НПП Булат - Технологии нанесения покрытий методом плазменного напыления Вакуумное упрочнение материалов
  > ТЕХНОЛОГИИ

Вакуумное ионно-плазменное упрочнение и нанесение декоративных покрытий на инструмент:

Предлагается вакуумная ионно-плазменная обработка партий инструмента с целью повышения износостойкости и улучшения декоративных свойств. Упрочнение осуществляется за счет нанесения износостойких покрытий вакуумно-дуговым методом КИБ без ионного пучка, либо с ассистированием высокоэнергетическим (20 - 150 кэВ) ионным пучком, а также за счет полиэнергетической имплантации металлическими ионами с энергией до 150 кэВ. Улучшения декоративных свойств осуществляется за счет нанесения декоративных покрытий. Для реализации указанных технологий имеется модернизированная вакуумная установка ННВ-6.6-И, оснащенная имплантором металлических высокоэнергетических ионов типа «Сокол», и участок подготовки инструмента к нанесению покрытий. Фото установки показано на рис. 1.

Производственный участок вакуумных ионно-плазменных технологий получения упрочняющих покрытий оснащен двумя установками дугового типа ННВ 6.6.1 с системами дугогашения и ионного ассистирования. Имеется необходимое технологическое и контрольно измерительное оборудование: участок подготовки поверхности перед нанесением покрытий, участок контроля покрытий Начиная с 2005 года ООО «НПП Булат» участвует в работах по созданию предварительной технологии упрочняющих покрытий на осевой твердосплавный инструмент, применяемый при изготовлении лопаток ГТД в ОАО «НПО Сатурн».

ООО «НПП Булат» имеет опыт проведения работ по отработке отдельных систем вакуумных установок нанесения покрытий, в частности, на предприятии ведутся работы по испытаниям и отработке:
  • импульсной системы дугогашения
  • системы улавливания капельной фазы
  • системы контроля температуры инструмента при напылении
  • системы подачи и смешения рабочих газов
  • дуговых и магнетронных распылителей
  • имплантора ионного ассистирования

     

Рис. 1. Модернизированная установка ННВ-6.6-И с имплантором Сокол

Основные технические характеристики модернизированной установки ННВ-6.6-И

ННВ-6.6-И

Вакуумный объем:

диаметр, мм

600

высота, мм

600

Рабочий вакуум, Па

0,10-0,2

Линейный размер обрабатываемых деталей, мм

 

до 350

Величина загрузки, кг

до 30

Время одного цикла обработки, мин.

 

до 60

Число испарителей, один из которых оснащен сепаратором капель

3

Ток на один испаритель, А

 

до 100

Средний ток ионов из имплантора, мА

 

до 100

Энергия ионов из имплантора (по однозарядным ионам), кэВ

 

до 30

Тип ионов из имплантора

ионы любых твердых проводящих веществ

К настоящему времени освоены следующие технологии ионно-плазменных обработок:

а) Нанесение износостойких покрытий: - металлы: Сг, Ti, Zr (гл. обр. для штампов и прессформ), - их сверхтвердые соединения: нитриды TIN, CrN, ZrN - композиционные многослойные покрытия со слоями нанометрической толщины, напр., многократно повторяющиеся бислои (напр., TiN/CrN). Подобные структуры наиболее адаптированы к сопротивлению микроразрушению в условиях повышенных термомеханических напряжений, действия активных физико-химических процессов и имеют лучшие показатели по сопротивляемости изнашиванию в указанных условиях. Тип наносимого износостойкого покрытия зависит от вида и материала инструмента, вида механической обработки, а также от материала обрабатываемого изделия.

б) Поверхностное упрочнение за счет полиэнергетической имплантации ионами любых проводящих веществ (металлов, их сплавов и соединений). Данный метод упрочнения обычно применяется для малоразмерного инструмента и инструмента, обрабатывающего «мягкие» материалы (бумага, резина, биоткань и др.). Для уменьшения коэф. трения целесообразно сочетать имплантацию с нанесением покрытия из дихалькогенидов тугоплавких металлов (M0S2, MoSe2. ) и др. твердых смазок.

