Способ формирования износостойкого покрытия на изделиях из металлов и сплавов

(я)5 С 23 С 14/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗМЕТАЛЛОВ 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 по(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.о. 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 1 ия покрытий из химических соединений требуемого стехиометрического состава. 1 табл,крытий из химических соединений требуемого стехиометрического состава.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 характеристики 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,П р и м е р. На образцы из закаленной быстрорежущей стали Р 6 М 5 ф 40 х 5 мм наносят композиционные покрытия на основе1745776 55 карбоборидов или боросилицидов титана с использованием композиционных катодов. Перед осаждением покрытия образцы очищают от загрязнений, помещают в вакуумную камеру установки, в котоой создают остаточное давление 2,66 х 10 Па, Затем проводят испарение композиционного материала (катода) катодным пятном вакуумной дуги. Подавая отрицательный потенциал 1,1-2,2 кВ на подложку, осуществляют 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: микро- твердости 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 формулеЛН=-100 6,Нпгде Л Н - коэффициент изменения микро- твердости,;Н - среднее значение микротвердости образцов с покрытиями, полученными с использованием композиционных катодов (предлагаемый способ);Нп - 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 ПМТи 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 трения скольжения, предназначенного для исследования иэносостойкости пар трениядиск-палец. Наличие сколов и трещин покрытия фиксируют после, испытаний на из 5 носостойкость оптическим методом намикроскопе МИМ,Наличие фазы чистого титана в покрытии определяют методом рентгеноструктурного анализа,10 Все результаты испытаний отражены втаблице.Как видно из таблицы, уменьшение содержания бора в композиционном материале (менее 25 ат.ф) отрицательного15 сказывается на эксплуатационных свойствах осажденного слоя: низкая твердость,износостойкость, наличие большого количества фазы чистого (непрореагировавшего)титана. Добавление углерода или кремния в20 композиционный материал до 10 ат,неприводить к существенному улучшению качества покрытия, а увеличение содержанияуглерода или кремния (более 30 ат.) приводит к охрупчиванию покрытия, появле 25 нию сколов, трещин в покрытии, что такжеухудшает качество осажденного слоя.Предлагаемый способ повышает качество износостойкости покрытия и упрощаетпроцесс его формирования,30 формула изобретения Способ формирования износостойкогопокрытия на изделиях из металлов и спла 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 ю щ и й с я тем, что, с целью упрощенияпроцесса и повышения качества покрытия, при испарении используют катод из материала на основе карбоборида или борсилицида титана при следующем соотношении 45 исходных компонентов. ат.ф .Бор 25 - 45 Углерод или кремний 10 - 30 Титан Остальное причем ионную бомбардировку осуще-, 50 ствляют частицами этих же композиций, апроцесс формирования проводят в вакууме при давлении не ниже 10Па.Составитель А.КузьминТехред М. Моргентал Корректор О.Кундрик Редактор Н.Гунько Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ Г 366 Тираж Подписное ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5