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2566220C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558312C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2554268C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2616718C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558309C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538060C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2538055C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2548864C2 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2566221C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
RU2558307C2 (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: 20150724 |