Нанесение износостойких покрытий

Антифрикционные и износостойкие покрытия, выбор оптимального метода упрочнения деталей и перспективы развития технологий упрочнения

Антифрикционные покрытия, материалы, применяемые для деталей машин (подшипники, втулки и др.), работающих при трении скольжения и обладающие в определённых условиях низким коэффициентом трения. Материалы покрытий отличаются низкой способностью к адгезии, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью и стабильностью свойств.

Износостойкое покрытие– слой материала(как правило, химического соединения тугоплавких металлов) на поверхности инструментальной основы, который отличается по своим кристаллохимическим, физико-механическим и теплофизическим свойствам от соответствующих свойств основы. Назначение ИП – повышение периода стойкости РИ путем увеличения микротвердости, коррозионной стойкости и термодинамической устойчивости поверхностного слоя, а также снижения фрикционного взаимодействия РИ и обрабатываемого материала.

Нанесение таких покрытий получило широкое распространение как у изготовителей инструмента, так и у его потребителей. Существует ряд способов: электроискровой (самый старый), плазменный, детона­ционный и др. Наиболее широко применяются газофазное осаждение (ГТ) и катодное напыление с ионной бомбардировкой (КИБ) некото­рых материалов на рабочие поверхности инструментов.

С помощью газофазного метода наносят пленку карбида титана, толщиной 3 – 10 мкм. Процесс протекает в специальных камерах, где из газовой фазы при температуре 1000 – 1100 °С на поверхности детали осаждается карбид титана. Высокая температура ограничива­ет область применения метода нанесением только покрытий на твер­дый сплав. Стойкость инструмента увеличивается в три раза, однако на 30 – 40 % понижается прочность основы.

Метод катодного напыления основан на нанесении тонких пленок карбидов, нитридов, окислов металлов IV – VI групп таблицы Менде­леева на поверхность изделия в вакууме (1,33*10⁷ – 1,33*10⁹ Па). Сущность процесса состоит в том, что под действием напряжения между анодом (изделием) и катодом (металлом-испарителем) ме­талл с катода испаряется, образуя ионное поле. Инструмент нагревается до температуры 300 – 600 °С. При прокачке через камеру азота или другого газа, содержащего азот, ионы испарившегося металла (титана, молибдена), взаимодействуя с ионами азота, образуют нит­риды и осаждаются на поверхность анода, создавая тонкую пленку толщиной 2 – 12 мкм. При наличии нескольких испарителей из различ­ных металлов можно чередовать их работу, нанося слои различных покрытий разной толщины и создавая таким образом многослойное покрытие, прочно сцепляющееся с основой и имеющее на поверхности материал с высокой абразивной стойкостью. Известны самые различные комбинации покрытий: TiC+ TiN, TiC + TiN + Аl₂О₃ и др. Число слоев может достигать 13 и более. Многослойные покрытия более эффективны в некоторых конкретных условиях применения. Поскольку температура процесса не очень высокая, метод приемлем для нанесения покрытий на инструменты из быстрорежущей стали, стойкость которых после однослойного покрытия нитридами титана повышается в 1,5 – 5,0 раз, в зависимости от вида инструмента, мате­риала обрабатываемой детали и режима резания.

По данным исследований износостойкость покрытий повышается почти в два раза после термомеханической обработки, заключающей­ся в механическом воздействии вращающейся металлической щетки на поверхностные слои пластины, подогретой до 300 – 500 °С.

Очень высокой эффективностью отличается алмазоподобное пле­ночное покрытие, наносимое при температуре 380 °С. Стойкость про­резных и отрезных фрез с таким покрытием повышается в 230 раз.

Дата добавления: 2017-01-14