×
20.01.2018
218.016.1d52

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

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 алюминия при их соотношении, мас.%: титан 83,5-89,5, алюминий 10,5-16,5. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, алюминия и циркония при их соотношении, мас.%: титан 73,0-81,0, алюминий 7,0-11,0, цирконий 12,0-16,0. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют из сплава титана и алюминия, второй - составным из титана и циркония 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.

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, алюминия и циркония TiAlZrN (Патент на изобретение RU 2548553 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 алюминия при их соотношении, мас. %: титан 83,5-89,5, алюминий 10,5-16,5, и верхнего - нитрида соединения титана, алюминия и циркония при их соотношении, мас. %: титан 73,0-81,0, алюминий 7,0-11,0, цирконий 12,0-16,0, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - составным из титана и циркония 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, наличия 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 катод, изготовленный из сплава титана и алюминия, второй составной катод, изготовленный из титана и циркония и расположенный противоположно первому, и третий катод, изготовленный из титана и расположенный между ними.

Камеру откачивают до давления 6,65⋅10-3 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 TiAlN толщиной 2,0 мкм. Верхний слой покрытия TiAlZrN 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 табл. 1 данных, стойкость пластин, с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу в 1,07-1,23 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 алюминия при их соотношении, мас.%: титан 83,5-89,5, алюминий 10,5-16,5, и верхнего - нитрида соединения титана, алюминия и циркония при их соотношении, мас.%: титан 73,0-81,0, алюминий 7,0-11,0, цирконий 12,0-16,0, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - составным из титана и циркония 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 101-110 из 172.
13.01.2017
№217.015.70ba

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу нанесения многослойного покрытия на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596529
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.70e1

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Наносят нижний слой из нитрида титана. Далее наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас.%: титан 53,3, цирконий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596531
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.710c

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу нанесения многослойного покрытия 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: 0002596527
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7145

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Наносят многослойное покрытие. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Далее наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и циркония при их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596522
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.71b5

Катод электродугового испарителя и способ его изготовления

Изобретение относится к области нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент или детали машин. Катод электродугового испарителя для нанесения износостойких покрытий на основе нитридов титана и алюминия, содержащий расходуемую часть из сплава титана и алюминия при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596533
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.71bc

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение может быть использовано для нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Нижний слой наносят из нитрида титана. Далее наносят промежуточный слой из карбонитрида титана. Затем наносят верхний слой из нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596528
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.71ea

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение может быть использовано для нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Нижний слой наносят из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас.%: титан 53,3, цирконий 46,7. Промежуточный слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596532
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.753e

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Наносят нижний слой из нитрида титана. Затем наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас.%: титан 76,0-82,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598712
Дата охранного документа: 27.09.2016
25.08.2017
№217.015.be14

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 титана. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616718
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be16

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 титана. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616713
Дата охранного документа: 18.04.2017
Показаны записи 101-110 из 166.
26.08.2017
№217.015.d84e

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к области металлургии, а именно 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 циркония. Затем наносят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622539
Дата охранного документа: 16.06.2017
26.08.2017
№217.015.d87f

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу нанесения износостойкого покрытия 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: 0002622527
Дата охранного документа: 16.06.2017
26.08.2017
№217.015.d881

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, при этом сначала наносят нижний слой из нитрида ниобия, затем верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622544
Дата охранного документа: 16.06.2017
26.08.2017
№217.015.d8a1

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к области металлургии, а именно 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 титана. Затем наносят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622526
Дата охранного документа: 16.06.2017
26.08.2017
№217.015.d8ad

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу получения многослойного покрытия для режущего инструмента. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида ниобия. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, алюминия и молибдена при их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622542
Дата охранного документа: 16.06.2017
20.11.2017
№217.015.ef93

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу получения многослойного покрытия на режущем инструменте 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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629131
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0d8

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят ионно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана и кремния при их соотношении, мас. %: титан 98,0-98,4,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638875
Дата охранного документа: 18.12.2017
29.12.2017
№217.015.f0f7

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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 и хрома при их соотношении, мас. %: титан 83,5-86,5, хром 13,5-16,5....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638874
Дата охранного документа: 18.12.2017
29.12.2017
№217.015.f34f

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят ионно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Затем наносят промежуточный слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637862
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f35f

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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. Далее наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и хрома...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637861
Дата охранного документа: 07.12.2017
+ добавить свой РИД