Многослойный материал для покрытия

Многослойный материал для покрытия

Реферат

 

Многослойный материал для покрытия на режущем и штамповом инструменте, состоящий из внутреннего слоя на основе титана, толщиной 0,5 - 2 мкм, содержащего в мас.%: 0,08 - 0,26 вольфрама, 0,15 - 0,3 тантала, 0,08 - 0,26 рения, 0,08 - 0,11 ванадия, один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий по 0,15 - 0,4, и наружного слоя на основе нитрида титана, толщиной 0,5 - 10 мкм, содержащего в мас.%: 0,1 - 0,3 нитрида вольфрама, 0,2 - 0,4 нитрида тантала, 0,1 - 0,3 нитрида рения, 0,1 - 0,13 нитрида ниобия, один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий по 0,13 - 0,36.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к материалам на основе нитрида титана для покрытий на стальной и твердосплавный, режущий и металлодавящий инструмент.

Известны материалы на основе нитрида титана, наносимые на детали и инструмент путем осаждения из газовой фазы или методом генерации вещества катодным пятном вакуумной дуги (см. 1. Хомяк Б.С. Пути повышения стойкости холодновысадочного инструмента в качестве изготовляемых деталей. М. НИИмаш, 1980, с.49; 2. Дженоманова Л.Н. Прогрессивные методы нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент. Обзор. М. НИИмаш, 1979, с.48; 3. Григоров А. Н. Развитие ионно-вакуумных износостойких покрытий в автомобильной промышленности. Автомобильная промышленность. 1981, N 3, с.25 27).

Известные материалы на основе нитрида титана не обеспечивают необходимого их качества при работе режущего и металлодавящего инструмента.

Наиболее близким техническим решением, которое принято за прототип, является "Режущие пластины с износостойким покрытием" по патенту США N 4450205. Согласно патенту предлагаются режущие пластины из твердого сплава или быстрорежущей стали с износостойким 2-слойным покрытием, в котором внутренний слой толщиной 0,5 2 мкм выполнен из чистого титана, а наружный толщиной 0,5 10 мкм из нитрида титана.

Известные режущие пластины не обеспечивают адгезионной прочности покрытия при больших циклических нагрузках.

Для повышения прочности сцепления покрытия с подложкой внутренний слой дополнительно содержит мас. 0,08 0,26 вольфрама, 0,15 0,3 тантала, 0,08 0,26 рения, 0,08 0,1 ниобия, 0,24 0,4 ванадия, один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий по 0,15 0,4, а наружный слой дополнительно содержит мас. 0,1 0,3 нитрид вольфрама, 0,2 0,4 нитрид тантала, 0,1 0,3 нитрид рения, 0,1 0,13 нитрид ниобия, 0,3 0,6 нитрид ванадия, один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий по 0,13 0,36.

Техническое решение иллюстрируется следующими примерами: Пример 1. На рабочие поверхности пластинок из твердого сплава ВК6-ОМ проходных резцов, предназначенных для точения закаленной стали 40Х с HRC40 после полной финишной обработки наносят на установке "Булат" многослойный материал на основе титана толщиной 1,0 мкм и наружного рабочего слоя на основе нитрида титана толщиной 5,0 мкм, у которого внутренний слой дополнительно содержит мас. 0,15 вольфрама, 0,2 тантала, 0,15 рения, 0,09 ниобия, 0,3 ванадия, 0,25 рутения, а наружный слой дополнительно содержит мас. 0,18 нитрид вольфрама, 0,25 нитрид тантала, 0,20 нитрид рения, 0,11 нитрид ниобия, 0,35 нитрид ванадия, 0,2 рутения.

Для получения покрытий используют катод из титана, содержащий в своем составе в мас. вольфрама 0,2, тантала 0,25, рения 0,2, ниобия 0,11, ванадия 0,35, рутения 0,3.

Пример 2. На рабочие поверхности пробивных пуансонов из стали Р6М5 после полного изготовления наносят на установке "Булат" многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя толщиной 1,0 мкм из чистого титана и наружный рабочий слой на основе нитрида титана толщиной 5 мкм, у которого внутренний слой дополнительно содержит мас. 0,15 вольфрама, 0,2 тантала, 0,15 рения, 0,09 ниобия, 0,3 ванадия, 0,25 палладия, а наружный слой дополнительно содержит мас. 0,18 нитрид вольфрама, 0,25 нитрид тантала, 0,20 нитрид рения, 0,11 нитрид ниобия, 0,35 нитрид ванадия, 0,2 палладия.

Для получения многослойного материал используют катод из титана, содержащий в своем составе в мас. вольфрама 0,2, тантала 0,25, рения 0,2, ниобия 0,11, ванадия 0,35, палладия 0,3.

Пример 3. На рабочие поверхности пластинок из твердого сплава ВК3-М проходных резцов, предназначенных для точения закаленной стали У10А с HRC58 после полной финишной обработки наносят на установке "Булат" многослойный материал, состоящий из внутреннего слоя на основе титана толщиной 1,0 мкм и наружного рабочего слоя на основе нитрида титана толщиной 5,0 мкм, у которого внутренний слой дополнительно содержит мас. 0,15 вольфрама, 0,2 тантала, 0,15 рения, 0,09 ниобия, 0,3 ванадия, 0,25 рутения, 0,25 родия, 0,25 палладия, а наружный слой дополнительно содержит мас. 0,18 нитрид вольфрама, 0,25 нитрид тантала, 0,20 нитрид рения, 0,11 нитрид ниобия, 0,35 нитрид ванадия, 0,2 рутения, 0,2 родия, 0,2 палладия.

Для получения покрытий используют катод из титана, содержащий в своем составе в мас. вольфрама 0,2, тантала 0,25, рения 0,2, ниобия 0,11, ванадия 0,35, рутения 0,3, родия 0,3, палладия 0,3.

Контроль обработанной поверхности инструмента, приведенного в примерах, и который обрабатывался по способу-прототипу, показал, что при эксплуатации имеет место отслаивание покрытия.

Контроль обработанной поверхности инструмента, приведенного в примерах, и который обрабатывался по предложенному способу, показал, что при эксплуатации отслаивание покрытия отсутствует.

Применение предложенного изобретения позволяет повысить прочность адгезионного сцепления покрытия с подложкой.

Формула изобретения

Многослойный материал для покрытия преимущественно на режущем и штамповом инструменте, состоящий из внутреннего слоя на основе титана толщиной 0,5 2 мкм и наружного рабочего слоя на основе нитрида титана толщиной 0,5 10 мкм, отличающийся тем, что внутренний слой дополнительно содержит вольфрам, тантал, рений, ниобий, ванадий, один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий при следующем соотношении компонентов, мас.

Вольфрам 0,8 0,26 Тантал 0,15 0,3 Рений 0,08 0,26 Ниобий 0,08 0,11 Ванадий 0,24 0,4 Один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий по 0,15 0,4 Титан Остальное а наружный слой дополнительно содержит нитрид вольфрама, нитрид тантала, нитрид рения, нитрид ниобия, нитрид ванадия, один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрид вольфрама 0,1 0,3 Нитрид тантала 0,2 0,4 Нитрид рения 0,1 0,3 Нитрид ниобия 0,1 0,13 Нитрид ванадия 0,3 0,6 Один или несколько металлов из группы рутений, родий, палладий по 0,13 0,36 Нитрид титана Остальное