Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 4 2018 47 EQUIPMENT. INSTRUMENTS быть существенно улучшены за счет нанесения на поверхность инструмента износостойких по- крытий. Как правило, износостойкие покрытия фор- мируются на базе карбидов, нитридов и оксидов таких элементов, как титан, бор, кремний, алю- миний и т. д. Соединения данных элементов об- ладают высокой микротвердостью, термической стабильностью, износостойкостью. Наиболь- ший интерес представляют карбиды титана, по- зволяющие увеличить микротвердость поверх- ностных слоев инструментального материала до 30 000 МПа [1–6]. Основными методами нанесения износо- стойких покрытий являются: метод физического нанесения покрытий (PVD), метод химического нанесения покрытий (CVD), химико-термиче- ская обработка [7–11]. Метод физического осаждения покрытий, PVD (Physical Vapor Deposition), основан на осаждении с предварительной ионизацией элементов покрытия в парообразном агрегат- ном состоянии на твердой подложке. Недо- статками технологий формирования покры- тий PVD по сравнению с рассматриваемой технологией являются: сложность технологи- ческого оборудования, ограничения по геоме- трии покрываемых изделий, малая толщина покрытий [7–11]. Метод химического осаждения покрытий, СVD (Chemical Vapor Deposition), основан на получении покрытий вследствие гетерогенных химических реакций в парогазовой среде, окру- жающей покрываемый инструмент. Наиболь- шее распространение при использовании CVD нашли следующие соединения: TiC, TiCN, TiN, Al 2 O 3 . Общими недостатками СVD-технологий являются сложность оборудования, необходи- мость использования ядовитых и взрывоопас- ных газов и соединений [7–11]. Одним из перспективных направлений при нанесении покрытий является химико-термиче- ская обработка (ХТО). Сущность ХТО заключа- ется в нагреве и выдержке при заданной темпе- ратуре изделий в активных твердых, жидких или газовых средах, в результате чего вследствие диффузионных процессов, в поверхностных слоях изделий изменяется элементный и струк- турно-фазовый состав, а следовательно, и свой- ства этих поверхностных слоев [1–14]. Одной из эффективных технологий ХТО яв- ляется технология диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов [15]. Технология диффузионной ме- таллизации из среды легкоплавких жидкометал- лических растворов обладает мировой новизной и в настоящее время применяется исключитель- но в РФ. Преимущества данной технологии по сравнению с PVD и CVD: высокая степень ад- гезии покрытия с покрываемым материалом, возможность покрывать изделия любой формы, простота оборудования, возможность получения многокомпонентных покрытий. Суть технологии заключается в том, что из- делия погружаются в расплав легкоплавкого ме- таллического элемента, в котором в определен- ной пропорции растворены элементы покрытий. Изделия выдерживаются в расплаве при задан- ных температурах от 10 мин до 5 ч. За это время элементы покрытий диффундируют в поверх- ностный слой изделия и образуют функциональ- ный диффузионный слой [1,7,15]. Целью данной работы является анализ вли- яния диффузионного титанирования из среды легкоплавких жидкометаллических раство- ров на износосойкость твердосплавного ин- струмента и качество механической обработки резанием. Методика исследований Диффузионное титанирование проводилось по технологии диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических рас- творов. Титанированию подвергались пятигран- ные пластины PNUM – 110408 из сплавов ВК8, Т15К6, исходно не имеющие покрытия. Диффузионное титанирование осуществля- лось по разработанной технологии [15]. По- крываемые изделия погружали в ампулу с лег- коплавким расплавом эвтектического состава свинец-висмут-литий, в который вводился титан в количестве 3…5 %. Пластины выдерживались от 60 до 90 мин в расплаве при температурах от 950 до 1150 ºС в изотермическом режиме в среде инертных газов. Процесс титанирования проводился в раз- работанной, запатентованной и изготовленной установке для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических рас-