в) Нанесение декоративных покрытий: - металлы и сплавы: Cr, Ti, Си, нерж. сталь, латунь, бронза и др. (гл.обр. на нережущие поверхности ручного инструмента), - нитриды: TiN (золотой), ZrN (светло-золотой), CrN (серебряный), (серебряный) и др. - окислы: TiCh и ZrCh - многоцветные. Имеющийся опыт работы Коллектив исполнителей занимается данной тематикой более 15 лет по контрактам и договорам с MOM СССР, Российским авиационно-космическим агентством Росавиакосмос, с различными предприятиями, входящими, в том числе, в Росавиакосмос и Минатом РФ, а также с зарубежными организациями. За время работы были разработаны и изготовлены различные вакуумные установки для нанесения покрытий и ионной имплантации, а также ряд электрофизических устройств, используемых в этих установках. Разработаны технологические процессы поверхностного упрочнения инструмента и деталей машин за счет нанесения износостойких покрытий и ионной имплантации. Обработано более 5000 единиц инструмента, деталей машин и технологической оснастки (штампов, прессформ и т.д.) по заказам более чем 25 заводов и организаций России. Некоторые результаты цеховых испытаний инструмента после ионно-плазменных обработок представлены в таблице.

Название инструмента

Материал инструмента

Материал, обрабатыв.

Предприятие, проводившее испытание

Упроч-нение (разы)

Концевые фрезы

тверд, сплав ВК8

03X11 HI 0M2T

ЗИХ

2

Резцы расточные концевые

тверд, сплав ВК60М

12Х18Н10Т

ЗИХ

2

Матрицы для высадки болтов

тверд, сплав ВК20КС

ст. 3

НПО им. С. А.Лавочкина

2

Ножи для рубки трубок

Р18 Р9М4К5

сталь

НПО

"Композит"

14-15

Медицинские скальпели

3X13

биолог, ткань

ММ А им. Сеченова

4

Режущие пластины

тверд, сплав МС 3210-024

ЗОХГНМ

ОМПО им. Баранова

5-6

Штамп вырубной

7ХГ2ВМ

ст. 10

Свердл. з-д автоматики

2

Штамп вырубной

ЗОХГСА

ст. 10

Омский эл.-механич. з-д

3

Зенкер

Р18

ст. 45

Сибэнергомаш

2

Сверло 033

ст.45

Сибэнергомаш

4,5

Пробки-калибры

ШХ15

констр.сталь

ГПЗ-29 (Томск)

4-5

Высадочной инструмент

Р9К5

ст. 20

З-д "Металлист"(Серпухов)

2

Режущие пластины

ВК8

титановые сплавы

ММЗ «Знамя труда»

3-5

Режущие пластины

керамика ВОК71

40Х

Станкоинструментальный Институт

до И

Режущие пластины

тверд., сплав ММ-2

колесные пары

Вагонное депо Москва-Смоленская

2

В настоящее время постоянно ведется обработка небольших и средних партий инструмента, деталей машин, медицинского инструмента.

Направления перспективных разработок

Одно из наиболее эффективных направлений совершенствования технологии синтеза многофункциональных покрытий связано с разработкой технологий получения многослойно-композиционных покрытий с нано метрической толщиной каждого из слоев на основе одинарных, двойных и тройных соединений тугоплавких металлов IY - YI групп Периодической системы элементов (карбиды, нитриды, бориды, оксиды и их смеси). Толщина каждого слоя таких покрытий может составлять нескольких нанометров, что позволяет не только предельно уменьшить количество различных дефектов, но и реализовать «теоретическую» прочность материала покрытия. Использование изделий с подобными покрытиями позволяет эффективно решить целый ряд задач для широкой гаммы проблем машиностроения. В частности, применительно к одному из самых массовых изделий - режущему инструменту, что повышает производительность различных технологических операций резания, рост точности и качества обработки, снижение расхода дорогостоящих инструментальных материалов, возможность реализации экологически безопасного резания без применения СОТС.

Нитриды на основе хрома и титана(TiCrN)
Нитрид-циркониевые покрытия(ZrN)
Карбо-нитридные покрытия(TiCN)
Нитрид-хромовые покрытия(CrN)
Нитриды на основе титана и алюминия(TiN и TiAlN)

 

 
ГЛАВНАЯ |   ПРОДУКЦИЯ |  ТЕХНОЛОГИИ |  ПАРТНЕРЫ |  СЕРТИФИКАТЫ |  КОНТАКТЫ
Тел.: +7(903) 725-94-82
Тел: +7(903) 783-87-30
© 2006 НПП Булат
        web design