ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упрочнение ионно-плазменной обработкой из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " Технологический процесс протекает в вакуумных камерах, в которых металл, используемый для формирования покрытия, превращается в газ, ионизированный пар и плазму, а затем в атмосфере реакционного или нейтрального газа оседает на упрочненную поверхность в виде конденсата. Покрытие может быть получено способами термического испарения, катодного или ионно-плазменного распыления или с помощью бомбардировки поверхности потоками осаждаемого вещества. В зависимости от среды реакционного газа (азота или углеводорода) формируется или нитридное, или карбидное покрытие [23]. [c.367] Высокая и регулируемая в широких пределах энергия наносимых частиц при ВИПТ позволяет получать покрытия из различных материалов с высокой адгезией к основе, а также управлять структурными процессами и свойствами этих покрытий путем управления потоком энергии. В настоящее время существует несколько разновидностей ВИПТ. [c.367] Ионное (катодное) распыление (в простейшем случае) основано на системе, состоящей из двух электродов, расположенных в вакуумной камере. После вакуумирования рабочей камеры и заполнения ее аргоном (до давления 1...0,2 МПа) на электрод с деталью подают отрицательный потенциал и, используя бомбардировку ионами, очищают ее. Затем отрицательный потенциал подают на мишень, в результате чего происходит ее распыление. Эжектируясь сквозь плазму разряда, распыляемые частицы осаждаются на детали, формируя покрытие. Используя, как отмечалось, вместо вакуума какой-либо реакционный газ, можно получить требуемый структурнофазовый состав покрытия (оксиды, нитриды, карбиды и пр.). [c.367] Ионно-термический способ имеет более высокую скорость нанесения покрытий (при сохранении высокой адгезии покрытий). Испаряемый различными методами материал ионизируется в плаз.ме разряда, осуществляемого в среде инертного газа, и, ускоряясь, направляется к деталям, обладающим отрицательным потенциалом. Как показывает опыт, наилучшие результаты получаются при использовании для испарения металла различных лучевых методов нагрева (электронно-лучевого или лазерного). Этот способ позволяет получать эффективные износостойкие покрытия (главным образом, на твердосплавных пластинках для неперетачиваемого инструмента). [c.367] Разработка различных систем испарения металла с горячим и холодным катодом была продиктована стремлением повысить энергетический уровень наносимого материала. [c.367] Яри использовании горячего катода мощный несфокусированный электронный поток, идущий от кольцевого катода, при нагреве устремляется на распыляемый металл, к которому приложен положительный потенциал, и расплавляет его. Затем осуществляется разряд в парах наносимого материала. Повышение адгезии покрытия к подложке достигается путем приложения к детали отрицательного потенциала, который ускоряет ионизированную часть парового потока по направлению к детали. [c.367] Разнообразие свойств покрытий может быть достигнуто за счет применения различных реакционных газов, обусловливающих формирование в покрытиях нитридов, карбидов и пр. Указанная технология в нашей стране нашла применение при упрочнении инструмента. [c.367] В основе технологии нанесения покрытий из плазмы электродугового разряда с холодным катодом лежат процессы испарения генерируемого материала катодным пятном. [c.367] Энергия генерируемых в плазме ионов достигает нескольких десятков электрон-вольт и зависит от материала катода. С помощью дополнительного ускоряющего потенциала, прикладываемого к деталям, можно повысить уровень энергии еще значительнее. Следует отметить, что фактором, офаничивающим энергию, с которой ионы бомбардируют подложку, является уровень допустимого нафева детали. Высокие локальные температуры и давления, возникающие на подложке при ионной бомбардировке, позволяют-, в частности, при распылении фафита получать твердые алмазоподобные покрытия. [c.368] Технология КИБ является, пожалуй, наиболее распространенной из всего класса ВИПТ. Нанесенные на поверхность металлорежущего инструмента нитриды и карбиды способствуют существенному повышению их стойкости. [c.368] Для реализации ионного легирования требуется специализированное оборудование, в котором ионное насыщение может быть осуществлено, например, по схеме ионнокатодного распыления, когда в вакуумную систему подается легирующий материал в виде газообразного или летучего соединения. По этому принципу функционируют установки ионного азотирования. Скорость обработки по сравнению с обычной химико-термической обработкой возрастает в 2-5 раз. Применение ионного азотирования инструмента способствует повыщению его стойкости при обработке металлов резанием и давлением. Обработка в среде других легирующих газов, например метана, позволяет получить на твердом сплаве покрытия из карбида титана, что также увеличивает стойкость инструмента. [c.368] Способ нанесения покрытий с помощью плазменных ускорителей - один из последних. В отличие от электродуговых испарителей, плазменные ускорители обеспечивают формирование сфокусированных, практически полностью ионизированных и ускоренных плазменных потоков. [c.368] Анализируя свойства ионно-плазменных покрытий, прежде всего необходимо отметить, что для них характерна сравнительно небольшая толщина и, если покрытие создается в целях повышения износостойкости, то весьма высокая твердость. Наиболее часто для повышения стойкости режущего инструмента используется карбид титана Т1С, нитрид титана Т К, оксид алюминия А12О3. Большое значение придается толщине покрытий следует помнить, что слишком тонкое покрытие недостаточно хорошо сопротивляется изнашиванию, а излишняя толщина покрытия служит причиной его скалывания. [c.368] При осаждении на пластинки твердых сплавов слоя карбида титана из газообразной смеси бензола, хлорида титана, аргона и водорода (температура пластин 1030...1060 °С) наилучшие результаты по износостойкости достигаются при толщине слоя 4...8 мкм. [c.368] Для осаждения покрытий из газовой фазы при термическом испарении используются герметизированные камеры-печи и вакуумные установки с автоматизированным регулированием температуры. [c.369] Нитрид титана Т1Ы обладает меньшей химической активностью, чем карбид Т1С. Двойное покрытие успешно защищает инструмент от диффузионного изнашивания (TiN) и изнашивания по задней поверхности (Т1С). Использование покрытий из А Оз ( за счет низкой активности этого соединения) обеспечивает повышение стойкости режущего инструмента в 5 раз. [c.369] Хорошо известно направление, при котором прочность и износостойкость покрытий увеличиваются за счет создания в них слоев различного химического состава и физикомеханических свойств. [c.369] Многослойное покрытие из карбонит-ридов и карбидов титана при общей толщине слоя до 10 мкм может состоять из нескольких весьма тонких слоев наружный слой - из чрезвычайно износо- и диффузионно-стойкого кар-бонитрида титана под ним - несколько промежуточных слоев из карбонитридов титана различного состава нижние слои - из карбида титана, обеспечивающие прочное сцепление с основным сплавом. [c.369] Вернуться к основной статье