Obrabotka Metallov. 2016 no. 2(71)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (71) 2016 60 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ химического осаждения покрытий, второй – ме- тод физического осаждения, третий – химико- термическая обработка [1–3]. Метод химического осаждения покрытий СVD (Chemical Vapor Deposition) основан на по- лучении различного рода покрытий вследствие гетерогенных химических реакций в парогазо- вой среде, окружающей покрываемый инстру- мент. Основной элемент покрытия восстанав- ливается из галогенидов металла водородом в присутствии других компонентов газовой смеси (аммиак, окись углерода и т. д.). Наибольшее рас- пространение при использовании CVD нашли следующие соединения: TiC, TiCN, TiN, Al 2 O 3 . Общими недостатками СVD-технологий явля- ются сложность оборудования, необходимость использования ядовитых и взрывоопасных газов и соединений [4, 5]. Метод физического осаждения покрытий PVD (Physical Vapor Deposition) основан на осаж- дении с предварительной ионизацией элементов покрытия в парообразном агрегатном состоянии на твердой подложке. Недостатками техноло- гий формирования PVD являются: сложность технологического оборудования, требующая ис- пользования вакуумной техники, ограниченная по форме номенклатура покрываемых изделий, малая толщина покрытий и необходимость нане- сения многослойных покрытий [5, 6]. Одним из самых распространенных методов улучшения эксплуатационных характеристик режущего инструмента является химико-терми- ческая обработка (ХТО). Сущность ХТО заклю- чается в нагреве и выдержке при заданной тем- пературе изделий в активных твердых, жидких или газовых средах, в результате чего вследствие диффузионных процессов в поверхностных сло- ях изделий изменяется элементный и структур- но-фазовый состав, а следовательно, и свойства этих поверхностных слоев (поверхностное леги- рование) [5, 7, 8]. Среди методов ХТО наиболь- шее распространение получили: цементация, азотирование, нитроцементация, цианирование, алитирование, борирование и т. д. Наиболее эффективной технологией ХТО применительно к твердым сплавам является разработанный нами способ диффузионной металлизации из среды лег- коплавких жидкометаллических растворов [9]. Существует большое количество работ, в которых затрагиваются вопросы формирова- ния различных покрытий на твердых сплавах [10–14]. Однако большинство из них посвящены кинетике формирования покрытий, нанесенных методами PVD и CVD. Количество исследова- ний, описывающих кинетику формирования покрытий на твердых сплавах, полученных ме- тодами диффузионной металлизации, незначи- тельно [14,15]. В настоящий момент изучена кинетика формирования диффузионных покры- тий на основе титана, наносимых в среде четы- реххлористого углерода [15, 16]. Для данного способа характерна одновременная адсорбция из насыщающей среды титана и углерода, что приводит к образованию на поверхности изде- лия слоя карбида титана, диффузионно не свя- занного с основным материалом покрываемого изделия, что снижает прочность сцепления по- крытия с основой. При этом само покрытие об- ладает высокой твердостью и хрупкостью. Дан- ных недостатков лишены покрытия, нанесенные по технологии диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических рас- творов. Однако для разработки оптимальных ре- жимов диффузионного титанирования из среды легкоплавких жидкометаллических растворов необходимо изучение кинетики формирования диффузионных титановых покрытий на твердых сплавах в зависимости от режимов их нанесения. На данный момент остаются неисследованными следующие вопросы: зависимость толщины по- крытия от режимов диффузионного насыщения, зависимость микротвердости титановых покры- тий от режимов нанесения покрытия и состава покрываемого твердого сплава, зависимость стойкости режущих пластин, имеющих диффу- зионное титановое покрытие от режимов нане- сения покрытия и состава покрываемого сплава. Целью данной работы является анализ кине- тики формирования титановых покрытий, нане- сенных на твердосплавной инструмент по тех- нологии диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Методика Покрытие наносилось путем диффузионной металлизации с применением разработанной нами технологии [9] посредством погружения твердосплавных пластин в ампулу с легкоплав- ким расплавом и их выдержки в изотермическом