Page 19 - март

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ

Применительно к повышению долговечности металлорежущего инструмента, в со-
ответствии с рассмотренными механизмами их износа, а также анализа свойств бинарных
однофазных твёрдых соединений (табл. 1), которые хорошо изучены, при ФПУ использу-
ются кремнийсодержащие покрытия [3].
Исследованиями покрытий Si-C, Si-N, Si-C-N, наносимых CVD-процессами [4], вы-
явлено, что их физико-химические свойства (механическая прочность, химическая стой-
кость, твёрдость, теплопроводность, коэффициент термического расширения, электриче-
ское сопротивление, коэффициент трения), обусловленные наличием химических связей
между всеми атомами, имеют уникальные характеристики. Варьируя их фазовый и хими-
ческий состав, можно в широком диапазоне изменять их физико-механические и химиче-
ские свойства, что открывает широкие возможности для создания материалов с заданными
характеристиками. При этом разработанная технология ФПУ позволяет получать покрытия
на основе соединений кремния с различным содержанием элементного состава.
Основным принципом нанесения тонкоплёночного износостойкого покрытия на ос-
нове системы Si-O-C-N, взятой за основу технологии ФПУ, является разложение паро́в
жидких элементоорганических препаратов, пары́ которых вводятся в плазмохимический
реактор дугового плазмотрона, с последующим прохождением плазмохимических реакций
и образованием покрытия на изделии. Нанесение покрытия осуществляется локально на
упрочняемую поверхность изделия при циклическом сканировании плазменной струи, ко-
торая касается обрабатываемой зоны. Важной отличительной особенностью процесса ФПУ
является также то, что нанесение покрытия осуществляется многослойно при толщине
каждого слоя порядка 2 - 10 нм полосами шириной 8 - 10 мм (с учётом линейного переме-
щения плазменной струи). С целью минимального термического воздействия на материал
основы при ФПУ плазменную струю перемещают со скоростью 3 - 150 мм/с.

Таблица 1. Свойства твердых соединений

материал плотность, температура твердость, модуль коэффициент
г/см 3 плавления, HV Юнга, ГПа термического
Сº расширения,
-6
10 К -1
С (алмаз) 3,52 3800 8000 910 1,0
B4C 2,52 2400 3000 441 4,5
BN 3,48 2730 5000 660 2,5 - 4,7

SiC 3,22 2760 2600 480 5,3

Si3N4 3,13 1900 1720 210 2,5 - 7,0
TiN 5,40 2950 2500 590 9,4
SiO2 2,20 1713 1200 50 - 100 0,5

Станочный парк 19