2. Установка для реализации метода киб.

Процесс осаждения покрытий проводится в специальной герметизированной камере, где создается пониженное давление до 0,3ГПа. Внутрь камеры помещают изделия и тигель с насыщающим металлом (Тi и др.). Изделия закрепляются в специальном приспособлении, позволяющем вращать детали, для обеспечения равномерности толщины осаждаемого слоя. Для лучшего сцепления покрытия с основой детали нагреваются прямым пропусканием тока. Часто нагревают само приспособление и уже от него (за счет теплопроводности) нагреваются детали.

Рисунок 1 - Установка для осаждения покрытий способом КИБ: 1 - пушка электронная, 2 -- камера вакуумная, 3 - подогреватель. 4 - образец; 5 - пары испаряемого металла. 6 - тигель водоохлаждаемый, 7 трубопроводы, 8-испаряемый материал, 9 механизм подачи материала

Чем выше температура нагрева, тем прочнее, связь покрытия с основой благодаря взаимной диффузии. Инструмент из углеродистой стали можно нагреть лишь до 250°С, а из быстрорежущей до 560^оС. При больших температурах произойдет отпуск и снизится твердость инструмента. Изделия из спеченных твердых сплавов можно нагревать до 1500°С, не боясь потери их свойств, однако реализация таких температур технически достаточно сложна.

Насыщающий металл нагревается источниками концентрированной энергии (плазмой) до жидкого состояния и, испаряясь, конденсируется на внутренних поверхностях камеры, в том числе и на изделиях. Для улучшения сцепления покрытия с основой и для большей направленности ионов металла к изделиям между ними и испаряемым металлом наводят ускоряющее напряжение. Это напряжение резко увеличивает скорость и соответственно энергию летящих к изделию частиц, которые на большую глубину проникают в поверхность изделий.

Если в процессе испарения насыщающего металла в рабочую камеру подавать определенное количество химически чистого азота или аммиака, то раскаленные частицы насыщающего металла будут химически взаимодействовать с азотом и на поверхность детали будет осаждаться нитрид этого металла (ТiN, ZrN и др.).

Если азот заменить на углеродсодержащий газ (метан, пропан и др.), то на поверхности деталей будет осаждаться карбидное покрытие (TiС, ZrС и др.).

3. Порядок выполнения работы

1. Изучить технологический процесс нанесения покрытий на установке «Булат» и ее конструктивные особенности.

2. Подготовить образцы из быстрорежущей стали для нанесения покрытий. Для этого обезжирить их в бензине и в спирте.

3. Загрузить 4 образца в камеру таким образом, чтобы рабочие поверхности двух образцов располагались перпендикулярно плазменному потоку, а рабочие поверхности остальных двух образцов – параллельно плазменному потоку. Процесс напыления провести при давлении азота в камере 210^-3 мм рт. ст.

4. Оценить микротвердость покрытий на приборе ПМТ-3 при нагрузке 0,49 Н.

5. На твердомере Роквелла оценить качество адгезии покрытия с основой образцов в зависимости от расположения рабочих поверхностей к плазменному потоку. Для этого необходимо определить отношение площади скола покрытия возле отпечатка (F_ск.) к площади отпечатка в плоскости покрытия (F_п) при нагрузке на индентор 1500 Н по формуле: К_и = F_ск./ F_п 100%.

Этот метод позволяет косвенным образом определять корреляцию между К_и и стойкостью инструмента: чем меньше площадь скола и чем меньше К_и, тем выше стойкость.