Способ упрочнения режущего инструмента Советский патент 1992 года по МПК C23C18/48 B22F7/04 B23B27/00 

1

(21)4823114/02

(22) 03.05.90

(46) 30.09.92. Бюл. №36

(71)Производственное объединение по шестерням Минсктракторозапчасть

(72)В.А.Стрелюхин

(56) Авторское свидетельство СССР № 1533127, кл. В 23 В 27/14, 1988.

Верещака А.С. и Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1986, с.19.

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

(57) Сущность изобретения: на инструмент из быстрорежущей стали или твердых сплавов наносят методом катодно-ионной бомбардировки слой нитридов тугоплавких металлов IV-VI группы Периодической системы элементов, затем наносят слой хрома катодно-ионной бомбардировкой, а затем - слой хрома с включениями ультрадисперсных алмазов методом электрохимического осаждения.

Изобретение относится к области технологии нанесения износостойких покрытий и может быть использовано при изготовлении режущего инструмента.

Известен способ изготовления режущего инструмента, включающий нанесение на твердосплавную основу из парогазовой фазы покрытия из карбида титана нестехио- метрического состава по углероду, при этом дополнительно на карбидные слои осаждают катодно-ионной бомбардировкой слой титана толщиной 2 мкм и подвергают его окислению.

Известен способ упрочнения инструмента нанесением методом КИБ на инструментальную матрицу монослойных износостойких покрытий из нитридов (карбидов) титана, хрома и др. металлов IV-VI группы Периодической системы элементов.

Недостатком известного способа является невозможность полного удовлетворения всему комплексу требований, предъявляемых к покрытиям для режущего

инструмента при обработке труднообрабатываемых хрупких материалов, а также сложность технологического процесса последовательного получения покрытий из разных металлов при сочетании различных реакционных газов в одном цикле напыления.

Цель изобретения - повышение износостойкости инструмента.

Указанная цель достигается тем, что способ упрочнения режущего инструмента, включающий нанесение на инструмент из быстрорежущей стали или твердых сплавов катодно-ионной бомбардировкой слоя нитридов тугоплавких металлов IV-VI группы Периодической системы элементов, на слой нитридов тугоплавких металлов IV-VI групп наносят слой хрома катодно-ионной бомбардировкой, а затем - слой хрома с включениями ультрадисперсных алмазов электрохимическим осаждением.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявлявсл

с

XI

ON СЛ

ю

СП

сл

мый способ отличается тем, что на слой нитридов тугоплавких металлов IV-VI группы наносят слой хрома катодно-ионной бомбардировкой, а затем - слой хрома с включениями ультрадисперсных алмазов электрохимиче- ским осаждением.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На матрицу инструмента наносится первый слой, например, из нитрида титана. Слой нитрида титана наносится для увеличения твердости матрицы инструмента под кластерное покрытие. Толщина слоя нитрида титана 5-6 мкм. Время напыления на ус- тановке ННВ-6,6-И1 с двух титановых испарителей при токе 80 А и давлении азота Р (4-5) Па - 35 мин. Второй слой - слой хрома, толщина которого составляет 3-4 мкм. Этот слой выполняет функцию основы для нанесения третьего слоя - кластерного покрытия на основе ультрадисперсных алмазов (УДА), дополнительно выполняя роль мягкого слоя для предотвращения трещин на слое нитрида титана. Кроме того необходимость хромовой основы обусловлено тем, что при электрохимическом осаждении хрома при нанесении кластерного покрытия на нитрид титана не обеспечивается качественная адгезия. Кла- стерный слой наносится на линии электрохимического осаждения. Подготовительные и заключительные операции до и после нанесения алмазосодержащего покрытия соответствуют стандартным операциям, действующим в гальваническом производстве при нанесении хромовых покрытий. Основной процесс нанесения кластерного покрытия, содержащего УДА, производится при катодной плотности тока 40-60 А/дм2.

Толщина слоя кластерного покрытия 5-6 мкм.

В состав ванны входят: хромовый ангидрид, калий кремнефтористый, барий сернокислый, серная кислота и продукт УДА. Анодами в ванне служат цилиндрические стержни диаметром 50 мм из сплава свинца с 6% сурьмой. Обеспечиваемая скорость осаждения 1-2 мкм/мин.

По окончании операций промывки инструмента производится окончательная термообработка покрытия при 200°С в течение 2ч.

Использование предлагаемого способа нанесения износостойкого покрытия на инструмент из быстрорежущих сталей или твердых сплавов обеспечивает следующие преимущества: увеличение износостойкости инструмента за счет сочетания свойств кластерного покрытия на основе УДА в 1,5-2 раза по сравнению с чисто кластерным покрытием и в 2-3 раза по сравнению с покрытием из нитрида титана; возможность обработки различных металлов, сплавов, стекла, керамики - труднообрабатываемых инструментов с обычными покрытиями.

Формула изобретения

Способ упрочнения режущего инструмента, включающий нанесение на инструмент из быстрорежущей стали или твердых сплавов катодно-ионной бомбардировкой слоя нитридов тугоплавких металлов IV-VI группы Периодической системы элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, на слой нитридов тугоплавких металлов IV- VI группы наносят слой хрома катодно-ионной бомбардировкой, а затем - слой хрома с включениями ультрадисперсных алмазов электрохимическим осаждением.