Способ упрочнения ионно-плазменных покрытий

 

Изобретение относится к области нанесения износостойких покрытий на металлорежущий инструмент и технологическую оснастку. С целью повышения износостойкости изделий и прочности сцепления покрытия с подложкой обработку поверхности проводят ионами азота с энергией 3 - 10 кэВ в течение 10 - 45 мин с последующим нанесением покрытия в среде реакционного газа конденсацией с ионной бомбардировкой и после нанесения покрытия изделия облучают γ-квантами с дозой 10⁷-10⁸ рад при температуре 10 - 300^oC, что обеспечивает глубокое проникновение ионов в материал основы без существенного ее разогрева и распыления. Износостойкость инструмента с покрытием повысилась в среднем в 1,7 раза, а адгезионная прочность - в 1,5 раза.

Изобретение относится к технологии получения ионно-плазменных покрытий и может быть использовано при создании защитных износостойких и коррозионностройких покрытий в машиностроении и инструментальной промышленности. Целью изобретения является повышение износостойкости ионно-плазменных покрытий и прочности сцепления покрытия с подложкой. Цель достигается тем, что до нанесения покрытия поверхность изделия обрабатывается ионным пучком азота с энергией 3 10 кэВ в течение 10 45 мин, затем на поверхность изделия наносят ионно-плазменное покрытие 21 89 из нитридов или боросилицидов металла, а после нанесения покрытия проводят облучение изделия γ-квантами с дозой 10⁷-10⁸ рад при температуре 10 300^oC. Облучение g-квантами в указанном режиме приводит к эффективной перестройке пограничного дефектного слоя, где реализуется генерация электронно-дырочных пар, и их аннигиляции на дефектах структуры, в результате которой происходит локальный разогрев. Металл основы при этом нагреву не подвергается, так как нагретый объем, включающий около 100 атомов, существует 10^-11-10^-10 c. Облучение ионами азота, ускоренными по энергии 3 10 кэВ обеспечивает глубокое проникновение ионов в материал основы без существенного ее разогрева и распыления. По предложенному способу наносили покрытия нитрида титана на резцы и образцы-свидетели из быстрорежущей стали P6M5. Предварительное облучение ионами азота проводили в течение 10 мин с энергией 5 кэВ при плотности тока 120 мкА/см². После облучения ионами азота наносили покрытие при давлении азота в камере 5·10^-3 мм рт.ст. и токе дуги 80A Резцы с нанесенным покрытием помещали затем в термостатированный объем с источником g-излучения мощностью 2,77·10⁷ рад c^-1 и выдержали при температуре 200^oC в течение 30 мин. За это время набиралась доза облучения 5·10⁷ рад. Проведенные испытания показали, что износостойкость инструмента с покрытием повысилась в среднем в 1,7 раза, адгезионная прочность покрытия в 1,5 раза.

Формула изобретения

Способ упрочнения ионно-плазменных покрытий, включающий обработку поверхности изделия ионами азота с последующим осаждением покрытий из нитридов или боросилицидов металлов конденсацией с ионной бомбардировкой, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости покрытий и прочности сцепления покрытия с подложкой, обработку поверхности изделия проводят путем облучения пучком ионов азота с энергией 3 10 кэВ в течение 10 45 мин, а после нанесения покрытия проводят облучение изделия γ-квантами дозой 10⁷ - 10⁸ рад при 10 300^oС.