Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 379 Как показали результаты работ [10–13], применение ионно-плазменных покрытий на твёрдом сплаве ВК10КС, которым оснащают буровой и горно-режущий инструмент, приводит к повышению поверхностной твёрдости. В этой связи целью настоящего исследования явилось изучение структуры и свойств ионно-плазменного покрытия состава TiN и ZrN на твёрдом сплаве ВК8. Методика экспериментального исследования В настоящей работе объектами исследования служили твёрдосплавные пластины ВК8 производства ОАО «Кировоградский завод твёрдых сплавов» (Россия). Ионно-плазменные TiN, ZrN покрытия наносили в вакуумной камере установки «Квант-6» из раздельных катодов титана и циркония при соотношении компонентов 50 % Ti + 50 % Zr (рис.1). В качестве реакционного газа использовали азот с энергией ионов 100 эВ [14, 15]. 1 2 3 4 3 Рис. 1. Схема установки для нанесения ионно-плазменного покрытия из раздельных катодов: 1 – корпус; 2 – стол; 3 – катоды из титана; 4 – катод из циркония Исследование структуры твёрдого сплава с ионно-плазменным покрытием осуществлялось с помощью растрового электронного микроскопа «Philips XL-30». Рентгеноструктурные исследования производились с помощью дифрактометра ДРОН- 2,0 в Fe Кα -излучении. Для определения поверхностной твёрдости сплавов с ионно-плазменным покрытием применялся метод наноиндентирования на приборе «Nano Hardness Tester». Трибологические испытания исходных образцов и с покрытием при комнатной температуре проводились с помощью высокотемпературного трибометра «PC-Operated High Temperature Tribometer». Износ образцов определялся путем измерения глубины и площади трека износа после испытаний, образованного в результате действия неподвижного алмазного индентора на вращающийся образец при нагрузке 3 Н, линейной скорости движения 2,5 см/с. Количество оборотов для образцов без покрытия составляло 4000 и 12000 для образцов с покрытиями. Микрогеометрия поверхности твёрдого сплава до и после нанесения ионно- плазменного покрытия изучалась на установке «Micro Measure 3D station». Адгезионные характеристики ионно-плазменного покрытия на твёрдом сплаве определялись с помощью установки Micro Scratch Tester (MST) с использованием методики «царапания» алмазным индентором, на который действует линейно-возрастающая сила нагружения. Характеристикой адгезионной прочности выступала сила при которой начинается отслаивание покрытия.