Нитридные покрытия

В работе рассмотрено влияние напыления способом КИВ тонкослойных нитридных покрытий на исходную шероховатость обработанной поверхности и способ определения модуля нормальной упругости этих покрытий. [c.242]

Наноструктурные карбидные, нитридные и боридные пленки (Т1С, Т1Н, ПВг, Т1(С, N), (Т1, А1)Н и др.) уже давно используются во многих странах в промышленном масштабе в качестве износостойких покрытий на металлообрабатывающем инструменте, что повышает рабочий ресурс последнего в несколько раз. Роль однослойного покрытия из карбонитрида титана и многослойного нитридного покрытия (Т1, А1, У)К/УК демонстрируют следующие данные (обрабатываемый материал — легированная сталь твердостью 38 НКС скорость резания 385 м/мин подача 0,2 мм за 1 оборот) рабочий ресурс резца без покрытия — 7 мин резца, покрытого Т1(С, N), — 53 мин резца, покрытого (Т1, А1, )1Ч/ ТЧ, — 141 мин. [c.154]

К заметному увеличению микротвердости карбонитридного покрытия приводит обработка высокоэнергетическими ионами поверхности материала основы перед нанесением покрытия. Так, предварительное легирование образцов армко-железа ионами В с энергией 12-10 Дж позволило получить карбо-нитридные покрытия с микротвердостью на 40% выше, чем у образцов, не прошедших предварительной ионной обработки. К аналогичным результатам повышения микротвердости приводит и легирование ионами Аг" с энергией 1-10 " Дж. Следует также отметить, что на общий эффект возрастания микротвердости существенно влияет время приводимой предварительно ионной очистки, оптимальное значение которого порядка 60 с. [c.150]

Большое значение имеет также избирательное образование определенных фаз в насыщаемой поверхности. Хотя возможные фазы и хорошо известны, что в общем, как упоминалось, облегчает своеобразное прогнозирование состава насыщенных слоев и выбор насыщающего агента, однако образование именно требуемых фаз делает часто решение таких задач нелегким. Если в системах металлов и неметаллов с углеродом, а также с азотом образуется ограниченное число существенно отличных по свойствам и поэтому легче поддающихся избирательному образованию фаз, то в случае насыщения бором, кремнием, алюминием, бериллием следует считаться с возможностью образования при насыщении большого числа фаз, также с существенно отличными свойствами, но близкими между собой по составам и условиям образования. Поэтому для термодиффузионных покрытий в традиционной химико-термической обработке и используют в первую очередь нанесение карбидных и нитридных покрытий. Однако и в этом случае превращения в поверхностных слоях настолько сложны, а представления о природе сложных карбидов и нитридов столь ограниченны, что исследования в этой области привлекают внимание специалистов по химико-термической обработке. Следует также учесть, что многие карбиды и нитриды обладают широкими областями гомогенности, в пределах которых происходит технически вполне ощутимое изменение свойств. [c.8]

Насыщение в газообразных азотсодержащих средах при высоких температурах является основным методом получения нитридных покрытий на тугоплавких переходных металлах. [c.152]

Некоторые физические и механические свойства боридных и нитридных покрытий исследованы в работе [394]. [c.354]

Скорость взаимодействия титана с азотом значительно ниже скорости реакции окисления кислородом. Нитрид титана обнаруживается при высоких температурах (>800° С). Однако пленка нитрида титана не является защитным покрытием, поскольку титан активно взаимодействует с кислородом при 1200° С. В процессе реакции нитридное покрытие разрушается с выделением азота и заменяется окисным [178]. [c.184]

Для получения карбидных покрытий в качестве активной (науглероживающей) составляющей газовой смеси обычно используются углеводороды, нитридных покрытий — азот, борид-ных или силицидных — галоидные соединения бора или кремния. Принципиально суммарные химические реакции образования осаждающихся в качестве покрытий тугоплавких соединений могут быть записаны следующим образом [c.38]

На примере ионно-плазменных вакуумных полифункциональных нитридных покрытий (толщиной 3-5 мкм) показано, что, изменяя давление реакционного газа в интервале 0,2-0,8 Па, можно в широких пределах варьировать такие основные поверхностные характеристики, как твердость, коэффициент трения, износостойкость, сохраняя при этом высокие объемные свойства материала основы. [c.121]

Увеличить адгезионную прочность, термостойкость и стойкость покрытия в окислительных средах можно следующим способом. На металлическую поверхность изделия наносят напылением порошковое покрытие, а затем подвергают эту поверхность азотированию любым из известных способов до образования нитридной прослойки. [c.269]

Так как порошковое покрытие пористое, то оно не препятствует диффузии атомов азота к поверхности защищаемого металла. Наоборот, за счет усиления адсорбционных и абсорбционных процессов ускоряется насыщение поверхности азотом и образование на ней нитридов тех элементов, которые входят в состав защищаемого металла (железа, хрома, вольфрама, титана, алюминия и др.). Поскольку нитриды имеют плотность меньшую, чем металлы (плотность оксидов 3—5 г/см , а плотность стали 7,8 г/см ), то при образовании нитриды заполняют микропоры порошкового покрытия, увеличивая тем самым сцепляемость по типу механического зацепления. Одновременно повышается термостойкость покрытия, так как образовавшиеся нитриды играют роль прослойки с коэффициентом термического расширения, близким к порошковым материалам на основе оксидов. Нитридная прослойка обеспечивает также коррозионную стойкость защищаемого металла. [c.269]

Широкое применение Ш-нитридов в качестве материалов полупроводниковой техники, электронной промышленности, химического приборостроения, для изготовления конструкционной керамики общего и специального назначения, в производстве твердых, износостойких материалов, абразивов, защитных покрытий и т. д. [1—4] обусловило развитие новых методов их получения (обзоры [3—18]), которые позволяют эффективно регулировать функциональные свойства нитридов путем направленной модификации их структурного и химического состояний. Синтезируемые при этом системы (в том числе в неравновесных условиях — например, в виде тонких пленок, покрытий, гетероструктур [12—14, 17,18]), включают большое число разнообразных дефектов, отличающих характеристики получаемого материала от свойств идеального кристалла. Очевидна роль дефектов в формировании эксплуатационных параметров многокомпонентных нитридных систем — керамик, композитов [2, 3, 9,16]. [c.34]

Высокая твердость и износостойкость электроискровых покрытий обусловлена присутствием оксидных и нитридных фаз в легированном слое. [c.175]

Ионная имплантация рабочих поверхностей режущего инструмента используется для упрочнения поверхности, как быстрорежущих сталей, так и твердых сплавов. В основе ионной имплантации (легирования) тонких приповерхностных слоев инструмента лежит облучение в вакууме пучком ионов газа или металла, ускоренных до энергии 10 ... 10 эВ, в результате чего происходит внедрение в поверхность ионов и атомов легирующего вещества (титана, хрома, азота и др.). Эффект упрочнения поверхности инструмента достигается как вследствие роста плотности дефектов кристаллического строения материала, закрепления этих дефектов атомами легирующих элементов, так и вследствие формирования дополнительного числа мелкодисперсных карбидных, нитридных и интерметаллических структур. Метод является универсальным по спектру легирующих примесей, обрабатываемых материалов и диапазону концентраций примеси в легированном слое инструментального материала. Кроме того, имплантируемый слой не изменяет размеров режущего инструмента и не может отслаиваться, в отличие от покрытий. Наиболее важными параметрами процесса ионной имплантации являются энергия внедрения (кэБ), доза облучения (ион/см ) и плотность тока (мкА/см ). [c.105]

Так называемое гомогенное (однородное) покрытие свинцом предохраняет от воздействия нитридных газов, а также солей и серной кислоты, однако не защищает от органических кислот. Свинцовое покрытие не должно смачиваться дождевой водой, так как свинец с последней образует вредное для человека соединение. [c.51]

Результаты исследования покрытий с использованием систем переходный металл—углерод—азот приведены в работе [202]. При карбидизации нитридов титана и циркония в течение 0,25—6 ч при температурах 1900—2480° С в сажевой засыпке с продувкой аргоном образовывались карбидные слои, имеющие четкую границу с основой, причем параметр решетки карбидного слоя и нитридной основы оставался постоянным во всей толщине. Поскольку нитриды и карбиды титана и циркония образуют непрерывные ряды твердых растворов, можно было ожидать, что при диффузии углерода в нитрид должно происходить обычное для растворов замещения плавное снижение концентрации диффундирующего элемента (углерода) от поверхности в глубь образца. Такая картина, возможно, и наблюдалась бы, как полагают авторы работы [202], в случае диффузионного отжига совместно карбидов и нитридов. При диффузии же углерода в нитрид происходят несколько иные процессы. Так как сумма атомов азота и углерода в решетке нитрида или карбонитрида не может превышать количества атомов металла, растворение углерода в нитридах стехиометрического состава практически не происходит. Атом углерода может проникнуть в решетку нитрида стехиометрического состава лишь тогда, когда из нее удалится атом азота. Если на нитриде уже образовался слой карбида или карбонитрида, процесс его дальнейшего роста определяется не только переносом углерода к нитриду, но и удалением азота через образовавшийся слой. [c.177]

На основании результатов работ [203, 204] и собственных данных в работе [202, с. 172] сделан вывод, что карбонитридные соединения переходных металлов образуют особый класс химических трехкомпонентных соединений типа твердого раствора с широкой областью гомогенности. Поэтому в случае изоморфных структур возможен непрерывный переход одних соединений в другие, в частности нитридов в карбиды, и наоборот. Реализация этой возможности зависит, очевидно, от конкретных условий взаимодействия компонентов в системе переходный металл—углерод-азот. На рис. 65 приведены характерные микроструктуры нитридных диффузионных покрытий на тугоплавких металлах. [c.180]

Среди методов ХТМ наибольшим преимуществом обладает ионное азотирование инструментов из быстрорежущих сталей. В этом случае возможно получение покрытий с минимальными деформациями инструмента при высокой скорости насыщения азотом (в плазме тлеющего разряда) и регулирования структурой и свойствами нитридных слоев. Эффективность быстрорежущих инстру- [c.9]

Поверхностные слои из нитрида титана обладают очень хорошей Коррозионной стойкостью, но при высоких температурах (выше 700° С) они быстро разлагаются [837, 927]. Едва ли нитридные и карбидные покрытия приобретут большое практическое значение для высокотемпературной защиты от окисления, поскольку сродство к кислороду у всех металлов без исключения больше сродства к азоту или углероду, благодаря чему неизбежны обменные реакции, которые должны снижать качество покрытий. [c.399]

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]

К настоящему времени выполнено большое число работ по практическому созданию на поверхности тугоплавких и иных металлов покрытий из карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сложных покрытий карбидно-нитридного, боридно-силицидного и т. п. типов [1] такие же процессы, как цементация, азотирование сталей, давно стали классическими методами поверхностного упрочнения и составляют крупный раздел современного металловедения [3—8]. В последние годы, кроме упомянутого обзора [1], опубликован ряд работ, специально посвященных защите от высокотемпературной газовой коррозии тугоплавких редких металлов [9—11]. [c.7]

Борные волокна с покрытием из нитрида бора оказались весьма стабильными в контакте с расплавленным алюминием. Кэй-мехорт [8] показал, что до тех пор, пока сохраняется целостность этого покрытия, борное волокно остается неповрежденным в расплаве алюминия при 1073 К. На основании этих данных был разработан способ изготовления композитов А —В путем пропитки волокон расплавленным металлом. Форест и Кристиан [11] исследовали сдвиговую и поперечную прочности композита, состоящего из борных волокон с нитридным покрытием н матрицы из алюминиевого оплава 6061. Материал был изготовлен диффузионной сваркой. Прочность этого композита на сдвиг оказалась меньше, а поперечная прочность — существенно меньше, чем материалов, армированных волокнами бора и борсика. Такие низкие значения прочности, возможно, обусловлены слабой связью между нитридом бора и алюминием, хотя в работе отсутствуют данные о характере разрушения, которые могли бы подтвердить это предположение. Связь между алюминием и борным волокном с покрытием из карбида кремния в меньшей степени зависит от способа изготовления материала. По заключению авторов цитируемой работы, наиболее удачное сочетание механических свойств имеет композит алюминиевый сплав бОбГ —непокрытое борное волокно, закаленный с 800 К с последующим старением. [c.128]

В работе [7 на основе термодинамических данных, на примере барьерного покрытия нитридом титана показана возможность расчета условий равновесия указанного покрытия с жидким никелевым сплавом. Экспериментальная проверка показала, что в среде аргона нитрид титана интенсивно растворяется в никелевом расплаве ХН78Т (ЭИ435), в то время как в атмосфере азота нитридное покрытие не растворяется. [c.31]

Объектами исследования были нитридное покрытие толщиной 0,15 мм, полученное диффузионным хромированием с последующей нитридизацией при 1100° С боридные покрытия типа 1М и БМ толщиной 0,2 мм, полученные нанесением и обжигом шликера молибденовое покрытие толщиной 1мм, полученное плазменным напылением. [c.73]

Эффективность покрытий вполне очевидна. Многослойные нитридные покрытия, технология которых требует использования специализированного оборудования (многокатодных установок магнетронного напыления), экономически целесообразны особенно для механической обработки особо твердых материалов. Технология этих покрытий была реализована благодаря крупному общеевропейскому проекту [32]. В странах Западной Европы доля мнотослойных покрытий в общем количестве покрытий на инструменты составляет около 10 — 15 %. Многослойные покрытия [c.154]

Развитие технологии нанесения покрытий PVD-методами связано с получением многокомпонентных нитридных покрытий. Одним из наиболее эффективных покрытий сегодня является (Д Al)N. Это покрытие обладает повышенной стойкостью к окислительному износу, теплостойкостью и твердостью. В процессе резания алюминий диффундирует на поверхность покрытия, образуя аморфный слой AI2O3 и создавая тепловой барьер, практически изолирующий инструментальный материал. В результате этого происходит перераспределение тепловых потоков, и большая часть тепла уходит в стружку. [c.97]

Проведенные исследования позволили разработать более приемлемую технологию осаждения нитридов металлов IV и V групп Периодической системы элементов на стали и другие металлические подложки. Для этого осаждают нитриды из смесей галогенидов соответствующих металлов с аммиаком и во избежание выделения частиц нитрида титана в свободном состоянии во всем объеме реакционной зоны галогенид металла (например, Ti lj) вводят в струе водорода раздельно с аммиаком. Нитридные покрытия отличаются высокой стойкостью против эрозии, истирания и коррозии и могут применяться в качестве защитных на различных металлах и сплавах. [c.365]

На рис. 3 и 32 приведены данные исследования кинетики окисления при непрерывном и дискретном нагревах образцов твердого сплава ВКб с различными вариантами покрытий. Эти данные свидетельствуют о значительно меньшей интенсивности окисления твердых сплавов ВКб с композиционными покрытиями КИБ по сравнению с одинарными монослойными нитридными покрытиями, а также о преимуществах карбидотитановых покрытий ГТ по сравнению с нитридотитановыми покрытиями КИБ. [c.71]

Перспективы применения антифрикционных износостойких покрытий, нанесенных катодным напылением. Данные, приведенные в различных источниках, а также наши исследования показывают, что катодный метод нанесения антифрикционных износостойких покрытий исключительно перспективен и может обеспечить получение новых оригинальных по своим свойствам покрытий. Можно ожидать интересных результатов от катодного реактивного напыления. Реактивным напылением называется преднамеренное введение реакционнсспособного газа в рабочую среду с целью изменения или управления свойствами покрытий. Этим методом, например, были получены нитриды, карбиды, сульфиды с помощью соответственно азота, метана или окиси углерода и сернистого водорода. Можно считать весьма реальным вариантом введение тех или иных антифрикционных твердых смазок в формируемое карбидное или нитридное покрытие. Такие покрытия должны обладать высокими антифрикционными свойствами и очень высокой износостойкостью. [c.125]

Несмитря на то, что нитрид титана является одним из наИ-более прочных нитридов металлов, тонкую пленку нитрида титана нельзя считать защитным покрытием против окисления титана на воздухе или в кислороде. Это следует из более нпзкои термодинамической стабильности нитрида титана по сравнению с окислами титана. В работе [84] было показано, что нитрид титана энергично взаимодействует с кислородом при темпера туре 1200° С. В процессе реакции образуется газообразный азот. Поэтому нитридное покрытие на поверхности титана при нагревании будет заменяться окисным покрытием. Несмотря на такие свойства, азотирование титана применяется в технике, так как нитридные пленки повышают антифрикционные свойства поверхности титана ( подробнее см. главу VI). [c.51]

Принцип работы вакуумно-плазменной установки поясняется схемой, представленной на рис. 8.9. Поток ионов металла формируется из плазмы электродугового разряда с холодным катодом. К катоду прикладывается отрицательный потенциал. Под действием приложенного напряжения ускоренный плазменный поток направляется на подложку, где происходят физико-химические процессы конденсации ионов и нейтральных атомов и образование поверхностных слоев. При напылении осуществляется подача газа в вакуумную камеру, что приводит к плазмохимическим реакциям с получением нитридных, карбидных, кар-бонитридных покрытий, а также покрытий на основе других соединений. Выбор реагента газовой среды определяется задачей получения покрытия требуемого состава. Некоторые характеристики соединений, используемых в качестве нап[.1ляемых покрытий, приведены в табл. 8,1. [c.249]

Повышение напряжения трения решетки матрицы Од (рис. 1.2) приводит к некоторому росту предела текучести при снижении температуры вязкохрупкого перехода, но одновременно весьма сильно уменьшается критическое напряжение разрушения и возникает ре альная опасность хрупкого разрушения. Нам кажется, что это явле ние тесно связано с хладноломкостью стали. Следовательно, увеличение напряжения Пайерлса — Наббарро для упрочнения объема пока неэффективно, модель требует дальнейших глубоких исследований, Вместе с тем рост напряжения трения решетки при усилении доли ковалентности в межатомной связи может оказаться весьма благоприятным в случае применения покрытий интерметаллидного карбидного или нитридного типов. [c.9]

Для нанесения тонких карбидных, нитридных и боридных покрытий обычно используется осаждение из газовой фазы. Для нанесения металлических покрытий чаще применяют электролитиче-.ский и химический методы осаждения, особенно при использовании волокон, имеющих определенную химическую активность при по-ьышенных температурах. [c.147]

Приведены результаты исследования трения и износа стали Х18Н9 с различными покрытиями (нитридным, боридным, молибденовым) при температурах до 350° С в аргоне, аргоне с парами натрия и жидком натрии. Исследовалось влияние облучения и термостатирования. Облучение приводит к повышению коэффициента трения и снижению износа. После облучения удовлетворительными свойствами в аргоне обладают боридные и хромонитридные покрытия. Наличие паров натрия и в большей степени жидкого натрия приводит к снижению износа и козффициента трения. [c.152]

Износостойкость гетерогенного покрытия зависит от механических свойств, соотношения и формь[ расположения структурных составляющих покрытия (см. разд. 3.2.3). Высокой износостойкостью обладают гетерогенные покрытия, структура которых состоит из частиц твердой карбидной, боридной или нитридной фазы, удерживаемых в высокопрочной стальной, никелевой или кобальтовой матрице (см. табл. 3.19-3.23). [c.522]

Технологическим недостатком инструментальных металлических по-рюшковых материалов является невозможность обработки их резанием, так как они не поддаются термической обработке и не изменяют своей твердости. Таким образом, изделия из твердых сплавов с учетом технологии их изготовления делают только простой формы (короткие сверла) или в виде пластин-накладок, закрепляемых в режущем инструменте или штампе. На рабочие поверхности многогранных неперетачиваемых пластин (МНП) нередко наносят тонкие износостойкие карбидные (Ti ) или нитридные (TiN) покрытия, повышающие срок службы инструмента в 3—4 раза. [c.230]

Оборудование для магнетронного нанесения покрытий подразделяется на установки периодического и непрерывного действия (рис. 1.14, б). Различные сочетания взаимного расположения мишени, магнитной системы и подложки (напыляемой основы) позволяют создавать многообразные типы установок магнетронного нанесения покрытий (магнетронного распылива-ния) [6]. Для изготовления интегральных схем используют установки серии "Оратория", автоматические линии "Магна". Для нанесения нитридных износостойких покрытий на режущий инструмент применяют установки "Мир" с двумя магнетронами производительностью 200 тыс. изделий в год. [c.436]

Однако главная масса работ посвящена комплексным покрытиям различными тугоплавкими и другими химически и термически стойкими соединениями, т. е., например, комбинированию прочно удерживающихся боридных покрытий с силицидными покрытиями, стойкими против коррозии и окисления (боросили-цирование) износостойким карбидным покрытиям с более пластичными нитридными (карбоазотирование, цианирование) и многим другим, иногда весьма сложным сочетаниям. Число наиболее важных работ в этой области непрерывно увеличивается. [c.11]

Испытания на кислого- и износостойкость показали, что карбо-нитридные хромовые покрытия не уступают по своим свойствам карбидизированным. Сравнительные испытания жаростойкости карбонитридных и карбидизированных хромовых покрытий также дали почти одинаковые результаты (рис. 61). Такое совпадение свойств покрытий закономерно, так как в обоих случаях поверхностные слои состоят из одних и тех же фаз — ромбического (СгдСз) и гексагонального (Сг Сз) карбидов хрома. Эти слои и определяют указанные свойства покрытий. [c.171]

Возможность широкого варьирования температурой в зонах нанесения покрытий позволяет использовать вакуумно-плазменные методы в качестве универсальных методов для нанесения покрытий на инструменты из твердых сплавов и быстрорежущей стали. Вакуумно-плазменные методы универсальны и с точки зрения возможности получения широкой гаммы монослойных, многослойных и композиционных покрытий на базе нитридных, карбидных, кар-бонитридных, оксидных, боридных соединений тугоплавких металлов IV—VI групп Периодической системы элементов. [c.13]

Метод катодного реактивного распыления, характеризующийся постоянной разностью потенциалов между катодом и подложкой (2—5 кВ), применяется для синтеза тонких окисных, нитридных, карбидных пленок в потоке кислорода, азота, метана при давлении 133- (10 —10 ) Па. Используя, например, азотную плазму и кремниевый катод, получают покрытие из нитрида кремния. Ионы азота выбивают из катода атомы кремния, которые вступают в реакцию с азотом. Образовавшийся нитрид кремния SisN4 (с нарушенной в той или иной степени стехиометрией) осаждается на подложке. При катодном распылении алюминия в плазме сухого кислорода (Ot) образуется пленка АЬОз. [c.47]

Имеются сведения о промышленном применении для осаждения рутения новых электролитов на основе биядерного (нитридно-хлоридного) комплекса. В таких электролитах получаются воспроизводимо компактные покрытия при сравнительно высоком выходе по току. При осаждении рутения на медь или латунь рекомендуется наносить подслой золота толщиной 0,5—1,0 мкм, чтобы избежать скалывания покрытия при трении. [c.300]

В швах низкоуглеродистой стали с повышенным содержанием азота иногда обнаруживаются иголки нитрида железа Ре4Ы и железонитридный эвтектоид, так называемый браунит. Нитридные иголки наблюдаются лишь в швах, сваренных на воздухе голым электродом или электродом с тонким покрытием. [c.265]

Отсутствие нитридной фазы в покрытиях, полученных из смеси, содержащей пеношамотную крошку, очевидно, можно объяснить адсорбцией азота сильно развитой поверхностью шамотной крошки, а также образованием нитридов в реакционном пространстве (таких элементов, как Т1, А1 и др., восстановленных из окислов). [c.56]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...