Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

Е. С. Козик, доцент кафедры начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики, канд. техн. наук, эл. почта: ele57670823@yandex.ru
Е. В. Свиденко, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: tzvetkova.katia2016@yandex.ru

Современным подходом к улучшению эксплуатационных свойств режущего инструмента является использование различных технологий нанесения износостойких покрытий на его поверхность. Такой выбор обусловлен тем, что этот слой обеспечивает высокую износостойкость изделия, а материал-основа выполняет несущую функцию. В работе проводили нанесение износостойкого покрытия nACo на твердый сплав марки 6WH10F. Исследования выполняли на образцах — столбиках твердого сплава марки 6WH10F диаметром 10 мм и высотой 10 мм. На них при температуре 550 oC было нанесено покрытие nACo(Ti, Al)N. Для этого применили установку PLATIT. При этом был задействован метод физического осаждения паровой фазы (PVD) с генерированием плазмы при использовании традиционной технологии на базе катодов ARC (PL 70, PL1001, PL 2001). На все изделия наносили покрытия с запрограммированной толщиной от 2 до 3 мкм. Это позволило получить партию с однородным покрытием и обеспечить высокую воспроизводимость качества. Слои были нанесены равномерно, отсутствие раковин и трещин свидетельствует об их высокой адгезии. Определяли границу между нанесенным покрытием и основой, толщину покрытия. При помощи электронного микроскопа JEOL в автоматическом режиме был выполнен анализ содержания химических элементов в нанесенном слое — внешнем и среднем слое (промежуточным между нанесенным покрытием и твердым сплавом). Это позволило выявить наличие по ранее заданным идентификациям следующих элементов: N, C, B, O, Al, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ag, W, Au. Для определения эксплуатационных характеристик образцов с покрытием и без него проводили алмазно-абразивный износ на специальной установке при испытании по времени 3, 6, 9 мин. Сущность этого метода состоит в том, что проводят трение образцов об алмазно-абразивную чашку (АСЧ 100×90 С22 4 82-01) согласно ГОСТ 17367–71, с нагрузкой 1 Н на 1 мм2 площади образца. Затем вычисляли износ по массе, интенсивность изнашивания, скорость изнашивания, износостойкость.

Приносим благодарность инженеру А. А. Степанову за подготовку образцов и нанесение покрытий.

1. Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. — М. : Металлургия, 1971. — 247 с.
2. Панов В. С., Чувилин А. М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. — М. : МИСиС, 2001. — 428 с.
3. Suzuki H., Hayashi K. Strenght of WC – Co cemented carbides in relation to their fracture sources // Planseeber. Pulverment. 1975. Vol. 23, No. 1. P. 24–36.

4. Zhang Li., Wang Yuan-jie., Yu Xian-wang., Chen Shu. et al. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC – CO cemented carbide // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2020. Vol. 26, No. 4. P. 295–300.
5. Colovcan V. T. Some analytical consequences of experiment data on properties of WC–Co hard metals // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2021. Vol. 26, No. 4. P. 301–305.
6. Guo Zhixing, Xiong Ji, Yang Mei, Jiang Cijin. WC – TiC – Ni cemented carbide with enhanced properties // J. Alloys and Compnd. 2020. Vol. 465, No. 1–2. P. 157–162.
7. Gurland J. The fracture strength of sintered WC-Co alloys in relation to composition and particle spacing // Trans. Met. Soc. AIME. 1963. Vol. 227, No. 1. P. 28–43.
8. Бондаренко В. А., Богодухов С. И. Обеспечение качества и улучшение характеристик режущих инструментов. — М. : Машиностроение, 2000. — 128 с.
9. Пат. 2509173 РФ. Способ обработки твердосплавного инструмента / Соколов А. Г. ; заявл. 12.02.2003 ; опубл. 10.03.2014.
10. Пат. 2693238 РФ. Способ упрочнения тверды х сплавов / Богодухов С. И., Козик Е. С., Свиденко Е. В. ; заявл. 18.10.2018 ; опубл. 01.07.2019.
11. Kim C. S., Massa T. P., Rohrer G. S. Modeling the relationship between microstructural fea tures and the strengh of WC – Co composites // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2020. Vol. 24, Iss. 1. P. 89–100.
12. Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T. et al. High resolution microscopy study in Cr3C2-doped WC – Co // Journal of Materials Science. 2001. No. 36. P. 3885–3890.
13. Пат. 2536014 РФ. Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей / Хиндрик Э. ; заявл. 10.09.2013 ; опубл. 20.12.2014.
14. ГОСТ 17367–71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы. — Введ. 01.01.1973.