Износостойкость режущего инструмента в комбинации ионного смешивания с 'дуплексным' покрытием

摘要

Представлены результаты исследования одного из путей повышения износостойкости "дуплексных" покрытий, наносимых на режущие инструменты, которые за счет предварительного ионного азотирования, предполагающего насыщение азотом поверхности инструмента диффузионным способом с возможностью физического осаждения основного износостойкого покрытия - (Тi,Сr)N Исследуемая поверхность инструмента дополнительно к вышесказанному предполагает наличие прослойки с примесью ионов, нанесенной на азотируемую подложку до основного покрытия. В виде промежуточной, переходной прослойки применяли часто используемые металлы Тi, Zr, W и Al и при этом обеспечивалось комбинирование (сочетание) с неметаллами N, С и О. При "триплексном" нанесении покрытия была осуществлена имплантация ионов, которая позволила создать дополнительный упрочненный слой. В целях подтверждения и оценки повышения эксплуатационных характеристик металлорежущего инструмента с "триплексным" покрытием на основе быстрорежущей стали были проведены серии натурных стойкостных экспериментов при точении и триботехнических испытаниях. Было установлено, что наибольшего эффекта можно достичь при использовании имплантации титана в азотируемый подслой. Этот подслой (с ионной смесью) до и после резания был исследован методами электронной Оже-спектроскопии (ЭОС) и вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС). При триботехнических испытаниях определена адгезионная составляющая коэффициента трения в широком диапазоне изменения температур контакта. При проведении наноиндентирования была показана улучшенная способность слоя с ионной смесью накапливать энергию упругой деформации. Некоторые исследователи предполагают, что ионное смешивание приводит к появлению поверхностной пленки на инструменте с аморфноподобной структурой и смазывающим эффектом в зависимости от температурно-скоростного режима обработки резанием. Установлена возможность продления стадии нормального износа на классической кривой изнашивания, и как следствие в целом и износостойкости (периода стойкости) режущего инструмента, что связано с явлением адаптации его приповерхностного слоя при резании.