×
19.01.2018
218.016.04fc

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Затем наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и хрома при их соотношении, мас.%: титан 82,75-87,25, хром 12,75-17,25. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, хрома и кремния при их соотношении, мас.%: титан 87,1-90,5, хром 8,5-11,5, кремний 1,0-1,4. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют составным из титана и хрома, второй - из сплава титана и кремния и располагают противоположно первому, а третий изготавливают из титана и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием третьего катода, промежуточный слой - с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием всех трех катодов. Повышается работоспособность режущего инструмента. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

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 наносят износостойкое ионно-плазменное покрытие из нитрида титана (TiN) (см. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 2008. - 311 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 соединения титана, хрома и ниобия TiCrNbN (Патент на изобретение RU 2558313 С2), 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 и промежуточном слоях 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 многослойное ионно-плазменное покрытие, состоящее из нижнего слоя нитрида титана, промежуточного - нитрида соединения титана и хрома при их соотношении, мас. %: титан 82,75-87,25, хром 12,75-17,25, и верхнего - нитрида соединения титана, хрома и кремния при их соотношении, мас. %: титан 87,1-90,5, хром 8,5-11,5, кремний 1,0-1,4, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из сплава титана и кремния и располагают противоположно первому, а третий изготавливают из титана и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием третьего катода, промежуточный слой - с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием всех трех катодов.

Такая структура покрытия позволяет получить высокую прочность сцепления с основой из-за наличия в покрытии нижнего слоя нитрида титана, обладающего высокой адгезией с инструментальной основой. Промежуточный и верхний слои обладают высокой твердостью из-за дополнительного легирования материала слоя, наличию в 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 многослойное 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 составной катод, изготовленный из титана и хрома, второй катод, изготовленный из сплава титана и кремния и расположенный противоположно первому, и третий катод, изготовленный из титана и расположенный между ними.

Камеру откачивают до давления 6,65⋅103 Па, включают поворотное устройство, подают на него отрицательное напряжение 1,1 кВ, включают третий катод и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 580-620°С. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 220 В, токе дуги 110 А, токе катушек 0,3 А, подаче реакционного газа - азота и включенном третьем катоде осаждают нижний слой покрытия TiN толщиной 2,0 мкм. Далее при отрицательном напряжении 250 В, токе дуги 120 А, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа азота и включенных первом и третьем катодах осаждают промежуточный слой покрытия TiCrN толщиной 2,0 мкм. Верхний слой покрытия TiCrSiN толщиной 2,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 250 В, токе дуги 120 А, токе катушек 0,3 А, включенных трех 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=180 м/мин, подача S=0,15 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 табл. 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 1,16-1,28 раза.

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, отличающийся тем, что наносят многослойное ионно-плазменное покрытие, состоящее из нижнего слоя нитрида титана, промежуточного - нитрида соединения титана и хрома при их соотношении, мас.%: титан 82,75-87,25, хром 12,75-17,25, и верхнего - нитрида соединения титана, хрома и кремния при их соотношении, мас.%: титан 87,1-90,5, хром 8,5-11,5, кремний 1,0-1,4, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из сплава титана и кремния и располагают противоположно первому, а третий изготавливают из титана и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием третьего катода, промежуточный слой - с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием всех трех катодов.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 172.
20.08.2013
№216.012.6095

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения 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 молибдена при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490357
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6096

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения 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, циркония и ниобия при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490358
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6097

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения 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, молибдена и хрома при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490359
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6098

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, хрома и циркония при их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490360
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6099

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, циркония и хрома при их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490361
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.609a

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения вакуумно-плазменным методом износостойких многослойных покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас.%: титан 84,0-90,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490362
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.609b

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения вакуумно-плазменным методом износостойких многослойных покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их соотношении, мас.%: титан 86,5-92,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490363
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.609c

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения вакуумно-плазменным методом износостойких многослойных покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, алюминия и молибдена при их соотношении, мас.%: титан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490364
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.609d

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения вакуумно-плазменным методом многослойных износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, кремния и циркония при их соотношении, мас.%: титан 83,0-87,4,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490365
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.609e

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Вакуумно-плазменным методом наносят многослойное покрытие. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490366
Дата охранного документа: 20.08.2013
Показаны записи 1-10 из 166.
10.11.2014
№216.013.04c6

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, молибдена и железа при их содержании в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532620
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.04c8

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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, ниобия и молибдена при их содержании в мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532622
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.04d2

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, кремния, алюминия, молибдена и железа при их содержании, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532632
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.053f

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к области нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532741
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.19e3

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к области нанесения 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, ниобия и молибдена при их содержании,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538055
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.19e4

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида ниобия. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538056
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.19e5

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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, ниобия и молибдена при их содержании, в мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538057
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.19e6

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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 циркония. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538058
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.19e7

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538059
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.19e8

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения 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, ниобия и молибдена при их содержании, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538060
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД