[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2022058C1 - Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium - Google Patents

Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium Download PDF

Info

Publication number
RU2022058C1
RU2022058C1 SU5054036A RU2022058C1 RU 2022058 C1 RU2022058 C1 RU 2022058C1 SU 5054036 A SU5054036 A SU 5054036A RU 2022058 C1 RU2022058 C1 RU 2022058C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
consumable material
coating
elements
ion
ion sputtering
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Н. Григорьев
Э.М. Волин
Original Assignee
Научно-производственное предприятие "Новатех"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное предприятие "Новатех" filed Critical Научно-производственное предприятие "Новатех"
Priority to SU5054036 priority Critical patent/RU2022058C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2022058C1 publication Critical patent/RU2022058C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: machining of metals. SUBSTANCE: complex-alloyed facing is applied on articles by ion-plasma method in reactive medium. In this case consumable material used in process is produced from alloy of elements of IV-VI groups of periodic chart. At least one of them has higher coefficient of ion sputtering. Negative potential changing from value corresponding to threshold of selective ion sputtering in complex of components of consumable material with minimal coefficient of ion sputtering is fed in process of application of facing of article. EFFECT: improved efficiency of application of wear-resistant facings. 6 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий и может быть использовано в металлообработке. The invention relates to the application of wear-resistant coatings and can be used in metalworking.

Известен способ нанесения сложнолегированного покрытия на изделия вакуумно-дуговым осаждением в реактивной среде путем дополнительного легирования основного соединения покрытия другими соединениями. Это достигается за счет использования одновременно работающих испарителей с катодами из различных материалов (например, Ti и Zr; Ti и Mo; Zr и Мо) (Вестник машиностроения, 1989, N 12, с, 43-44). A known method of applying a complex alloyed coating on products by vacuum-arc deposition in a reactive medium by additionally doping the main coating compound with other compounds. This is achieved through the use of simultaneously operating evaporators with cathodes of various materials (for example, Ti and Zr; Ti and Mo; Zr and Mo) (Vestnik Mashinostroeniya, 1989, N 12, p, 43-44).

Недостатком данного способа является техническая сложность легирования покрытия сравнительно небольшими количествами других соединений, а также слоистый характер получаемого покрытия. The disadvantage of this method is the technical complexity of alloying the coating with relatively small amounts of other compounds, as well as the layered nature of the resulting coating.

Известен способ нанесения покрытий при использовании расходуемого материала (мишеней) из сплава компонентов, соответствующих металлическим составляющим соединений, входящих в покрытие [1]. A known method of coating using a consumable material (targets) from an alloy of components corresponding to the metal components of the compounds included in the coating [1].

Недостатком данного способа является то, что содержание в покрытии соединений некоторых элементов, например Al и Cr, существенно влияет на работоспособность покрытия в зависимости от условий эксплуатации инструмента, а данный способ не позволяет обеспечить регламентированное процентное содержание указанных элементов в слое покрытия в процессе его нанесения. The disadvantage of this method is that the content in the coating of compounds of certain elements, for example Al and Cr, significantly affects the performance of the coating depending on the operating conditions of the tool, and this method does not allow for a regulated percentage of these elements in the coating layer during its application.

Известен способ нанесения сложнолегированного покрытия на изделия ионно-плазменным методом в реактивной среде с использованием расходуемого материала (мишени) из сплава одного из элементов IV-VI группы Периодической системы с одним элементом с более высоким коэффициентом ионного распыления, а именно с Al и подачей на изделие отрицательного потенциала в процессе нанесения покрытия в заданном диапазоне [2]. There is a method of applying a complex-alloyed coating on products by the ion-plasma method in a reactive medium using a consumable material (target) from an alloy of one of the elements of group IV-VI of the Periodic system with one element with a higher ion sputtering coefficient, namely, Al and feeding to the product negative potential in the process of coating in a given range [2].

