Повышение режущих качеств металла: использование покрытий

Все методы улучшения свойств инструментальных материалов в настоящее время используются главным образом в производстве специальных режущих инструментов. Развитие же технологии производства универсальных инструментов из быстрорежущих сталей и оснащенных сменными пластинами из твердого сплава связано с нанесением на них твердых и износостойких пленок толщиной несколько микрометров, обычно называемых покрытиями. В качестве покрытий используются соединения углерода, азота, бора с переходными металлами, имеющие высокую температуру плавления, оксиды некоторых металлов, а также искусственные алмазы.

Применяются также покрытия, состоящие из многих слоев. Для их нанесения используются две группы технологических методов:

• CVD (chemical vapour deposition) — химическое осаждение из газовой фазы;
• PVD (physical vapour deposition) — физическое осаждение из газовой фазы.

В зависимости от обрабатываемого материала и условий обработки могут применяться следующие разновидности покрытий:

• базирующиеся на использовании слоев TiN, TiC и Ti(N, С), иногда с добавлением А1 и Сг, например (Ti, A1)N;
• керамические, в том числе А1203;
• сверхтвердые, например CVD-алмазные;
• имеющие очень низкий коэффициент трения, в том числе дисульфит молибдена, графит и аморфные соединения типа Me—С:Н.

В промышленности используются следующие разновидности покрытий, созданные путем комбинаций различных одиночных слоев:

• однослойные толщиной 0,5…50 мкм;
• традиционные многослойные со слоями различного функционального назначения и толщиной отдельных слоев 0,5…10 мкм;
• многослойные с так называемой наноструктурой и толщиной отдельных слоев от нескольких до 100 нм;
• градиентные с градиентом свойств (твердости) и химического состава;
• сверхтвердые на базе поликристаллических искусственных алмазов или композитов на основе нитрида бора;
• твердые смазки типа MoS2, графита и т.д.;
• двухслойные типа «твердая смазка Me—С:Н + слой твердого материала».

Последние годы использование покрытий на режущих инструментах значительно расширилось благодаря совершенствованию технологии их нанесения и увеличению возможной площади нанесенного покрытия