Абразивный инструмент

АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, содержащий металлическую основу и покрытие из алмазоподобного углерода, отличающийся тем, что, с целью повышения качества инструмента за счет увеличения твердости поверхностного слоя покрытия толщиной более 50 мкм, толщина наружного слоя алмазоподобного покрытия составляет 5 - 10 мкм, а между покрытием основы и наружным слоем размещен промежуточный слой из тугоплавкого металла толщиной 0,05 - 0,2 мкм.

Изобретение относится к производству инструмента, преимущественно тонкоабразивного (мелкоструктурного) типа хонинговальных брусков, надфилей, притиров с нанесенным на металлическую основу абразивным покрытием, и может быть использовано в инструментальной промышленности.
Целью изобретения является повышение качества инструмента за счет увеличения твердости поверхностного слоя абразивного покрытия.
Сущность изобретения состоит в том, что при нанесении больших толщин (более 100 мкм) абразивного покрытия на основе алмазоподобного углерода конденсацией потока импульсной углеродной плазмы микротвердость поверхностного слоя снижается. В этом случае на покрытие основы наносится промежуточный слой из тугоплавкого металла, например титана, толщиной 0,05-0,2 мкм, а затем слой алмазоподобного покрытия толщиной не более 5-10 мкм. При этом поверхностный слой сохраняет высокую микротвердость и прочность. Минимальная толщина промежуточного слоя из тугоплавкого металла (0,05 мкм) требуется для обеспечения адгезионной прочности и устранения влияния предшествующего алмазоподобного углеродного слоя на формирование последующего. Максимальная толщина промежуточного слоя (0,2 мкм) обусловлена тем, что дальнейшее увеличение толщины приводит к уменьшению микротвердости и износостойкости абразивного покрытия.
При толщине слоя алмазоподобного углерода менее 5 мкм сказывается влияние менее твердых предшествующих слоев, увеличение толщины свыше 10 мкм приводит к постепенному снижению микротвердости, а также к отслаиванию внешнего слоя.
П р и м е р 1. Осуществлялось изготовление притира для обработки стекла, керамики, твердого сплава. Стальную закаленную пластину шлифуют и полируют до чистоты 10 класса, отмывают от загрязнений, закрепляют в вакуумной камере на держателе, электроизолированном от камеры (корпуса). При давлении (1-5) 10^-2 Па осуществляют ионную бомбардировку (очистку) рабочей поверхности ускоренными ионами титановой плазмы с энергией 2-5 кэВ. Затем снижают энергию ионов до 50-200 эВ и осуществляют нанесение слоя титана толщиной 0,05-0,2 мкм, выключают источник титановой плазмы и наносят алмазоподобное покрытие путем распыления графита и конденсации импульсного потока углеродной плазмы до толщины 20 мкм. Измеренная микротвердость 6500 HV 0,2.
П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 наносят 50 мкм алмазоподобного покрытия, выключают источник углеродной плазмы и наносят слой титана толщиной 0,05 мкм, выключают источник титановой плазмы и наносят 5 мкм алмазоподобного покрытия. Общая толщина покрытия 55,0 мкм, микротвердость поверхностного слоя 9000 HV 0,2.
П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 наносят 100 мкм алмазоподобного покрытия, выключают источник углеродной плазмы и наносят 0,2 мкм титана, затем наносят 10 мкм алмазоподобного покрытия. Общая толщина покрытия 110,2 мкм. Микротвердость поверхностного слоя 8000 HV 0,2.
П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 наносят 60 мкм алмазоподобного покрытия, выключают источник углеродной плазмы, наносят 0,1 мкм титана, выключают источник титановой плазмы, наносят 8 мкм алмазоподобного покрытия. Общая толщина покрытия 68,1 мкм. Микротвердость поверхностного слоя 8500 HV 0,2.
Абразивные инструменты с абразивным покрытием из сплошной алмазоподобной пленки, полученные по примерам 1-4, имеют высокую твердость, следовательно, и высокую износостойкость. Кроме того, абразивное покрытие слабо засаливается продуктами обработки и последние легко удаляются отряхиванием, протиркой и травлением. (56) Булычев С. И. , Великих В. С. , Маслов А. И. Физико-механические свойства алмазоподобных углеродных пленок. - Электронная техника, Сер. Материалы, в. 9(219), 1985, с. 19-22.
Балаков А. В. и др. Способы получения и свойства углеродных алмазоподобных пленок. - Оптико-механическая промышленность, N 9, 1982, с. 56.
Изобретение позволяет повысить качество инструмента за счет увеличения твердости поверхностного слоя абразивного покрытия. На инструмент наносят промежуточное покрытие из тугоплавкого металла, например титана, толщиной 0,05 - 0,2 мкм. Последующее нанесение алмазоподобного слоя осуществляют толщиной 5 - 10 мкм. Наличие промежуточного слоя исключает необходимость в нанесении больших толщин алмазоподобного слоя.