379 / 530
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.