Многослойное износостойкое термостойкое покрытие
Владельцы патента RU 2445403:
Российская Федерация, в лице которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к износостойким термостойким покрытиям на деталях машин. Многослойное износостойкое термостойкое вакуумно-плазменное покрытие экструзионного шнека узла впрыска термопластавтомата состоит из адгезионного слоя из титана, циркония и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,0-89,6, цирконий 7,0-7,3, железо 2,4-2,7, промежуточного слоя из нитрида титана, циркония, алюминия и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 81,5-83,2, цирконий 6,7-7,5 алюминий 8,9-9,3, железо 1,2-1,7 и заключительного слоя из нитрида титана, циркония и алюминия при соотношении компонентов, мас.%: титан 75,4-76,6, цирконий 10,0-11,6, алюминий 13,4-14,0. Получается покрытие, обладающее повышенной адгезионной прочностью, обеспечивающее работоспособность экструзионного шнека узла впрыска термопластавтомата при его эксплуатации.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к износостойким покрытиям на деталях машин: на экструзионном шнеке узла впрыска термопластавтомата.
Известно многослойное износостойкое покрытие, включающее нижний слой из нитрида или карбонитрида соединения титана, кремния и алюминия при их соотношении, мас.% - титан 86,0-87,3, кремний 0,7-1,0, алюминий 12,0-13,0; промежуточный - из нитрида или карбонитрида соединения титана, кремния, хрома и алюминия при их соотношении, мас.%: титан 82,9-84,6, кремний 0,5-0,7, хром 6,9-7,7, алюминий 8,0-8,7; верхний -из нитрида или карбонитрида соединения титана, кремния и хрома при их соотношении, мас.%: титан 87,5-88,9, кремний 0,7-1,0, хром 10,4-11,5. Покрытие получают с использованием трех катодов, которые располагают горизонтально в одной плоскости. Первый катод выполняют составным из титана и алюминия, второй - составным из титана и хрома и располагают противоположно первому, а третий - из сплава титана и кремния и располагают между ними (RU 2367720, С23С 14/06, 14/16, 14/24, опубликовано 20.09.2009).
Известно многослойное износостойкое покрытие, включающее нижний слой из нитрида или карбонитрида соединения титана, алюминия и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 83,7-85,2, алюминий 13,0-14,2, железо 1,8-2,1, промежуточный - из нитрида или карбонитрида соединения титана, алюминия, молибдена и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 84,3-85,8, алюминий 8,3-9,4, молибден 4,7-4,9, железо 1,2-1,4, верхний - из нитрида или карбонитрида соединения титана, алюминия и молибдена при соотношении компонентов, мас.%: титан 78,7-81,0, алюминий 12,0-14,0, молибден 7,0-7,3. Покрытие наносят вакуумно-плазменным методом с использованием расположенных горизонтально в одной плоскости трех катодов, первый из которых выполняют составным из титана и железа, второй выполняют составным из титана и молибдена и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и алюминия и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, промежуточный слой - с использованием трех катодов, верхний слой - с использованием второго и третьего катодов (RU 2363763, С23С 14/06, 14/24, опубликовано 10.08.2009).
Однако известные покрытия невозможно использовать применительно к экструзионному шнеку узла впрыска термопластавтомата вследствие их недостаточной адгезионной прочности, связанной с повышенными остаточными напряжениями на границе раздела покрытие-деталь.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является многослойное износостойкое покрытие, полученное вакуумно-плазменным методом, состоящее из нижнего адгезионного слоя из титана, циркония и железа при их соотношении, мас.%: титан 86,5-88,2, цирконий 10,0-11,0, железо 1,8-2,5; промежуточный - из нитрида или карбонитрида соединения титана, циркония, алюминия и железа при их соотношении, мас.%: титан 81,5-83,2, цирконий 6,7-7,5, алюминий 8,9-9,3, железо 1,2-1,7; верхний - из нитрида или карбонитрида соединения титана, циркония и алюминия при их соотношении, мас.%: титан 75,4-76,6, цирконий 10,0-11,6, алюминий 13,4-14,0. Для нанесения покрытия используют три катода, которые расположены горизонтально в одной плоскости. Первый катод выполняют составным из титана и железа, второй - составным из титана и алюминия и располагают противоположно первому, а третий - составным из титана и циркония и располагают между ними (RU 2367718, С23С 14/06, опубликовано 20.09.2009).
Это известное покрытие, нанесенное на экструзионный шнек узла впрыска термопластавтомата, также не обладает достаточной термостойкостью и адгезионной прочностью.
Задачей изобретения является создание многослойного износостойкого термостойкого покрытия с повышенной адгезионной прочностью, обеспечивающего работоспособность экструзионного шнека узла впрыска термопластавтомата при его эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что многослойное износостойкое термостойкое покрытие для экструзионного шнека узла впрыска термопластавтомата, полученное вакуумно-плазменным методом, состоит из адгезионного слоя из титана, циркония и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,0-89,6, цирконий 7,0-7,3, железо 2,4-2,7, промежуточного слоя из нитрида титана, циркония, алюминия и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 81,5-83,2, цирконий 6,7-7,5, алюминий 8,9-9,3, железо 1,2-1,7 и заключительного слоя из нитрида титана, циркония и алюминия при соотношении компонентов, мас.%: титан 75,4-76,6, цирконий 10,0-11,6, алюминий 13,4-14,0.
Покрытие по изобретению получают вакуумно-плазменным методом с использованием четырех расположенных вертикально в одной плоскости катодов, первый из которых выполнен из титана, второй из циркония, третий - из алюминия, четвертый - из железа. Первый адгезионный слой наносится в вакууме при температуре 500°С. Нанесения промежуточного и заключительного слоев ведут в атмосфере азота при давлении азота 7,5•10-4 Па и температуре 600°С. В качестве реактивного газа используют азот по ГОСТ 9293-74 высший сорт.
Покрытие по изобретению, содержащее переходной адгезионный слой, обладает величиной остаточных напряжений, на 45% более низкой, чем величина остаточных напряжений в известном покрытии, что повышает коэффициент отслоения и увеличивает адгезионную прочность покрытия.
Многослойное износостойкое термостойкое покрытие экструзионного шнека узла впрыска термопластавтомата, полученное вакуумно-плазменным методом, состоящее из адгезионного слоя из титана, циркония и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 89,0-89,6, цирконий 7,0-7,3, железо 2,4-2,7, промежуточного слоя из нитрида титана, циркония, алюминия и железа при соотношении компонентов, мас.%: титан 81,5-83,2, цирконий 6,7-7,5, алюминий 8,9-9,3, железо 1,2-1,7 и заключительного слоя из нитрида титана, циркония и алюминия при соотношении компонентов, мас.%: титан 75,4-76,6, цирконий 10,0-11,6, алюминий 13,4-14,0.
