Способ формирования износостойкого покрытия на изделиях из металлов и сплавов

 

Использование: в машиностроении при получении твердых, износостойких покрытий . Сущность изобретения: использование катода из материала на основе карбоборида или борсилицида титана при следующем соотношении исходных компонентов, ат.%: бор 25-45, углерод или кремний 10-30, титан остальное. При протекании плазмохимических реакций синтеза поддерживается высокая температура подложки с обеспечением соотношения компонентов реакций синтеза для пoлyчe ия покрытий из химических соединений требуемого стехиометрического состава. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s С 23 С 14/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4751621/11 (22) 11.07.89 (46) 07.07,92. Бюл. й. 25 (71) Организация "Технотрон" и Сибирский физико-технический институт (72) С.М.Сергеев, В.М,Савостиков, А.Н.Табаченко и B.À,Êóäðÿâöåâ (53) 621,793.14(088.8) (56) Платонов Г.Л. и др. Порошковая металлургия. 1985, М 6, с, 41-46.

Украинский физический журнал. 1979, т, 24, ЬЬ 4, с. 515-525., (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ

МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в других областях народного хозяйства при получении твердых, износостойких покрытий, Целью изобретения является упрощение процесса и повышение качества покрытия.

Цель достигается путем использования катода из материала на основе карбоборида или борсилицида титана при следующем соотношении исходных компонентов, ат. :

Бор 25 — 45

Углерод или кремний 10 — 30

Титан Остальное

Для протекания плазмохимических реакций синтеза необходимо поддерживать высокую температуру подложки, обеспечивающую протекание этих реакций на поверхности изделий, а также необходимость обеспечения строгого соотношения компонентов реакций синтеза для получения Ilo Ы,, 1745776 А1 (57) Использование: в машиностроении при получении твердых. износостойких покрытий, Сущность изобретения; использование катода из материала на основе карбоборида или борсилицида титана при следующем соотношении исходных компонентов, ат.%. бор 25-45, углерод или кремний 10-30, титан остальное. При протекании плазмохимических реакций синтеза поддерживается высокая температура подложки с обеспечением соотношения компонентов реакций синтеза для получе :ия покрытий из химических соединений требуемого стехиометрического состава. 1 табл, крытий из химических соединений требуемого стехиометрического состава.

Ъ

При использовании предлагаемого способа отпадает необходимость подачи реакционного газа в вакуумную камеру для протекания плазмохимических реакций синтеза и позволяет осуществлять экологически чистый и безопасный процесс формирования покрытия. что существенно упрощает способ получения износостойких покрытий, улучшаю-ся функциональные ха-, ( рактеристики покрытия за счет более плавного перехода ризико-механических свойств от покрытия к основе.

Предполагаемый способ может быть испол зован на машиностроительных предприятиях как для упрочнения инструмента, так и для повышения износостойкости деталей пар трения, Пример. На образцы из закаленной быстрорежущей стали P6M5$40x5 мм наносят композиционные покрытия на основе

1745776 карбоборидов или боросилицидов титана с использованием композиционных катодов.

Перед осаждением покрытия образцы очищают от загрязнений, помещают в вакуумную камеру установки, в котооой создают остаточное давление 2,66х10 Па. Затем проводят испарение композиционного материала (катода) катодным пятном вакуумной дуги. Подавая отрицательный потенциал 1,1-2,2 кВ на подложку, осуществля ют очистку поверхности образцов. После очистки образцов, температура которых

300-400 С, напряжение на подложке снижают до 50-110 В и проводят осаждение композиционного покрытия в течение 30 мин.

Толщину осажденных покрытий получают

4 + 0,5 мкм.

Качество покрытий, полученных по предлагаемому и известному способам

КИБ, оценивают по основным характеристикам для износостойких слоев: микротвердости и износостойкости, адгезии покрытия к основе, наличии сколов и трещин в покрытии, фазы чистого титана.

Образцы с покрытиями подвергают сравнительным испытаниям на микротвердость.

Коэффициент изменения микротвердости определяют по формуле

ЛН = — 100, Нп где Л Н вЂ” коэффициент изменения микротвердости, ;

Н вЂ” среднее значение микротвердости образцов с покрытиями, полученными с использованием композиционных катодов (предлагаемый способ);

Н вЂ” среднее значение микротвердости контрольных образцов с покрытиями, полученными с использованием реакционных газов (известный способ).

Качество сцепления покрытия с основой (адгезии) оценивают методом царапания с использованием прибора ПМТ-3 и индентора-алмазной пирамиды с квадратным основанием, В качестве показателя величины адгезии покрытия принята нагрузка, при которой перемещение индентора приводит к образованию чистого следа в покрытии.

Износостойкость образцов с покрытием определяют на приборе торцового тре4

Формула изобретения ния скольжения, предназначенного для исследования иэносостойкости пар трения диск-палец. Наличие сколов и трещин покрытия фиксируют после, испытаний на из5 носостойкость оптическим методом на микроскопе МИМ-8, Наличие фазы чистого титана в покрытии определяют методом рентгеноструктурного анализа, 10 Все результаты испытаний отражены в таблице.

Как видно из таблицы, уменьшение содержания бора в композиционном материале (менее 25 ат. ) отрицательного

15 сказывается на эксплуатационных свойствах осажденного слоя: низкая твердость, износостойкость, наличие большого количества фазы чистого (непрореагировавшего) титана. Добавление углерода или кремния в

20 композиционный материал до 10 ат, не приводить к существенному улучшению качества покрытия, а увеличение содержания углерода или кремния (более 30 ат. ) приводит к охрупчиванию покрытия, появле25 нию сколов, трещин в покрытии, что также ухудшает качество осажденного слоя.

Предлагаемый способ повышает качество износостойкости покрытия и упрощает процесс его формирования.

Способ формирования износостойкого покрытия на изделиях из металлов и спла35 вов, включающий ионную бомбардировку, вакуумное электродуговое нанесение композиционного покрытия на поверхность иэделий из химических соединений боридов, карбидов и силинидов титана, о т. л и ч а ю40 шийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения качества покрытия, при испарении используют катод из материала на основе карбоборида или борсилицида титана при следующем соотношении

45 исходных компонентов. ат. .

Бор 25 — 45

Углерод или кремний 10 — 30

Титан Остальное причем ионную бомбардировку осуще- .

50 ствляют частицами этих же композиций, а процесс формирования проводят в вакууме при давлении не ниже 10 Па.

1745776

Составитель А.Кузьмин

Техред М. Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор Н.Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина. 101

Заказ Г366 Тираж Подписное

8НИИПМ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5