Недостатком этого способа также являются ограниченные возможности в регулировании состава покрытия по содержанию второго компонента, например Al, его неоднородное содержание по толщине покрытия вследствие изменения относительной скорости распыления компонентов сплава мишени в процессе нанесения покрытия. The disadvantage of this method is also the limited ability to control the composition of the coating according to the content of the second component, for example, Al, its inhomogeneous content over the thickness of the coating due to a change in the relative sputtering rate of the components of the target alloy during coating.

Целью изобретения является упрощение технологии нанесения покрытий сложнолегированного состава расширенной гаммы по содержанию компонентов в однослойных и многослойных системах. The aim of the invention is to simplify the technology of coating complex-alloyed composition of the expanded gamut by the content of components in single-layer and multi-layer systems.

Цель достигается тем, что в известном способе нанесения сложнолегированного покрытия ионно-плазменным методом в реактивной среде с использованием расходуемого материала из сплава элементов IV-VI групп Периодической системы по меньшей мере с одним элементом с более высоким коэффициентом ионного распыления и подачей на изделие отрицательного потенциала, отрицательный потенциал в процессе нанесения покрытия изменяют от величины, соответствующей порогу избирательного ионного распыления в покрытии компонентов расходуемого материала, до величины, соответствующей энергии инверсии компонента расходуемого материала с минимальным коэффициентом ионного распыления. The goal is achieved in that in the known method of applying a complex-alloyed coating by the ion-plasma method in a reactive medium using consumable material from an alloy of elements of groups IV-VI of the Periodic system with at least one element with a higher ion sputtering coefficient and supplying a negative potential to the product, the negative potential during the coating process varies from a value corresponding to the threshold of selective ion sputtering in the coating of components of the consumable material, to the value corresponding to the inversion energy of the component of the consumable material with a minimum ion sputtering coefficient.

В качестве элементов с более высоким коэффициентом распыления целесообразно использовать Al и/или Cr. It is advisable to use Al and / or Cr as elements with a higher atomization coefficient.

В качестве расходуемого материала разумно использовать сплав, в состав которого входят по меньшей мере два элемента IV-VI групп Периодической системы. It is reasonable to use an alloy as a consumable material, which includes at least two elements of groups IV-VI of the Periodic System.

Расходуемым материалом может быть холодный катод вакуумно-дугового разряда. The consumable may be a cold cathode of a vacuum arc discharge.

В качестве расходуемого материала можно использовать сплавы систем Ti-Cr, Nb-Cr, Zr-Cr, Ti-Nb-Al, Ti-Nb-Al-Cr, Ti-Nb-Cr, Ti-Al-Cr, Ti-Mo-Al, Ti-Mo-Cr. Alloys of the systems Ti-Cr, Nb-Cr, Zr-Cr, Ti-Nb-Al, Ti-Nb-Al-Cr, Ti-Nb-Cr, Ti-Al-Cr, Ti-Mo- can be used as a consumable material Al, Ti-Mo-Cr.

Отрицательный потенциал на изделиях изменяют ступенчато с шагом, обеспечивающим заданную разницу между процентным содержанием Cr и/или Al в расходуемом материале и процентным содержанием упомянутых элементов в покрытии или его отдельных слоях. The negative potential on the products is changed stepwise with a step providing a predetermined difference between the percentage of Cr and / or Al in the consumable and the percentage of these elements in the coating or its individual layers.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Нанесение сложнолегированного покрытия на изделия осуществляют ионно-плазменным методом в реактивной среде, при этом используют расходуемый материал из сплава элементов IV-VI групп Периодической системы с по меньшей мере одним элементом с более высоким коэффициентом ионного распыления. В процессе нанесения покрытия на изделие подают отрицательный потенциал, который в процессе нанесения покрытия изменяют от величины, соответствующей порогу избирательного ионного распыления компонентов расходуемого материала, которые будут составлять покрытие этого изделия, до величины, соответствующей энергии инверсии компонента расходуемого материала с минимальным коэффициентом ионного распыления. Данный способ обеспечивает получение покрытия или его слоев с различным содержанием компонентов при использовании одного и то же расходуемого материала, что упрощает технологический процесс и удешевляет технологию. The proposed method is as follows. The application of complex alloyed coatings on the products is carried out by the ion-plasma method in a reactive medium, using consumable material from an alloy of elements of groups IV-VI of the Periodic System with at least one element with a higher ion sputtering coefficient. During the coating process, a negative potential is applied to the product, which during the coating process is changed from a value corresponding to the threshold of selective ion sputtering of the components of the consumable material that will make up the coating of this product to a value corresponding to the inversion energy of the component of the consumable material with a minimum ion sputtering coefficient. This method provides a coating or its layers with different content of components when using the same consumable material, which simplifies the process and reduces the cost of technology.

Наиболее оптимально использовать в качестве элементов с более высоким коэффициентом ионного распыления Al и/или Cr. Это обеспечивает получение покрытий, в которых путем регулирования содержания Al и/или Cr достигаются различные характеристики по износостойкости, жаростойкости, чувствительности к ударно-прерывистому воздействию. It is most optimal to use Al and / or Cr as elements with a higher ion sputtering coefficient. This provides coatings in which by controlling the content of Al and / or Cr various characteristics are achieved in terms of wear resistance, heat resistance, and sensitivity to shock-discontinuous effects.

Использование в качестве расходуемого материала интегрально-холодного катода вакуумно-дугового разряда дает возможность сохранить в потоке осаждаемого материала содержание элементов, соответствующее его содержанию в расходуемом материале, и управлять составом только изменением потенциала смещения на подложке (изделии). The use of an integrated cold cathode of a vacuum arc discharge as a consumable material makes it possible to preserve the element content corresponding to its content in the consumable material in the flow of the deposited material and to control the composition only by changing the bias potential on the substrate (product).

Наиболее оптимально в качестве расходуемого материала использовать сплавы систем Ti-Cr, Nb-Cr, Zr-Cr, Ti-Nb-Al, Ti-Nb-Al-Cr, Ti-Nb-Cr, Ti-Al-Cr, Ti-Mo-Al, Ti-Mo-Cr, так как это дает возможность с наибольшим эффектом использовать предлагаемое техническое решение при нанесении высокоизносостойких покрытий широкой номенклатуры. It is most optimal to use alloys of the systems Ti-Cr, Nb-Cr, Zr-Cr, Ti-Nb-Al, Ti-Nb-Al-Cr, Ti-Nb-Cr, Ti-Al-Cr, Ti-Mo as the consumable material -Al, Ti-Mo-Cr, since this makes it possible to use the proposed technical solution with the greatest effect when applying highly wear-resistant coatings of a wide range.

Если в процессе нанесения покрытия изменять отрицательный потенциал на изделиях ступенчато с шагом, обеспечивающим заданную разницу между процентным содержанием Cr и/или Al в расходуемом материале, и процентным содержанием этих элементов в покрытии или его отдельных слоях, то можно получить многослойное покрытие, слои которого существенно различаются по составу, причем могут быть практически нанесены слои двух-трехкомпонентные при использовании трехкомпонентного расходуемого материала. If, during the coating process, the negative potential on the products is changed stepwise with a step providing a predetermined difference between the percentage of Cr and / or Al in the consumable material and the percentage of these elements in the coating or its individual layers, we can obtain a multilayer coating, the layers of which are substantially differ in composition, and layers of two-three-component can be practically applied when using a three-component consumable material.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

В ионно-плазменной установке ННВ-6.6-И1 производили осаждение сложнолегированных прикрытий с использованием катодов следующих составов, мас.%: Nb-40Ti-7Al, Ti-30Cr. Покрытия осаждали на твердосплавные режущие пластины ВК8. Процесс вели в атмосфере азота при давлении (2-3)˙10-3 мм рт.ст. Ток дуги составлял 70-75А, длительность процесса - 45 мин. Процесс начинали при отрицательном потенциале на подложке 1 кВ для ее предварительного нагрева до 800оС и ионной очистки, после чего устанавливали потенциал смещения в пределах от 50 до 600В с целью получения покрытий различного состава в соответствии с предлагаемым техническим решением. Полученные покрытия анализировали методом рентгеномикроспектрального анализа на содержание элементов. Часть пластин с различными покрытиями использовали при обработке резанием для оценки износостойкости характеристик полученных покрытий.In the NNV-6.6-I1 ion-plasma installation, complex-doped coverings were deposited using cathodes of the following compositions, wt.%: Nb-40Ti-7Al, Ti-30Cr. The coatings were deposited on carbide cutting inserts VK8. The process was conducted in a nitrogen atmosphere at a pressure of (2-3) ˙10 -3 mm Hg. The arc current was 70-75A, the duration of the process was 45 minutes. The process begins at a negative potential on the substrate 1 kV to preheat it to 800 ° C, and ion cleaning, after which the bias potential was set in the range of 50 to 600V to produce coatings of various compositions in accordance with the proposed technical solution. The resulting coatings were analyzed by x-ray microspectral analysis for the content of elements. Some of the plates with various coatings were used during cutting to assess the wear resistance of the characteristics of the resulting coatings.

Проводили испытание точением и фрезерованием жаропрочного никелевого сплава ЭП 41 при скорости резания 14 м/мин, глубине - 1,0 мм, подаче 0,3 мм/об с использованием СОЖ. The test was carried out by turning and milling the heat-resistant nickel alloy EP 41 at a cutting speed of 14 m / min, a depth of 1.0 mm, a feed of 0.3 mm / rev using coolant.

В таблице представлены результаты анализа состава покрытий в зависимости от потенциала смещения на подложке и результаты стойкостных испытаний части твердосплавных пластин. The table shows the results of the analysis of the composition of the coatings, depending on the displacement potential on the substrate, and the results of resistance tests of some carbide plates.

Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что в зависимости от потенциала смещения могут быть получены различные по составу покрытия, которые в зависимости от условий эксплуатации могут проявлять различные эксплуатационные характеристики. The data presented in the table indicate that, depending on the bias potential, coatings of various compositions can be obtained, which, depending on operating conditions, can exhibit different operational characteristics.

Claims (6)

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ СЛОЖНОЛЕГИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДОМ В РЕАКТИВНОЙ СРЕДЕ с использованием расходуемого материала из сплава элементов IY - YI групп Периодической системы по меньшей мере с одним элементом с более высоким коэффициентом ионного распыления и подачей на изделие отрицательного потенциала, отличающийся тем, что отрицательный потенциал в процессе нанесения покрытия изменяют от величины, соответствующей порогу избирательного ионного распыления в покрытии компонентов расходуемого материала, до величины, соответствующей энергии инверсии компонента расходуемого материала с минимальным коэффициентом ионного распыления. 1. METHOD FOR APPLYING A COMPLEXLY DOPED COATING ON PRODUCTS BY THE ION-PLASMA METHOD IN A REACTIVE MEDIA using consumable material from an alloy of elements of the IY-YI groups of the Periodic System with at least one element with a higher ion sputtering coefficient and supplying a negative potential to the product, characterized in that the negative potential during the coating process varies from a value corresponding to the threshold of selective ion sputtering in the coating of components of the consumable material, to reasons corresponding to the inversion energy of the component of the consumable material with a minimum ion sputtering coefficient. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве элементов с более высоким коэффициентом распыления используют Al и/или Cr. 2. The method according to claim 1, characterized in that Al and / or Cr are used as elements with a higher atomization coefficient. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве расходуемого материала используют сплав, в состав которого входят по меньшей мере два элемента IY - YI групп Периодической системы. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the alloy used is a consumable material, which consists of at least two elements IY - YI of the Periodic Table. 4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что расходуемым материалом является холодный катод вакуумно-дугового разряда. 4. The method according to PP. 1 to 3, characterized in that the consumable material is a cold cathode of a vacuum-arc discharge. 5. Способ по пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что в качестве расходуемого материала преимущественно используют сплавы элементов систем Ti-Cr, Nb-Cr, Zr-Cr, Ti-Nb-Al, Ti-Nb-Al-Cr, Ti-Nb-Cr, Ti-Al-Cr, Ti-Mo-Al, Ti-Mo-Cr. 5. The method according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the alloys of elements of the systems Ti-Cr, Nb-Cr, Zr-Cr, Ti-Nb-Al, Ti-Nb-Al-Cr are mainly used as a consumable material , Ti-Nb-Cr, Ti-Al-Cr, Ti-Mo-Al, Ti-Mo-Cr. 6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что отрицательный потенциал на изделиях изменяют ступенчато с шагом, обеспечивающим заданную разницу между ступенчато процентным содержанием Cr и/или Al в расходуемом материале и процентным содержанием упомянутых элементов в покрытии или его отдельных слоях. 6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the negative potential on the products is changed stepwise with a step providing a predetermined difference between the stepwise percentage of Cr and / or Al in the consumable material and the percentage of the mentioned elements in the coating or its individual layers.
SU5054036 1992-07-09 1992-07-09 Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium RU2022058C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5054036 RU2022058C1 (en) 1992-07-09 1992-07-09 Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5054036 RU2022058C1 (en) 1992-07-09 1992-07-09 Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2022058C1 true RU2022058C1 (en) 1994-10-30

Family

ID=21609197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5054036 RU2022058C1 (en) 1992-07-09 1992-07-09 Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2022058C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662516C1 (en) * 2017-07-21 2018-07-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" METHOD FOR PRODUCING A WEAR-RESISTANT GRADIENT COATING OF THE Ti-Al SYSTEM ON A STEEL PART IN VACUUM

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. "Metall", N 43, 10, октябрь, 1989, с.251-253. *
2. Патент ФРГ N 3611492, кл. C 23C 14/34, 1987. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662516C1 (en) * 2017-07-21 2018-07-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" METHOD FOR PRODUCING A WEAR-RESISTANT GRADIENT COATING OF THE Ti-Al SYSTEM ON A STEEL PART IN VACUUM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3825803B2 (en) Molybdenum sulfide adhesion method
US4450205A (en) Surface-coated blade member of super hard alloy for cutting tools and process for producing same
US4401719A (en) Highly hard material coated articles
US8702912B2 (en) Coating process, workpiece or tool and its use
US20090252973A1 (en) Coated body
US20020136933A1 (en) Method for manufacturing a workpiece with wear-protective coating
EP0513662A1 (en) Work piece coated with a hard layer and process for coating with the layer
US10619236B2 (en) Solid-carbide end milling cutter having a TiAlN—ZrN coating
RU2012113242A (en) METHOD FOR PRELIMINARY PROCESSING OF SUBSTRATES FOR METHOD OF APPLICATION OF COATING BY DEPOSITION OF VAPORS
US4728579A (en) Wear resistant, coated, metal carbide body and a method for its production
US5266389A (en) Surface-coated hard material for cutting tools or wear resistance tools
US8871362B2 (en) Tool with multi-layered metal oxide coating
JPH08118106A (en) Cutting tool coated with hard layer
SE520716C2 (en) A process for manufacturing a cutting tool coated with alumina
RU2096518C1 (en) Layered composite coating on cutting and stamping tools
JP3572728B2 (en) Hard layer coated cutting tool
RU2022058C1 (en) Process of application of complex-alloyed facing on articles by ion-plasma method in reactive medium
JP5035979B2 (en) Surface-coated cutting tool that exhibits high wear resistance with a hard coating layer in high-speed milling and a method for producing the same
JPH10317123A (en) Crystalline oriented hard coated member
KR100305885B1 (en) Coating alloy for a cutting tool/an abrasion resistance tool
KR100622912B1 (en) A TiAlN-based multi-layer with antiwear and antishock coated to cutting tool
JPH0222453A (en) Surface-treated tungsten carbide-base sintered hard alloy for cutting tool
JPH0919806A (en) Cutting tool covered with hard layer
JPS6256231B2 (en)
JPH0588307B2 (en)