Способ формирования на режущем инструменте износостойкого покрытия

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НА РЕЖУЩЕМ ИНСТРУМЕНТЕ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Калин Александр Васильевич Углов Владимир Васильевич Русальский Дмитрий Петрович Подсобей Григорий Захарович Жилко Любовь Владимировна(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Способ формирования на режущем инструменте из твердого сплава износостойкого покрытия, заключающийся в том, что на инструмент наносят покрытие из карбоборонитрида тугоплавкого металла, помещают инструмент с нанесенным покрытием в порошок тиомочевины, нагревают до 110-175 С и выдерживают в течение 4-6 часов. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для повышения износостойкости рабочих поверхностей, преимущественно деревообрабатывающих режущих инструментов. Известен режущий инструмент с многослойным покрытием 1, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, в качестве нижнего слоя которого используют соединение титана и химического элемента в качестве промежуточного слоя - нитрид или карбонитрид титана и химического элемента в качестве верхнего - такой же материал, как и материал промежуточного слоя, но легированный кремнием. Известный режущий инструмент не обеспечивает достаточной работоспособности из-за низкой прочности сцепления между слоями и коррозионной стойкости покрытия. Известен также способ формирования коррозионно-стойкого покрытия на металлическом изделии 2, включающий нанесение покрытия из тугоплавкого металла (, , , , ,или ) и его сульфидизацию. Известный способ обеспечивает повышение коррозионной стойкости поверхности изделия, однако имеет недостаточную износостойкость покрытия. Задачей изобретения является повышение износостойкости и коррозионной стойкости режущего инструмента за счет формирования более износостойких карбоборонитридных соединений тугоплавких металлов, их дисперсного упрочнения сульфидными соединениями и уплотнения микроструктуры покрытия. Задача решается тем, что на инструмент из твердого сплава наносят покрытие из карбоборонитрида тугоплавкого металла, помещают инструмент с нанесенным покрытием в порошок тиомочевины, нагревают до 110-175 С и выдерживают в течение 4-6 часов. 16550 1 2012.12.30 Использование карбоборонитридов тугоплавких металлов обеспечивает более высокую твердость, износо- и коррозионную стойкость, и эти свойства повышаются при их сульфационировании в порошке тиомочевины. Экспериментально установленные температурные и временные режимы обеспечивают оптимальные процессы сульфационирования покрытия. Режущий инструмент с покрытием, полученным по предлагаемому способу, особенно эффективен в деревообработке, где на процесс резания и износ инструмента влияют такие факторы, как повышенные влажность и температура, наличие в древесине агрессивных сред, а при обработке древесно-стружечных плит (в том числе и ламинированных) - присутствие полимеризованных формальдегидных смол. Способ осуществляют следующим образом. На обрабатываемый режущий инструмент (фрезерные ножи из твердого сплава ВК 6) наносят покрытие из карбоборонитрида молибдена вакуумно-дуговым осаждением. Инструмент помещают в порошок тиомочевины, нагревают до температуры 110-175 С и выдерживают в течение 4-6 часов. Это приводит к диффузионному насыщению поверхностного слоя атомами серы, азота и углерода (сульфационированию), дополнительному формированию внутри покрытия частиц нитридов, карбидов и сульфидов, а также встраиванию внедренных атомов в решетку ранее созданных частиц нитридов, карбидов, боридов с формированием более термостабильных и износостойких соединений карбонитридов,карбоборидов и т.п., что приводит к заполнению пор на границе раздела зерен, уплотнению структуры покрытия и, как следствие, возрастанию износо- и коррозионной стойкости. Идентичные фрезерные ножи из твердого сплава обрабатывали по известному способу(прототипу). На ножи наносили покрытие молибдена вакуумно-дуговым осаждением. Инструмент помещали в камеру, заполненную газовой смесью 902 / 1/ 2 при температуре 95 С и выдерживали 6 часов. В таблице приведены результаты испытаний режущих ножей, обработанных по известному способу, предлагаемому способу, и инструмента без износостойкого покрытия. Испытания проводили фрезерованием древесно-стружечных двусторонне-ламинированных плит толщиной 16 мм на фрезере 3612 с двумя режущими ножами из сплава ВК 6 и с теми же ножами, обработанными по известному способу и по предлагаемому способу. При испытаниях определялась суммарная длина обработанных изделий до полного износа режущих ножей. В таблице указана коррозионная стойкость ножей, обработанных по предлагаемому и известному способу. Коррозионные испытания проводились путем выдерживания ножей в одномолярном сернокислом (24) растворе при температуре 20 С в течение 30 минут. Коррозионная стойкость определялась по количеству пор, образовавшихся на поверхности ножей. Как видно из приведенных в таблице данных, износостойкость режущего инструмента, обработанного по предлагаемому способу, на 21 выше в сравнении с инструментом, обработанным по известному способу, и на 39 выше в сравнении с инструментом без износостойкого покрытия. Коррозионная стойкость при этом увеличилась в 1,2 раза в сравнении с инструментом, обработанным по известному способу, и в 2,4 раза в сравнении с инструментом без износостойкого покрытия. Результаты испытаний режущих ножей Суммарная длина обработанных изделий до Наименование режущих ножей полного износа ножей, м Необработанные ножи 79,0 Ножи, обработанные по известному способу 90,7(по прототипу) Ножи, обработанные по предлагаемому 109,8 способу Относительная коррозионная стойкость 1 (136 пор/см 2) 2,0 (67 пор/см 2) 2,4 (56 пор/см 2) Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3